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ANSYS APDL：轴-密封套仿真计算 | 非线性优化求解算法

芷行说

2年前浏览6119

ANSYS APDL：轴-密封套仿真计算 | 超弹性 | 自接触 | 刚体-变形体接触 | 非线性优化求解算法

本文共1000字，6图。

预计阅读时间：5分钟。

前言

橡胶密封件在许多工业应用中用于保护两个主体之间的柔性接头。在汽车工业中，橡胶密封件覆盖在传动轴上，以保护它们免受外界因素(灰尘，湿度，泥浆等)的影响。

本文相关仿真计算可以扩展到其他领域相关的模型计算中，通过本文主要可以学习到以下几点，但不限于此，读者可以在此基础上进行更多参数设置的调试测试。

模型导入 | 刚性接触面设置 |刚体-变形体接触设置 |变形体-变形体设置 | 超弹性材料本构 | 摩擦系数设置 | 非线性优化求解算法设置 | 多载荷步求解 ......
计算模型

由于结构对称性，仅进行了一半建模，如下图所示。

橡胶密封套采用超弹性材料本构，用Neo-Hookean材料模型（TB,hyper,1,1,1,neo）来定义橡胶的材料性能，此外橡胶材料被赋予具有摩擦特性。
轴被定义为刚体。
密封套的网格可以通过截面网格扫掠得到。

该案例一个关键步骤就是定义系统内可能发生的接触。本文主要定义了三对接触，分别为：

轴与橡胶密封套的刚体-变形体接触对

橡胶密封套内表面间的变形体-变形体接触

橡胶密封套外表面间的变形体-变形体接触

具体接触设置如下图所示：

边界条件&计算求解

橡胶密封套地面被固支，主要进行了3个载荷步求解以模拟轴发生位移和旋转的过程。

载荷步1：轴与密封套的预紧求解，模拟橡胶套与轴的过盈装配。

载荷步2：轴施加位移载荷。

载荷步3：轴施加旋转载荷。

计算结果：

载荷步1的位移变形过程:

载荷步2的位移变形过程:

载荷步3的位移变形过程：

参考资料

Non Linear Analysis Of Rubber Boot SearShashikanth. C and K. Mahesh Dutt.
模型数据来源于ANSYS Structural mechanics 技术支持理事 sheldon Imaoka

计算命令流

Finish/clear
/config,noeldb,1  !配置ANSYS设置,noeldb=1不将结果写入文件中!/track,,1,-1
/inp,bootseal3d,anf !通过ANSYS中间文件导入模型
/view,1,1,2,3/pnum,real,1/num,1/auto   !自动对焦显示
! mesh size = 2 fast, 1 fineMESH_SIZE=2
/prep7et,1,185et,2,170   !Targe170et,3,173   !conta173keyopt,3,9,2   !包括初始几何穿透或间隙和偏移，但具有斜坡效应et,10,200,6
r,1r,2rmodif,2,1,14rmodif,2,3,1.0rmodif,2,6,-2.5r,3rmodif,3,3,0.1r,4rmodif,4,3,0.1
tb,hyper,1,1,1,neo  !Neo-Hookean modeltbtemp,0tbdata,1,1.5,0.026
mp,mu,1,0.2
RIGID_BASE=1RIGID_TOP =2
!n,RIGID_BASE,0,-15,0n,RIGID_BASE,0,0,0n,RIGID_TOP,0,97,0
type,2real,2tshap,cylin  !指定目标接触单元的几何形状为圆柱面e,RIGID_BASE,RIGID_TOP  !
tshap,pilot !先导节点e,RIGID_BASE
! mesh areatype,10esize,MESH_SIZEextopt,aclear,1  !面单元拉伸到体单元设置,清除面网格mshape,0*if,MESH_SIZE,ge,2,then  mshkey,1*else  mshkey,0*endifamesh,1mshkey,1amesh,5,17amesh,2
! mesh one sidevatt,1,1,1vsweep,1*do,ICOUNT,3,15  vsweep,ICOUNT*enddovsweep,2etdele,10
! mesh other sidevsweep,16*do,ICOUNT,18,30  vsweep,ICOUNT*enddovsweep,17
! rigid-deformabletype,3real,2asel,s,area,,19asel,a,area,,28,30,2asel,a,area,,80,89,9asel,a,area,,91asel,a,area,,103,107,4nsla,s,1esurf
! inside of boottype,2real,3asel,s,area,,95,135,4nsla,s,1csys,5nsel,r,loc,y,90+45,180csys,0esurftype,3esurf
! outside of boottype,2real,4asel,s,area,,101,133,4nsla,s,1!csys,5!nsel,r,loc,y,90+45,180!csys,0esurftype,3esurf
allsel,allnsel,u,node,,RIGID_BASEnsel,u,node,,RIGID_TOPcsys,5nrotat,all  !将节点坐标系统旋转到激活坐标系。csys,0allsel,allfinish
/soluantype,staticsolcon,on   !使用ANSYS中优化的非线性求解器设置和ANSYS中强化的内部求解算法nlgeom ,on !非线性ONrescon,define,none  !关闭多点重启动的文件输出
asel,s,loc,z,0nsla,s,1d,all,uy
asel,s,loc,y,-5nsla,s,1d,all,uz
asel,s,area,,23asel,a,area,,84nsla,s,1d,all,uxallsel,all
! 自平衡nsubst,5,1000,5outres,all,-5d,RIGID_BASE,allsolve
! bring downnsubst,10,1000,10outres,all,-10d,RIGID_BASE,uy,-10solve
! rotatensubst,20,1000,20outres,all,-20d,RIGID_BASE,rotz,0.55solvefinish

全文结束，感谢阅读。

来源：芷行说

非线性汽车裂纹 GID 材料传动 ANSYS

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首次发布时间：2023-09-13