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2017-01-20 by:CAE仿真在线 来源:互联网
6 XFEM技术
XFEM是迄今为止求解不连续力学问题最有效的数值方法,它在标准有限元框架研究问题,保留了CFEM的所有优点,但不需要对结构内存在的几何或物理界面进行网格剖分。
XFEM与CFEM的最根本区别在于所使用的网格与结构内部的几何或物理界面无关,从而克服了在诸如裂纹尖端等高应力和变形集中区进行高密度网格剖分所带来的困难,当模拟裂纹扩展时也无需对网格进行重新剖分。也就是说在裂纹的扩展过程中裂纹可以穿透单元扩展。就其理论可以简单的理解为在单元内部有很多的潜在节点,当需要时这些节点被激活实现裂纹穿透单元扩展。
7 CZone技术
Abaqus的CZone (CZA)是Abaqus/Explicit的一个拓展,它将CZone技术与Abaqus/Explicit强大的冲击建模功能相结合。对受冲击结构的前缘的挤压区域,CZA提供直接的基于挤压的单元失效分析。
CZone技术通过下面两种方式融入Abaqus/Explicit当中:
☆压碎材料定义,描述材料的压碎响应;
☆CZone定义,对挤压区域内由于屈曲、剪切等引起的局部载荷进行建模;
典型的Abaqus的CZone分析的目标:确定吸收了多少能量;峰值加速度;平均加速度;多少材料完全压碎;识别遭受其他破坏形式的区域;了解损伤的进程。
F1赛车复合材料前翼撞击刚性杆。当刚性杆穿过前翼,导致前翼发生杆穿过翼。碰撞力通过结构进一步传递,引起前翼脱离车辆。
8 自适应网格技术
Abaqus中的自适应网格技术可用于切削加工、冲压成型、表面磨损、冲蚀等仿真分析中,采用自适应网格可采用整个模型或者是模型中的一部分,采用拉格朗日时,模型跟随内部的初始材料运动,欧拉边界条件去控制材料流入或流出模型。
ALE自适应网格(也称为任意的拉格朗日-欧拉自适应网格),其不改变原有的网格的拓扑结构,而是在单个分析步的求解过程中逐步改善网格的质量。适用于Abaqus/Explicit的大变形分析,以及Abaqus/Standard中的声畴、冲蚀和磨损问题。
自适应网格重划,其通过多次重划网格达到要求的求解精度,只适用于Abaqus/Standard分析,并且只能在Abaqus/CAE中实现。
网格间的求解变换,其是用一个新的网格代替因变形过大而严重扭曲的原有网格,把原来的分析结果自动映射到新网格上,然后继续分析。仅适用于大变形问题的Abaqus/Standard分析,只能在inp文件中使用*MAP SOLUTION实现。
9 螺栓预紧力技术
螺栓连接是机械零部件中最常见的连接方式,且其使用较多,这将导致以下问题:
☆采用实体单元(六面体)建模,不考虑螺纹,前处理工作量较大,且收敛困难;
☆采用实体单元(六面体)建模,考虑螺栓螺纹,前处理工作量大,且收敛困难;
☆采用Beam+耦合,工作量小,但不能真实反映螺栓真实应力。
以上方式都是不考虑螺栓螺纹,这在一定程度上降低了螺栓的分析精度。鉴于此Abaqus软件提出采用不简化螺栓螺纹,同时不用做出螺栓螺纹方式,去有效的模拟真实的螺栓螺纹,提高了螺栓的仿真精度。
10 Gap单元
Gap单元可用于定义结构之间两节点间的接触、摩擦和间隙等连接关系,其定义时建立在两个节点上,受拉时为e-15的数量级,受压可直接传力。另外不需要赋予材料属性,目前cae实现不了,只能在inp文件中写入,但可直接在ANSA软件中定义。常用来模拟轴承的滚珠、非线性弹簧等。
11 Gasket单元
机械零部件在使用过程中要考虑密封件的密封性能,如发动机系统中有许多密封件来防止发动机工作中可能出现的“三漏”现象,垫片密封件具有复杂的力学性能和截面组成,用传统的建模方法和单元类型来模拟将会非常困难。
Abaqus中的Gasket单元经长期的工程应用,被公认可以方便有效地模拟垫圈密封作用过程及性能,其通过压力-闭合曲线描述材料的力学性能,采用简单的建模方法,可以在发动机等分析中方便的模拟垫片部件。
12 橡胶
针对橡胶超弹性材料,在其使用过程中存在几何非线性、材料非线性,另外其力学行为对温度、环境、应变历史、加载速率等十分敏感,使得描述橡胶的的行为变得复杂。
Abaqus软件中橡胶本构模型种类齐全,达16种之多,可以模拟各种橡胶材料的特性;可直接输入橡胶材料的实验参数,生成对应的橡胶模型,并对模型的稳定性进行检验,确定稳定收敛区间;
Abaqus目前独有的Mullin效应模拟可以在橡胶的超弹性本构中考虑加载和卸载中应变能的损失,以及转化为热能的效应,为精确模拟橡胶减震性能和工作中生热情况提供了途径;另外橡胶模型与接触/摩擦功能能很好地结合,能处理橡胶材料的软化、老化等问题;
13 轮胎分析
轮胎在设计过程中要考虑胎圈部分的屈曲分析、不同胎面设计的轮胎磨耗、噪音生成、热耗散、舒适性分析(评估滚动过程中的振动)、不同表面的牵引、不利环境下的安全性问题、合理费用的制造等问题。在设计初期仿真手段的介入,可有效解决以上问题。
采用Abaqus软件对轮胎进行以下仿真:
☆静态分析;
☆屈曲分析(线性屈曲和非线性屈曲);
☆自然频率的提取;
☆热传递和耦合的热应力分析;
☆稳态滚动分析;
☆显示积分的瞬态动力学;
☆稳态动力学(谐波载荷下的响应);
☆耦合的声-结构分析;
☆轮胎装配和充气过程分析;
14 磨损
采用Abaqus软件可进行刀具磨损、轮胎磨损、轴承磨损等仿真分析。
对于轮胎磨损,随着胎面磨损,剩余花纹越来越少,轮胎与地面的附着力越来越差,尤其是行驶在湿路面上时,轮胎的使用后期,花纹的剩余深度对行驶安全至关重要。
采用Abaqus软件,可模拟稳态滚动中的轮胎磨损,获得轮胎行驶里程和磨损量的关系;同时利用此功能,还可以模拟胎面与湿滑路面的相互作用。同时,轮胎滚动中的偏摩分析可以利用稳态滚动过程中的印迹分析得到的应力分布进行有效判断。
15 碰撞假人模型
碰撞假人是用户碰撞和乘员安全分析的附加产品。这些模型在Abaqus/Explicit中使用。其包括:前碰假人模型、侧碰假人模型、后碰假人模型、头部模型、腿部模型、行人头部模型。前碰假人模型包含:Hybrid III-5th、Hybrid III-50th、Hybrid III-95th、Hybrid III-5th Ballast、Hybrid III- 50th Ballast、Hybrid III-95th Ballast;侧碰假人模型包含:SID IIs、SID IIs Floating Rib Guide (FRG)、SID Iis SBL D、EuroSID II、EuroSID II Rib Extension (RE)、World SID 50;后碰假人模型包含:BioRID II。
以上问题的难点是,在进行不同的仿真分析时,假人的坐姿不同,这就需要不同坐姿的假人模型。可借助专业前处理软件ANSA(Abaqus软件的合作商)进行做人坐姿的调整,借助ANSA软件的dummy功能可方便、快捷的生成不同需求坐姿的假人模型。
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