案例7 橡胶压缩分析

橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一。它不仅为人们提供日常生活不可或缺的日用、医用等轻工橡胶产品,而且向采掘、交通、建筑、机械、电子等重工业和新兴产业提供各种橡胶制生产设备或橡胶部件。因此,有必要对橡胶对于相关的受力分析以检验其是否满足需求的性能。本案例主要为验证橡胶这种超弹性材料在受挤压时的力学特性。

案例介绍 案例介绍

2.流程介绍

  • 前处理与求解设置
    • 学习如何设置超弹性材料相关选项
    • 学习如何合理设置橡胶边界条件
    • 学习如何设置求解器
  • 后处理结果分析展示
    • 结果云图

本案例使用的网格模型为rubber_MED

步骤一:导入网格

进入静力学分析模块,点击“静力学分析”下的“网格”,导入输入文件的网格,本案例网格名为rubber_MED.med。如下图所示:

步骤一:导入网格

图2.1导入网格

步骤二:打开非线性

点击“静力学分析”,打开“非线性效应”开关。

步骤二:非线性

图2.2打开非线性

步骤三:单元设置

单元设置主要目的是设置单元类型,在静力学模块中,单元类型可以设置为三维完全积分单元与三维缩减积分单元两种;网格类型可分为一阶网格与二阶网格两种。当单元设置为手动时,可对子模型进行单元设置。此处采用默认设置,如下图所示:

步骤三:单元设置

图2.3单元设置

步骤四:全局模型

这里不考虑重力的影响,故设重力加速度为0m/,方向任意即可。具体设置如下图所示:

步骤四:全局模型

图2.4全局模型

步骤五:材料设置

点击“材料”,设置全局属性。在“材料本构行为”选择“超弹性材料”,在“超弹性模型”处选择“多项式超弹性模型”, 并输入对应的参数

步骤五:材料设置

图2.5材料设置

步骤六:初始条件

点击“初始条件”下面的“位移”,对全局设置Z向的初始位移。

步骤六:初始条件

图2.6初始条件

步骤七:边界条件与荷载

点击“边界条件与荷载”后的“+”,选择“固定支撑”。

步骤七:边界与荷载

图2.7边界与荷载1

再次点击“+”,添加“压强”,其中压强以表格的形式给出。

步骤七:边界与荷载

图2.8边界与荷载2

步骤八:求解器设置

在偏微分方程求解的几种数值方法中,有限元方法最为通用,在工程领域应用也最为广泛。

以本案例为例,采用MUMPS计算方式.默认设置求解器设置如下图所示:

步骤八:求解器设置

图2.9求解器设置

步骤九:时间步设置

时间步设置——结束时间设为2s,最大时间步长设为0.1s,其余采用默认设置。

步骤九:时间步设置

图2.10时间步设置

步骤十:结果设置&计算

可在结果设置中选择所需的物理场,如下图所示:

步骤十:结果设置&计算

图2.11结果设置

点击“仿真计算”,开始计算,直至提示成功即可。操作如下图所示:

步骤十:结果设置&计算

图2.12计算工程

步骤十一:结果展示

查看计算结果——点击“结果云图”。在“物理场”下拉菜单中可以设置不同结果的名称。具体结果如下图所示:

步骤十一:结果展示

图2.13等效应力

步骤十一:结果展示

图2.14总变形