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非线性分析SAMCEF有限元分析与应用实例

【摘要】:首先分析有内压箱体的变形。选择Cylinder,并单击Constrain图标进行边界条件的加载。将边界条件类型Constraint设为全约束Clamp,将施加对象Place on设为FACE。在3D显示区域中选择图17-23所示的底面,单击Apply按钮确认选择。图17-23 定义Clamp边界条件定义点的约束。在网格定义对话框内,将网格划分数量定义为12,定义在上、下两个圆弧,单击Apply按钮确定网格尺寸定义,如图17-25所示。

首先分析有内压箱体的变形。

1.建立几何模型

先创建圆柱箱体的几何模型,具体的操作步骤如下。

(1)单击创建圆柱工具图标978-7-111-51157-1-Chapter17-41.jpg

(2)在Maker Cylinder对话框中按钮选择Z轴为轴向,Height设为200m,Radius设为12m,取消勾选Solid复选框,单击Apply按钮完成创建。

(3)在箱体顶部中心创建一个点来定义对箱体的约束。单击Vertex图标创建点,输入点坐标(0,0,200),单击Apply按钮完成创建。

这样几何模型就创建完成了,数据树中共有一个圆柱壳体和一个点,由于要给点赋予分析数据,因此要改变点的状态。在数据树中的点上单击鼠标右键,选择Not a datum命令,可以看到,数据树中点的名字颜色由橙色变成了白色。

2.建立分析数据

单击Analysis Data模块图标,进入分析数据模块。

(1)设置圆柱壳的几何属性。在数据树或3D显示区域中选择Cylinder1,单击Behavior图标,在弹出的几何属性定义对话框中,几何类型(Behavior)选择Shell,Type选择Flexible,厚度设为0.104m,Eccentricity选择中性层(Neutral Fiber),单击Apply按钮,完成设置。

(2)设置箱体的材料属性。选择Cylinder,在材料特性定义对话框中进行如下定义。

●Type:Isotropic。

●Young modulus: 108MPa。

●Poisson ratio:03。

●Mass density: 910 kg/m3.

(3)把点和箱体装配到一起。选择Pointl,单击Assmbly图标,装配类型选择Fixed,Support分别选择点和箱体的上表面,如图17-22所示。

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图17-22 点和箱体装配设置和显示

(4)定义边界条件。选择Cylinder,并单击Constrain图标进行边界条件的加载。将边界条件类型Constraint设为全约束Clamp,将施加对象Place on设为FACE。在3D显示区域中选择图17-23所示的底面,单击Apply按钮确认选择。

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图17-23 定义Clamp边界条件

(5)定义点的约束。选择点,然后单击Constrain图标,将边界条件类型Constraint设定为全约束Looking,选择X方向并将施加对象Place on设定为点。用同样的方法约束点Y方向移动和三个方向的旋转,也就是说,点只可以在Z方向运动,定义完成后如图17-24所示。

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图17-24 定义点约束(www.chuimin.cn)

(6)最后定义箱体内部的压力。选择Cylinder,并单击Constrain图标进行边界条件的加载,将边界条件类型Constraint设为Volume Sensor,选择Motor。单击[...]按钮,设置线性函数,设置u=1和f(x)=0.05Mpa。单击OK按钮返回到约束对话框,将施加对象Place on设为Shell,选择圆柱壳,单击Apply按钮。

3.网格划分

选择Mesh模块图标,进入网格划分模块。

(1)在数据树或3D显示区域中选择模型,单击Distribution图标。在网格定义对话框内,将网格划分数量定义为12,定义在上、下两个圆弧,单击Apply按钮确定网格尺寸定义,如图17-25所示。

(2)用同样的方法定义Z向边,定义网格数量30,如图17-26所示。

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图17-25 定义上、下圆弧网格数量

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图17-26 定义竖直边网格数目

(3)选择圆柱箱体,单击Element Type图标,在网格类型定义对话框中将单元形状Shape设为三角形Triangle,生成法则设为Delaunay-voronoi,单击Apply按钮确认。

(4)单击Generate图标,在生成网格对话框中直接单击Apply按钮生成有限元网格。

4.提交计算

(1)单击Solver模块图标,进入求解模块。

(2)单击978-7-111-51157-1-Chapter17-47.jpg图标进行作业提交,在作业提交对话框中设置求解路径、作业名称以及求解器路径。

(3)在Time选项卡中,设定时间为1s。

(4)在Response选项卡中,在Response Type选择Static。

(5)在Chaining选项卡中,选择Modal作为Next Analysis,并勾选Keep Mehanical Element Number复选框,这个选项将确保在后面的模态分析中使用同样的单元数量。

(6)在Parameters选项卡中,单击Advanced按钮,选择Sparse作为Solver。

(7)提交以进行计算。

5.后处理

(1)单击Result模块图标,进入结果显示模块。

(2)在数据树中选择Results子目录,显示各种结果数据,进行相应选择后可以得到不同的结果显示。保存结果以便后面的操作利用。