ABAQUS中橡胶大变形问题的一些解决办法

ABAQUSABAQUS 中橡胶大变形问题的一些解决办法中橡胶大变形问题的一些解决办法 zhangleilyl 搜索论坛的答复以及一些参考书和文献总结 由于水平有限 不免会有 很多错误 仅供参考 密封橡胶的数值仿真是一类典型的非线性问题 牵涉到材料非线性 超弹 性 边界非线性 接触 和几何非线性 大变形 问题的集合 如果设置不当 极容易导致求解困难 特别是在密封橡胶的变形复杂 比如和多个不规则边界 接触 变形很大等情况 需要更谨慎的设置相关参数 以求得到合适的解答 模型的适当简化模型的适当简化 对薄板问题可忽略厚度方向的应力 作为平面应力 plane stress 问题 对长柱体可忽略第三方向的应变 作为平面应变 plane strain 问题 对 O 型 圈等可作为轴对称问题 平面应力和平面应变在建立 part 时需选中 2D Planar 轴对称问题需选中 Axisymmetric 在选择单元时也应注意三者的区别 CPS CPE CAX 求解器的选择求解器的选择 因为问题复杂 使用 Standard 求解容易不收敛 在精度允许的情况下 可 选用 Explicit 求解器 只是多数时候 Explicit 求解时间较长 应当知道的是 对于橡胶这种典型的不可压缩材料 使用杂交单元 含字母 H 是恰当的 但 Explicit 中没有杂交单元 庄茁书中的例子选用减缩单元 并且在 Explicit 中 橡胶材料默认泊松比为 0 475 材料模型的选择材料模型的选择 我只用过其中三个 Neo hookean 简单易用 就一个参数 对于初学者和简 单的模拟比较方便 但是当变形增加到一定范围就不能得到准确的结果了 因 为它的参数是来自小变形部分的应力 应变关系 Mooney Rivlin 是比较常用的 本构模型 对于没有加碳黑的橡胶来说 这模型能得到比较准确的结果 但是 用它来模拟加了碳黑的橡胶就不太精确了 Yeoh 是用来模拟加碳黑后的橡胶 三个参数都比较容易得到 可是这个模型在小变形 extension ratio1 5 时结果不准确 Han leungHan leung 另 在橡胶材料模型中引入少量的可压缩性能够减少体积自锁 分析步的设置分析步的设置 多设置一个小载荷的分析步 让接触关系平稳的建立起来以后 在下一个 分析步中施加更大的真实的载荷 可以减小收敛的困难 接触的设置接触的设置 把刚体面或刚度较大的面作为主面 橡胶一般作为从面 刚性面上的尖角 会引起收敛问题 可定义倒角光滑解析刚性面上的尖角 定义接触时应当注意 接触面的法向方向应该相反 两个接触面之间滑动较大 故选用有限滑动算法 在 ABAQUS Standard 中 对 Constraint enforcement method 的选择 平面 应力问题建议选用 Node to surface 平面应变问题建议选用 Surface to surface 在结果出来后往往会发现出现穿透现象 这时需要重点检查两个方 面 1 接触定义是否正确 包括主从面 法线方向等 2 从面网格需要细化 约束的设置约束的设置 可能的情况下 应当增加约束 可以增大求解的成功的可能 而约束不足 容易产生奇异解 比如橡胶 到处乱跑 比如本模型中 可以对橡胶下方的接 触点全约束 而橡胶上方的接触点只允许竖直方向的移动 网格网格 网格的疏密 网格划分技术 Mesh controls 和单元类型的选择 对计算 的成败影响很大 只能具体问题具体分析 可参考石亦平的 ABAQUS 有限元分 析实例详解 划分好网格后最好使用 verifyverify