ANSYSWorkbench结构非线性培训作业超弹曲线拟合学习课程

1、 目标从实验数据用曲线拟合工具创建一个超弹性材料模型. 分析 3d拉伸橡胶试样 图形显示结果作业作业 6A 超弹曲线拟合超弹曲线拟合第1页/共25页第一页，编辑于星期五：十点 二十分。 模型描述 3D 非线性材料大变形 (超弹性) 三个对称平面 (1/8实际模型) 载荷和边界条件 : 每个对称面上无摩擦支撑 伸长方向上施加位移载荷.作业作业 6A 超弹曲线拟合超弹曲线拟合第2页/共25页第二页，编辑于星期五：十点 二十分。步骤:启动 ANSYS Workbench. 浏览并打开 “WS6a_hyper.wbpj” 项目文件. 作业作业 6A 超弹曲线拟合超弹曲线拟合第3页/共25页第三页，编辑

2、于星期五：十点 二十分。项目示图区应如右图所示. 从示图区, 可看到已定义了Engineering (材料) Data 和Geometry (绿色对号标记). 接下是在Mechanical中建立和运行有限元模型Mechanical打开 Engineering Data (高亮并双击 或点击鼠标右键并选择Edit) 来校正材料属性.检验单位是公制 (Tonne,mm,) 系统. 如果不是, 点击Utility Menu=Units=Metric(Tonne, mm,)作业作业 6A 超弹曲线拟合超弹曲线拟合第4页/共25页第四页，编辑于星期五：十点 二十分。 点击 Return to Proje

3、ct 双击 Model 打开 FE模型(Mechanical Session) (或 RMB=Edit)作业作业 6A 超弹曲线拟合超弹曲线拟合第5页/共25页第五页，编辑于星期五：十点 二十分。一旦已进入 Mechanical 程序, 检查工作单位制 “Unit Metric (mm,kg,N,s,mV,mA)”展开 model 分支 确认三个无摩擦边界条件. 确认远端19mm的位移载荷.作业作业 6A 超弹曲线拟合超弹曲线拟合第6页/共25页第六页，编辑于星期五：十点 二十分。预览网格预览网格: 默认网格应是扫掠的六面体单元默认网格应是扫掠的六面体单元作业作业 6A 超弹曲线拟合超弹曲线拟

4、合第7页/共25页第七页，编辑于星期五：十点 二十分。1.包括超弹材料试验数据回到项目示图区打开 Engineering Data 从工具箱展开,expand “Experimental Stress Strain Data” 高亮“Uniaxial Test Data”, 右击Include Property重复:Biaxial Test DataShear Test Data作业 6A 超弹曲线拟合第8页/共25页第八页，编辑于星期五：十点 二十分。2.熟悉属性表和图2aProperties 对话框对超弹试验数据应包含三个额外组件2b 属性表描绘的是2a中高亮显示的组件数据. 2c Eng

5、ineering Data 制图是 2b中列表数据的图形显示.2a2b2c注意注意: 问号标记表示没有数据读入问号标记表示没有数据读入作业 6A 超弹曲线拟合第9页/共25页第九页，编辑于星期五：十点 二十分。3.读取材料试验数据 浏览并打开 “tension-uni.xls”这个展开列表包含两列数据，代表单轴应变-应力数据 高亮显示这两列并用 Ctrl-C复制回到Engineering Data中 “Table of Properties Row 9: Uniaxial Test Data”高亮显示单轴试验数据表底部的星号 * 并右击Paste to the insert data作业 6A

6、 超弹曲线拟合第10页/共25页第十页，编辑于星期五：十点 二十分。Table of Properties 应以列表形式显示单轴试验数据. Chart 应图形形式显示数据.作业 6A 超弹曲线拟合第11页/共25页第十一页，编辑于星期五：十点 二十分。4.对分别为excel 文件 tension-eb.xls 和 tension-pt.xls的二轴试验数据和剪力试验数据重复步骤 3的过程 作业 6A 超弹曲线拟合第12页/共25页第十二页，编辑于星期五：十点 二十分。5.从工具箱展开 Hyperelasticity 并高亮 “Yeoh 3rd Order 然后选择 Include Proper

7、ty.应看到 属性对话框中Yeoh 3rd order 具有未定义常数; 因此, 有问号标记.作业 6A 超弹曲线拟合第13页/共25页第十三页，编辑于星期五：十点 二十分。6.在曲线拟合程序上执行求解 .展开 Yeoh 3rd Order 高亮显示 Curve Fitting 右击Solve Curve Fit作业 6A 超弹曲线拟合第14页/共25页第十四页，编辑于星期五：十点 二十分。完成后, Engineering Data Chart 将以点-破折号线三种形式显示数据.叠加实线显示的预测的Yeoh 行为进行对比.注意: 系数已经计算, 但没有材料模型保存到 Engineering D

8、ata. 如果曲线拟合结果不满意, 可尝试其他函数, 或抑制少许加载支配模式，再运行曲线拟合程序以得到更好的结果.作业 6A 超弹曲线拟合第15页/共25页第十五页，编辑于星期五：十点 二十分。7.因为拉伸加载的特殊模式, 抑制 equibiaxial 和剪力数据，并只使用拉伸试验数据再运行曲线拟合程序. 作业 6A 超弹曲线拟合第16页/共25页第十六页，编辑于星期五：十点 二十分。8.查看拟合曲线并和第一次的结果进行对比 作业 6A 超弹曲线拟合第17页/共25页第十七页，编辑于星期五：十点 二十分。9.将 Error Norm 从“Normalized Error” 改为“Absolut

9、e Error” 并再次运行曲线拟合. 归一化误差方法对所有数据点给出相等权重而绝对误差方法给出大于应变值的权重.非常好的曲线拟合!作业 6A 超弹曲线拟合第18页/共25页第十八页，编辑于星期五：十点 二十分。10. 一旦成功拟合, 将数据复制进Engineering properties 高亮 “Curve Fitting” 右击 ”Copy Calculated Values to Property” Yeoh 系数复制到 engineering Properties Table作业 6A 超弹曲线拟合第19页/共25页第十九页，编辑于星期五：十点 二十分。11. 将修正输入读入数据库:

10、从 Utility 菜单:点击 “Refresh Project” 12. 回到 Mechanical 并如下定义分析设置 :13. 求解打开打开 Auto Time Stepping定义足够的子步加强收敛定义足够的子步加强收敛 打开打开 Large Deflection作业 6A 超弹曲线拟合第20页/共25页第二十页，编辑于星期五：十点 二十分。14. 结果后处理 作业 6A 超弹曲线拟合第21页/共25页第二十一页，编辑于星期五：十点 二十分。15. 选择如图的顶点，并插入用户定义结果对x向应力应变进行后处理 x 向应力表示为 “SX”x 向应变表示为 “EPELX”用户定义结果语法参见 PRNSOL 帮助命令 Vertex for user defined post processing作业 6A 超弹曲线拟合第22页/共25页第二十二页，编辑于星期五：十点 二十分。16. 在图示顶点插入用户定义结果对x向应力应变进行后处理x 向应变表示为 “epelx”x向应力表示为 “sx”用户定义结果语法参见 PRNSOL 帮助命令用户定义后处理的点用户定义后处理的点作业 6A 超弹曲线拟合第23页/共25页第二十三页，编辑于星期五：十点 二十分。17. 添加制