abaqus.12典型实例解析4171.pdf
《abaqus.12典型实例解析4171.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《abaqus.12典型实例解析4171.pdf(26页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、 (北京)CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 工程分析软件应用基础 保险杠撞击刚性墙的实例分析 院系名称:机械与储运工程学院 专业名称:机械工程 学生姓名:学 号:指导教师:完成日期 2014年 5月 1日 1.应用背景概述 随着科学技术的发展,汽车已经成为人们生活中必不可少的交通工具。但当今由于交通事故造成的损失日益剧增,研究汽车的碰撞安全性能,提高其耐撞性成为各国汽车行业研究的重要课题。目前国内外许多著名大学、研究机构以及汽车生产厂商都在大力研究节省成本的汽车安全检测方法,而汽车碰撞理论以及模拟技术随之迅速发展,其中运用有限元方法来研究车辆碰撞模拟得到了相当的重视。
2、而本案例就是取材于汽车碰撞模拟分析中的一个小案例保险杠撞击刚性墙。2.问题描述 该案例选取的几何模型是通过导入已有的*.IGS 文件来生成的(已经通过Solidworks 软 件 建 好 模 型 的),共 包 括 刚 性 墙(PART-wall)、保 险 杠(PART-bumper)、平板(PART-plane)以及横梁(PART-rail)四个部件,该分析案例的关注要点就是主要吸能部件(保险杠)的变形模拟,即发生车体碰撞时其是否能够对车体有足够的保护能力?这里根据具体车体模型建立了保险杠撞击刚性墙的有限元分析模型,为了节省计算资源和时间成本这里也对保险杠的对称模型进行了简化,详细的撞击模型请
3、参照图 1 所示,撞击时保险杠分析模型以2000mm/s 的速度撞击刚性墙,其中分析模型中的保险杠与平板之间、平板与横梁之间不定义接触,采用焊接进行连接,对于保险杠和刚性墙之间的接触采用接触对算法来定义。1.横梁(rail)2.平板(plane)3.保险杠(bumper)4.刚性墙(wall)图 2.1 碰撞模型的 SolidWorks 图 为了使模拟结果尽可能真实,通过查阅相关资料,定义了在碰撞过程中相关的数据以及各部件的材料属性。其中,刚性墙的材料密度为 7.8310-9,弹性模量为 2.07105,泊松比为 0.28;保险杠、平板以及横梁的材料密度为 7.8310-9,弹性模量为 2.0
4、7105,泊松比为 0.28,塑形应力-应变数据如表 2.1 所示。表 2.1 应力-应变数据表 应力 210 300 314 325 390 438 505 527 应变 0.0000 0.0309 0.0409 0.0500 0.1510 0.3010 0.7010 0.9010 注:本例中的单位制为:ton,mm,s。3.案例详细求解过程 本案例使用软件为版本为 abaqus6.12,各详细截图及分析以该版本为准。3.1 创建部件(1)启动 ABAQUS/CAE,创建一个新的模型数据库,重命名为 The crash simulation,保存模型为 The crash simulatio
5、n.cae。(2)通过导入已有的*.IGS 文件来创建各个部件,在主菜单中执行【File】【Import】【Part】命令,选择刚刚创建保存的的 bumper_asm.igs 文件,弹出【Create Part From IGS File】对话框如图3.1所示,根据图3.1所示设定【Repair Options】的相关选项,其它参数默认,单击【Ok】按钮,可以看到在模型树中显示了导入的部件 bumper_asm。图 3.1 Create Part From IGS File 对话框 (3)从【Module】列表中选择【Part】,进入【Part】模块,通过鼠标左键选择模型树中模型 Parts(
6、1)下面的 bumper_asm 部件,并单击鼠标右键选择Copy 命令,弹出【Part Copy】对话框如图 3.2 所示,在【Part Copy】对话框提示区中输入 bumper,并在【Copy Options】中选择【Separate disconnected regions into parts】选项,单击【Ok】按钮完成导入几何模型四个部件的分离,这时我们可以看到模型树上模型Parts(1)下有五个部件,分别为bumper_asm、bumper_1、bumper_2、bumper_3、和 bumper_4,选择 bumper_asm 部件单击鼠标右键并选择Delete 命令删除此部件
7、,此时模型 Parts(1)下只剩下了四个部件,分别为bumper_1、bumper_2、bumper_3、和 bumper_4,将部件 bumper_1、bumper_2、bumper_3、和 bumper_4 分别对应更名为 wall(刚性墙)如图 3.3 所示、bumper(保险杠)如图 3.4 所示、plane(平板)如图 3.5 所示和 rail(横梁)如图 3.6所示。图 3.2 Part Copy 对话框 图 3.3 部件 wall(刚性墙)模型图 1.与 plane 连接部位 图 3.4 部件 Bumper(保险杠)的模型图.1 与部件 bumper 连接区域 2.与部件 ra
8、il 连接区域 图 3.5 部件 plane(平板)模型图 1.与部件 bumper 连接区域 图 3.6 部件 rail(横梁)模型图 3.2 定义材料属性(3)(1)从【Module】列表中选择【Property】,进入【Property】模块,单击工具箱中(Create Material),弹出【Edit Material】对话框,输入材料名称Material-wall,执行【General】【Density】,输入材料密度 7.83E-9,执行【Mechanical】【Elasticity】【Elastic】,输入弹性模量 2.07E3,泊松比 0.28,单击【OK】按钮,完成材料 M
9、aterial-wall 的定义;继续创建另外一种材料,材料名称为 Material-bumper-plane-rail(三种材料的参数数据是完全一样的),执行【General】Density,输入材料密度 7.83E-9,执行【Mechanical】【Elasticity】【Elastic】,输入弹性模量 2.07E3,泊松比 0.28,执行【Mechanical】【Plasticity】【Plastic】,输入如图 3.7 塑性数据,单击【OK】按钮,完成材料 Material-bumper-plane-rail 的定义。图 3.7 塑性数据 (2)单击工具箱中(Create Sectio
10、n),弹出【Create Section】对话框,如图3.8 所示,创建一个名称为 Section-wall 的均匀壳截面,单击 Continue 按钮,弹出【Edit Section】对话框,如图 3.8 所示,在 Shell thickness(壳厚度)文本框内输入 1,材料使用 Material-wall,为了提高运算效率我们选用默认的 Simpson积分算法,在壳体厚度方向上布置 3 个积分点,Section-wall 的截面属性参数设置完成后如图 3.8 所示;按照上述方法继续创建另外三个截面属性,名称分别为:Section-bumper、Section-plane、Section-
11、rail,壳体厚度分别为 1、2、3,材料使用 Material-bumper-plane-rail,算法选用默认的 Simpson 积分算法,壳体厚度方向上布置 3 个积分点。单击工具箱中(Assign Section),把截面属性 Section-wall、Section-bumper、Section-plane 以及 Section-rail 分别赋予部件 wall、部件 bumper、部件 plane 和部件 rail。截面属性被赋予成功后,部件颜色为橙黄色。如图 3.9所示。图 3.8 Edit Section 编辑框 图 3.9 被赋予截面属性的 bumper 部件 3.3 定义装
12、配部件 从【Module】列表中选择【Assembly】,进入【Assembly】模块,单击提示区中(Instance Part),在弹出的【Create Instance】对话框中依次选中部件 wall、部件 bumper、部件 plane 和部件 rail,单击【OK】按钮,创建了各个部件的实例,其中各个实例已经按照默认位置装配完成,各个实例最终装配模型如图 3.10所示。图 3.10 整体装配模型 3.4 定义网格划分(1)从【Module】列表中选择【Mesh】,进入【Mesh】模块,环境栏中Object 选择 Part:wall,单击工具箱中(Seed Part),弹出【Global
13、 Seeds】对话框,输入 Approximate global size:30,其它参数设置选择默认,单击【OK】按钮,完成种子的设置;单击工具箱中(Assign Mesh Controls),根据信息区提示选择整个部件 Part-rigid-plane,单击【Done】按钮,弹出【Mesh Controls】对话框,Element Shape 栏中选择单元形状为 Quad,Technique 栏中选择 Free,单击【OK】按钮;单击工具箱中(Assign Element Type),选择 Explicit、Linear、Shell,即选择四边形减缩壳体单元 S4R;单击工具箱中(Mesh
14、 Part),单击提示区【Yes】按钮,完成部件 wall 的网格划分。划分好的网格如图 3.11 所示。图 3.11 部件 wall 的网格划分 (2)从环境栏中 Object 选择 Part:bumper,单击工具箱中(Seed Part),弹出【Global Seeds】对话框,输入 Approximate global size:15,其它参数设置选择默认,单击【OK】按钮,完成种子的设置,执行【Seed Edge】【Biased】命令,用鼠标左键选择如图 3.13 所示左边的两条曲线,选择时鼠标尽量靠近图示箭头指向曲线的一半区域,单击信息提示区的【Done】按钮,在信息提示区输入 B
15、ias ratio(=1):2.0,回车,输入种子数为 20,单击【Done】按钮;继续执行【Seed Edge】【Biased】命令,用鼠标左键选择如图 3.13 所示右边的四条曲线,注意箭头指向方向,单击信息提示区的【Done】按钮,在信息提示区输入 Bias ratio(=1):3.0,回车,输入种子数为 4,单击【Done】按钮完成种子设置。单击工具箱中(Assign Mesh Controls),根据信息区提示选择整个部件bumper,单击【Done】按钮,弹出【Mesh Controls】对话框,设置如图 3.12 所示,单击【OK】按钮。单击工具箱中(Assign Element
16、 Type),选择 Explicit、Linear、Shell,即选择四边形减缩壳体单元 S4R;单击工具箱中(Mesh Part),单击提示区【Yes】按钮,完成部件 bumper 的网格划分。图 3.12 Mesh Control 对话框 图 3.13 部件 bumper 网格局部加密示意图 (3)从环境栏中 Object 选择 Part:plane,单击工具箱中(Seed Part),弹出【Global Seeds】对话框,输入 Approximate global size:15,其它参数设置选择默认,单击【OK】按钮,完成种子的设置;单击工具箱中(Assign Mesh Contro
17、ls),根据信息区提示选择整个部件 Part-rigid-plane,单击【Done】按钮,弹出【Mesh Controls】对话框,设置如图 3.12 所示,单击【OK】按钮;单击工具箱中(Assign Element Type),选择 Explicit、Linear、Shell,即选择四边形减缩壳体单元 S4R;单击工具箱中(Mesh Part),单击提示区【Yes】按钮,完成部件 plane 的网格 划分,按照如同部件 plane 网格划分参数的设定完成部件 rail 的网格划分。(4)从环境栏中 Object 选择 Assembly,单击工具箱中(Verify Mesh),框选整个分析
18、模型(包括四个部件),单击提示区中【Done】按钮,弹出【Verify Mesh】对话框,在 Type 栏中选择 Analysis Checks,单击【Highlight】按钮,可以统计整个分析模型各个实例的网格信息如下所示:Part instance:bumper-1 Number of elements:1518,Analysis errors:0(0%),Analysis warnings:0(0%)Part instance:plane-1 Number of elements:120,Analysis errors:0(0%),Analysis warnings:0(0%)Part
19、instance:rail-1 Number of elements:204,Analysis errors:0(0%),Analysis warnings:0(0%)Part instance:wall-1 Number of elements:425,Analysis errors:0(0%),Analysis warnings:0(0%)通过分析模型的网格分析检查所知,各实例模型网格质量没有警告和错误信息。其检查结果如图 3.14 所示。图 3.14 网格质量检查 3.5 定义接触(1)从 Module 列表中选择 Interaction,进入 Interaction 模块,执行【Int
20、eraction】【Property】【Create】命令,或者单击工具箱中(Create Interaction Property),在弹出的【Create Interaction Property】对话框中输入接触属性名称 IntProp-nofric,Type 选择 Contact,单击【Continue】按钮,进入【Edit Contact Property】对话框,接受该属性的所有默认设置,定义了一个无摩擦接触属性。第十二步 执行【Tools】【Reference Point】命令,在图形窗口选择实例 wall 的任意一个角点,创建一个参考点 RP-1。执行【Tools】【Displ
21、ay Group】【Create】命令,弹出【Create Display Group】对话框,如图 3.15 所示,选择 Part instances:bumper-1,单击【Replace】按钮,图形窗口界面只显示了实例bumper。执行【Constraint】【Create】命令,或者单击工具箱中(Create Constraint),弹出【Create Constraint】对话框,输入 Name:Constraint-rigid-wall,选择 Type:Rigid body,单击【Continue】按钮,弹出【Edit Constraint】对话框,如图 3.16 所示,Regio
22、n type 中选择 Body(elements),单击右部的【Edit】按钮,在图形窗口中选择实例 wall 的全部,单击提示区中【Done】按钮,返回【Edit Constraint】对话框,单击 Reference Point 栏中 Point 后面的【Edit】按钮,在图形窗口选择参考点 RP-1,返回【Edit Constraint】对话框,单击【OK】按钮,把实例 wall 约束成刚体。图 3.15 Create Display Group 对话框 图 3.16 Edit Constraint 对话框 (2)执行【Interaction】【Create】命令,或者单击工具箱中(Cr
23、eate Interaction),在【Create Interaction】对话框中输入接触名称 Int-wall-bumper,分析步选择 Initial,接触类型选择选择 Surfacc-to-surface contact(Explicit),单击【Continue】按钮,根据提示区信息选择刚性墙作为主面,单击鼠标中键,根据信息提示区选择 Brown 颜色作为刚性墙法向方向,选择从面类型为 Surface,运用显示组命令是图形界面只显示实例 bumper,选取整个实例 bumper,单击鼠标中键,选择 Purple 颜色作为保险杠接触的法向方向,单击鼠标中键,弹出【Edit Inter
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- abaqus 12 典型 实例 解析 4171
限制150内