abaqus系列教程-13ABAQUSExplicit准静态分析(3)

2020-04-18 03:17

业描述:Channel forming –- frequency analysis。提交作业进行分析,并监控求解过程。

9.当分析完成时,进入Visualization模块,并打开由这个作业创建的输出数据库文件。从主菜单栏中,选择Plot-->Deformed Shape;或者应用在工具箱中的

工具。

绘制出一阶屈曲模态的模型变形形状。进一步绘出毛坯的二阶模态,将未变形的模型形状叠加在模型变形图上。

频率分析表明坯件有一个140 Hz的基频,对应的周期为0.00714 s。图13-8显示了第二阶模态的位移形状。对于成型分析,我们现在知道最短的分析步时间为0.00714 s。

图13-8 由ABAQUS/Standard频率分析的毛坯二阶模态

创建ABAQUS/Explicit成型分析

成型过程的目标是采用0.03 m的冲头位移准静态地成型一个凹槽。在选择准静态分析的加载速率时,建议你在开始时用较快的加载速率,并根据需要减小加载速率,更快地收敛到一个准静态解答。然而,如果你希望在你的第一次分析尝试中就增加能够得到准静态结果的可能性,你应当考虑分析步时间是比相应的基频缓慢10到50倍的因数。在这个分析中,对于成型分析步,你将从0.007 s的时间开始。这是基于在ABAQUS/Standard中进行的频率分析,它显示出毛坯具有140Hz的基频,对应于0.00714 s的时间周期。这个时间周期对应于4.3 m/s的常数冲头速度。你将仔细地检查动能和内能的结果,以检验结果中并没有包含显著的动态影响。

13-11

将Standard模型复制成一个新模型,命名为Explicit。如果必要,通过从位于工具栏下方的Model(模型)列表中选择Explicit模型作为当前的模型。使所有接下来的模型改变成为Explicit模型。

在ABAQUS/Standard分析中,在冲头和坯件之间模拟一个初始的缝隙以便于接触计算。在ABAQUS/Explicit分析中则不需要采取这种预防措施。因此,在Assembly模块中,沿U2方向平移冲头-0.001 m。在警告对话框中出现的关于相对和绝对约束中,点击Yes。

在毛坯夹具上施加一个集中力,为了计算夹具的动态反应,必须在刚性体的参考点上赋予一个点质量。夹具的实际质量是不重要的;而重要的是它的质量必须与毛坯的质量(0.78 kg)具有同一个数量级,以使在接触计算中的振荡最小化。选择数值为0.1 kg的点质量。在Property模块中,创建一个点的截面定义,命名为Pointmass。在Edit Section对话框的Inertial Properties域中,键入0.1点质量的值。在参考点RigidRefHolder应用这个截面定义。此外,编辑Steel材料定义来包括7800 kg/m3的质量密度。

进入Step模块。你需要为ABAQUS/Explicit分析创建两个分析步。在第一个分析步中施加夹具力;在第二个分析步中施加冲头压下力。除了命名为Establish Contact I的分析步之外,删除所有其他的分析步,并用一个单一的显式动态分析步替换这个分析步。键入分析步描述为Apply holder force,并指定0.0001 s的分析步时间。这个时间对于施加夹具载荷是适合的,因为它是足够长以避免了动态效果,而且又足够短以防止了对整个作业运行时间的明显冲击。将分析步重新命名为Holder force。创建第二个显式动态分析步,命名为Displace punch,分析步的时间为0.007 s,键入Apply punch stroke作为分析步的描述。

为了帮助确定分析是如何接近于准静态假设,研究各种能量的历史是非常有用的。特别有用的是比较动能和内部应变能。能量历史默认地写入了输出数据库文件。

在这个金属成型分析的第一次尝试中,对于施加的夹具力和冲头压力,你将应用具有默认的光滑参数的表格形式的幅值曲线。进入Load模块,为施加的夹具力创建一个名为Ramp1的表格形式的幅值曲线。在表13-1中输入幅值数据。为冲头压力定义第二个表格形式的幅值曲线,命名为Ramp2。在表13-2中输入幅值数据。

13-12

表13-1 Ramp1和Smooth1的递增幅值数据

时间(s) 0.0 0.0001

幅值 0.0 1.0 表13-2 Ramp2和Sooth2的递增幅值数据

时间(s) 0.0 0.007

幅值 0.0 1.0 在Load Manager(载荷管理器)中,在命名为Holder force的分析步中创建一个集中力,命名为RefHolderForce,在施加的点上指定RefHolder和一个沿着CF2方向大小为-440000的力。对于这个载荷,改变幅值定义为Ramp1。

在Boudary Condition Manager(边界条件管理器)中,删除命名为MidLeftBC和MidRightBC的边界条件。编辑RefDieBC边界条件,这样在Holder force分析步中沿着U2方向的约束为零,不改变其他方向的约束。对于RefHolderBC边界条件,解除沿着U2方向的约束,而其他方向的约束保持不变。在Displace Punch分析步中,改变位移边界条件RefPunchBC,使沿着U2方向的位移为-0.03 m。对于这个边界条件,应用幅值曲线Ramp2。 监视自由度的值

在这个模型中,你将在整个分析步中监视冲头的参考节点的竖向位移(自由度2)。在ABAQUS/Standard成型分析中,由于已经设置了DOF Monitor监视RefPunch的竖向位移,所以你无需做出任何改变。 创建网格和定义作业

在网格Mesh模块中,将用于剖分坯件网格的单元族改变为Explicit,并指定

13-13

增强沙漏控制,并剖分坯件网格。因为已经将工具模拟成了解析刚性表面,因此无需将它们剖分网格。

在Job模块中创建一个作业,命名为Forming-1,给予作业如下的描述:Channel forming -- attempt 1。

在运行成型分析前,你可能希望知道该分析将需要多少个增量步,进而了解该分析需要多少计算机时间。你可以通过运行数据检查(data check)分析来获得关于初始稳定时间增量的近似值,或者你可以应用在第13.3节“质量放大”中的关系式进行估计。在这个例题中,从一个增量步到下一个增量步的稳定时间增量不会有太大的变化,因此知道了稳定时间增量,你可以确定完成成型阶段的分析需要多少个增量步。一旦分析开始,你就能够知道每一个增量步需要多少CPU时间,进而知道整个分析需要多少CPU时间。

应用在13.3节“质量放大”中表述的关系式,关于这个分析的稳定时间增量近似为1×10-7 s。因此,对于0.007 s的分析步时间,成型阶段需要大约185,000个增量步。

将模型保存到模型数据库文件中,并提交作业进行分析。监视求解过程;改正任何检测到的模拟错误,并调查任何警告信息的原因。完成整个分析可能需要运行10分钟或更长的时间。

一旦分析开始运行,在另一个视图窗中会显示出你选择来监视(冲头的竖向位移)的自由度值的X-Y曲线图。从主菜单栏中,选择Viewport-->Job Monitor: Forming-1,在分析运行的整个时间中跟踪沿着2-方向冲头位移的发展进程。 评价结果的策略

在查看我们最关心的结果之前,诸如应力和变形形状,我们需要确定结果是否是准静态的。一个好的方法是比较动能与内能的历史。在金属成型分析中,大部分的内能是由于塑性变形产生的。在这个模型中,坯件是动能的主要因素(忽略夹具的运动,没有与冲头和模具相关的质量)。为了确定是否已经获得了一个可接受的准静态解答,坯件的动能应该小于其内能的几个百分点。对于更高的精确度,特别地是对回弹应力感兴趣时,动能应该是更低的。这个方法是非常有用的,因为它应用于所有类型的金属成型过程,而且不需要任何直观地理解在模型中的应力;许多成型过程可能是过于复杂,以至于不允许对结果有一个直观的判断。

虽然是衡量准静态分析的良好和重要的证明,仅凭动能与内能的比值还不足以

13-14

确任解的质量。你还必须对这两种能量进行独立地评估,以确定它们是否是合理的。当需要准确的回弹应力结果时,这一部分的评估是更增加了重要性,因为一个高度精确的回弹应力解答是高度地依赖于准确的塑性结果。即使动能是非常小的量,如果它包含了高度的振荡,则模型也会经历显著的塑性。一般说来,我们希望光滑加载以产生光滑的结果;如果加载是光滑的,但是能量的结果是振荡的,则结果可能是不合适的。由于一个能量的比值无法显示这种行为,所以你也必须研究动能本身的历史以观察是否是光滑的还是振荡的。

如果动能不能显示出准静态的行为,在某些节点上观察速度的历史可能是有用的,以帮助理解在各个区域中模型的行为。这种速度历史可以表明在模型的哪些区域是振荡的,并产生大量的动能。 评估结果

进入Visulization模块,并打开由这个作业(Forming-1.odb)创建的输出数据库。绘制动能和内能。

创建能量历史的曲线:

1.从主菜单栏中,选择Plot-->History Output。 显示出整个模型的伪应变能历史曲线。

2.从主菜单栏中,选择Result-->History Output。 显示出History Output对话框。

3.从变量的列表中,选择Kinetic energy: ALLKE for Whole Model。 4.点击Plot创建一条ALLKE的历史曲线。 显示出整个模型的动能历史曲线(见图13-9)。

13-15


abaqus系列教程-13ABAQUSExplicit准静态分析(3).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:So与Neither的用法区别及专项练习

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: