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有问必答

问题: 橡胶有限元分析考不考虑和大理石的接触

大理石和橡胶的连接;pvc塑料和橡胶的连接,不知怎么处理.
换句话说要不要考虑橡胶和其他相连接部件的接触

具体结构在下面:

结构的最下端是5个毫米厚的橡胶垫,橡胶垫上有一定厚度的pvc塑料底盘;

结构的最上面是重600公斤的大理石,大理石(几何尺寸:1400×1280×130)下面有6块方形的橡胶支撑(几何尺寸:200×100×30;均匀分布在大理石下方.外侧对齐,);

结构的中间是一些金属部件;这些金属部件连接上端的橡胶和下端的pvc塑料底盘
提问者: jijunhe   提问时间: 2011-02-23

回复:你好:
    如果各部分间工作时没有相对位移,那么就不用设接触单元,直接把它们粘在一起(glue)再划分单元就可以了。

回复者:haofang   回复时间:2011-02-24

回复:你好:
    glue后,可以用同种单元,同样的网格,但各部分的材料号不同。glue后大理石部分不能进行映射划分,为了你进行映射划分,应该先把大理石部分分为小的6面体,再glue。
    根据你的模型情况,橡胶不能用壳单元,应该用实体单元。如果橡胶不是分析的重点,那么橡胶用普通线弹性材料就可以了,不一定要用超弹性材料。

回复者:haofang   回复时间:2011-02-26

最佳答案:

你好:
    超弹性材料,应力应变关系是非线性的,因此整个问题就是非线性的。计算是时如果不打开大位移(大变形开关),将按小变形计算,但问题还是非线性的(材料非线性)。
    初始弹模是应力应变曲线在原点处的切线的斜率。
    作模态分析时,橡胶如用线弹性材料,弹模应该用静平衡时的弹模。
    两个体,只要连接部分是共面的(公共的关键点,公共的线)就是粘接在一起的,不一定要执行glue操作,当然为保险起见,执行一下也可以。
    只有六面体(五面体,四面体)可进行映射划分。你的大理石部分由于和橡胶垫部分粘接已不是六面体,如果考虑凹槽、栓孔更不能进行映射划分。可以先对橡胶垫进行映射划分,其它部分再进行自由划分,ANSYS会自动进行过渡处理。
    由于橡胶垫部分体积不大,建议你全部采用自由划分,建议你用solid187金字塔单元,这样结点数会少很多,计算效率会高一些,计算精度也会高一些。

回复者:haofang   回复时间:2011-03-05

回复:

glue后这两钟材料选择的单元类型如何选取,可以选同种单元吗?
网格划分类型一样行吧?
由于结构分析的目的是看大理石的重心变形情况,橡胶不是分析的重点,所以对橡胶我选用shell63单元,不知可行否?
先谢过了!

回复者:jijunhe   回复时间:2011-02-25

回复:我的结构请查看附件


下载附件
回复者:jijunhe   回复时间:2011-02-28

回复:下面这个附件是去掉大理石后的所有零部件


下载附件
回复者:jijunhe   回复时间:2011-02-28

回复:

我想问下,根据上面我的结构模型,所有相连接的零件都用glue是吧?(整个结构承受的载荷是自重,这些相连接的零件装配关系好比桌子上有一本书,书上有一个手机这样的关系)
另外,我还要对这个结构进行模态分析,橡胶就不能用线弹性吧,这样误差会很大?
 
 

回复者:jijunhe   回复时间:2011-02-28

回复:你好:
    所有相连接的零件都用glue,可以。如果你的主要目的是研究大理石板的情况,橡胶垫以下的实验架都可以不考虑,橡胶可考虑为线性材料。
    模态分析只考虑线性性质,橡胶即使你用了超弹性材料也只考虑初始弹模,分析按线性材料考虑。

回复者:haofang   回复时间:2011-03-01

回复:

实验架也是要分析的部分,那些灰色的支撑是一些钢材件(空心的矩形截面)
因为我分析的目的是优化这些所谓的支架,还有大理石的几何尺寸,因为这些尺寸都是凭经验设计的。
另外我想问下,超弹性材料应力应变的关系虽不是线性,但计算时候软件会按小应变来考虑,言外之意是超弹性只是线弹性的逼近,而不是真正的非线性吧,请指教
还有,所谓的初始模态是不是非线性材料的应力-应变曲线的斜率(和原点相切的)

回复者:jijunhe   回复时间:2011-03-02

回复:

我静态分析的目的:一 查看大理石板上同一平面的不同点的相对位移,举个例子来说,比如重心和处在同一平面的其他点的变形情况。
二 结构的最大应力及发生位置
模态分析的目的:整个结构设计的合理性,也就是我上面提到的优化某些零件的几何尺寸。

回复者:jijunhe   回复时间:2011-03-02

回复:

这个附件里蓝色的PVC塑料零件,其外型是变截面的圆柱,能用映射划分为六面体吗?
另外,我的模型里还有圆柱形状零件、空心的矩形截面零件,零件较多,不知道用映射网格划分网格合适与否?


下载附件
回复者:jijunhe   回复时间:2011-03-02

回复:

刚才看了一下模型,大理石板上有凹槽,槽内还有螺栓孔,这样要用映射全划分为六面体不知可行否?如果选用SOLID95这样的允许有多种形状的单元(采用自由划分,因此形成过度的金字塔单元)会不会好些?
给老师添麻烦了!

回复者:jijunhe   回复时间:2011-03-03

回复:如果对非线性材料用映射划分,对其他用自由划分,但连接处不知道会不会发生错误(我想对不同体之间用glue,因为模型从PROE和ansys的无缝对接过来的),该怎么处理连接处体的连接和网格划分方式的选择

回复者:jijunhe   回复时间:2011-03-03

回复:

作模态分析时,橡胶如用线弹性材料,弹模应该用静平衡时的弹模。这句话怎么理解?另外为什么模态分析忽略结构的非线性,是不是因为非线性导致结构的刚度矩阵不对称?因为我知道材料非线性是导致刚度矩阵不对称的原因之一;还有几何非线性。不知道我的解释对否?
我想对橡胶用186单元,因为用六面体单元较好;其他零件用186单元进行自由网格划分,这样ANSYS会形成过度的金字塔单元,最后可以考虑将186退化的20节点四面体单元转化为费退化的10节点187单元,不知可行否?

回复者:jijunhe   回复时间:2011-03-09

回复:

作模态分析时,橡胶如用线弹性材料,弹模应该用静平衡时的弹模。这句话怎么理解?另外为什么模态分析忽略结构的非线性,是不是因为非线性导致结构的刚度矩阵不对称?因为我知道材料非线性是导致刚度矩阵不对称的原因之一;还有几何非线性。不知道我的解释对否?
我想对橡胶用186单元,因为用六面体单元较好;其他零件用186单元进行自由网格划分,这样ANSYS会形成过度的金字塔单元,最后可以考虑将186退化的20节点四面体单元转化为费退化的10节点187单元,不知可行否?

回复者:jijunhe   回复时间:2011-03-09

回复:

两个体,只要连接部分是共面的(公共的关键点,公共的线)就是粘接在一起的,不一定要执行glue操作,当然为保险起见,执行一下也可以。
上面这段话我有点疑问,我的模型是在proe中装配的,不同零件之间是通过位置关系装配的,比如两个板子叠放在一起,安装过程很简单:以一块板子为参照,另一块板子选择偏移距离为0来和第一块叠放。我不知道这样的安装算不算两个板子共面?

回复者:jijunhe   回复时间:2011-03-10

回复:

两个体,只要连接部分是共面的(公共的关键点,公共的线)就是粘接在一起的,不一定要执行glue操作,当然为保险起见,执行一下也可以。
上面这段话我有点疑问,我的模型是在proe中装配的,不同零件之间是通过位置关系装配的,比如两个板子叠放在一起,安装过程很简单:以一块板子为参照,另一块板子选择偏移距离为0来和第一块叠放。我不知道这样的安装算不算两个板子共面?

回复者:jijunhe   回复时间:2011-03-10

回复:

在使用没有被高度限制的材料时,假设橡胶是完全不可压缩的,可以得到相当令人满意的结果,除非热膨胀,材料的体积不可能改变。在材料被高度限制的情况下(如用作密封垫的圆环),为了获得精确的结果,必须正确地模拟可压缩性。
上面这段话我是在西南交通大学的一篇论文里看到的,想问下怎么理解?比如我的模型结构里橡胶硬度为HA50/HA70两种,起减振作用,那么怎么考虑他的可压缩性?

回复者:jijunhe   回复时间:2011-03-11

回复:

我首先对以复杂模型(见附件)进行网格划分试验(映射划分,solid186单元),软件提示错误如下:volume 1/2 has invalid topology for mapped brick meshing
 
我对一个简单模型(一板子和一圆柱体,两者叠放在一起,配合面间隙为0,见附件),进行网格划分,当我先对板子进行划分时(Map,solid186单元),结果全为六面体了(划分后的整个结构外形为一长方体,好像是一个体,见附件);如果先对圆柱形进行映射划分,系统出现错误提示:volume 2 has invalid topology for mapped brick meshing
是不是映射划分只能对方体划分啊,我结构中有圆柱体的橡胶垫,需要六面体单元,该怎么办


下载附件
回复者:jijunhe   回复时间:2011-03-11

回复:简单模型


下载附件
回复者:jijunhe   回复时间:2011-03-11

回复:简单模型对板子划分后的模型


下载附件
回复者:jijunhe   回复时间:2011-03-11

回复:

网格划分的提问我弄错了。
我选用的是solid186单元,方体用映射,然后对圆柱体free,划分后请查看附件,关键是圆柱体是不是金字塔形状啊,划分前没有执行布尔glue;ANSYS在满足下面情况可以划分为连续的混合单元(在这种单元之间自动生成金字塔单元):用户准备对某个体用四面体单元进行网格划分。待划分网格的体已于划分为六面体的体相邻,这两个体已经glue(想生成过渡金字塔单元的两个体必须共享一个公共面)


下载附件
回复者:jijunhe   回复时间:2011-03-14

回复:全是四面体,我用list-element查看了,全为20节点的退化单元,因为我把186单元转化为187后,结果list-element全显示为10节点对圆柱体,证明单元转化前都是四面体啊,金字塔单元没形成

回复者:jijunhe   回复时间:2011-03-14

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