练习27:薄壳与实体连接

本案例是图文指导薄壳与实体连接,分别以接触与Tie比较两种方式

问题描述

    支架顶孔受到集中力荷载结构形态如下图所示。

    材料信息

      Steel;杨氏模量:200GPa;泊松比:0.3;

      工作目录

      选择File > Set Work Directory设定工作目录

      几何模组

      单击Open,从工作目录选择Frame.cae并打开

      属性模组

      装配模组

      分析步模组

      分析程序会选择使用Static, General。初始增量大小为0.01
      • 定义载荷

      切换至Load模组,我们这里定义的荷载是concentrated force。支架的参考点受到全局Z轴和Y轴方向的集中力,大小方向如下:
      • 定义边界

      Load模组下,点击Create Boundary Condition模型采用对称切分,故在对称面施加法向约束以防止法向穿透(图中法向为全局X轴方向),如下图所示:

      圆柱孔内参考点,约束轴向以外的平移和绕轴线的旋转,约束如下:

      交互模组

      1、圆柱孔内参考点与圆柱孔内边线以MP Constraint连接

      2、支架参考点与与支架孔内边线以MP Constraint连接

      3、支架底座与薄壳上表面Tie在一起

      4、薄壳与圆柱Tie在一起

      图示圆柱面为主面,薄壳缺口边缘线为从面(类型为Node Regions),两者之间面面接触,离散方式为点对面小滑移,调整从面将其绑在一起。

      网格模组

      切换至Mesh模组,注意网格划分与单元分配是处在同一个模组下。

      使用的实体单元类型为C3D8,壳单元为S4。

      分析任务

      切换至Job模组,新建分析任务,直接提交即可。运行计算失败,提示如下:

      查看输出信息(Monitor),有一堆警告信息,其中下面这个经常会出现:

      说了一堆,帮我们建立了一个集合,那就去看看出问题的在哪里。直接查看分析结果,然后观察下图:

      上图这些区域没有与圆柱产生联系(没有绑上),那我们重新指定一个调整容差,这里尝试0.0005。重新计算

      可视化模组

      切换至Visualization模组
      • Mises

      • U

      我们将原模型复制一份,删除复制以后模型里面圆柱与薄壳之间的接触关系,重新以Tie方式定义:

      圆柱面为主,薄壳缺口边线为从,连接方式Tie。重新提交分析任务即可

      比较两种连接方式的分析结果

      两个结果没有差(大小+位置)。但是这里对薄壳也有兴趣,查看薄壳的应力分布:

      薄壳上表面两者应力分布一样(大小与方向),可是有些奇怪,有没有觉得。我们的支架与薄壳上表面之间是绑定的,可是为什么只有底面支架边缘线与薄壳连接有较高应力,感觉应该是整个区域高应力才对啊。去看看连接情况:

      原来我们真的是用支架边线与薄壳上底面连接,难怪应力分布差那么多

      ,这就好像是把支架焊接在薄壳上表面,焊接只是沿着边线走位。而上面的疑问源自我们以位是用胶水一样的,整个面都粘在一起。大家可以尝试下另外的连接方式,对比一下。

      注意在不同的需求下切换视图模式,超级喜欢软件这个功能,妙处自己体会,感觉很强大。注意观察不同的云图之下,所呈现结果的合理性。

      可是也想知道薄壳与圆柱体之间的连接情况,想知道分布:

      两者类似,在连接处。可是奇妙之处在于,调整容差是怎么设定的,你怎么知道0.0005呢,为什么不是0.5或者0.005呢

      。两个方法的区别十分明显啦

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