Abaqus案例11 | 同心轴接触分析

本案例两个同心轴之间的接触分析,主要介绍面光顺选项,接触分析经常用到。

问题描述

里面的轴往上推,考察其接触应力;同心轴装配结构如下图所示。

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Bar.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。仅需要一个分析步,注意下增量,初始增量大小为0.01。不用开几何非线性,开了只会费电脑。
  • 定义边界

Load模组下,点击Create Boundary Condition定义对称面的法向,防止穿过。初始条件下轴向方向不允许有位移,U2被限制。
  • 定义载荷

Load模组下,我们通过修改边界来施加位移以完成载荷施加。

交互模组

面面接触,摩擦系数0.1

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。

使用的单元类型为C3D8

分析任务

切换至Job模组,新建分析任务,直接提交即可。

可视化模组

切换至Visualization模组
  • Mises

其实我比较感兴趣是接触面的应力分布,所以考虑移除外侧的部件,仅仅显示里面的。

接触压力分布挺平滑的,好吧,本来想介绍下平滑选项,看来默认它就是开启的咯。不过还是看看面光顺选项:

如果没有开启会怎么样呢,关闭以后试试。

好吧,挺难看的,接触面没道理某些地方高某些地方低。会不会网格的问题,将网格细化一半再试算。

看着好一点,与网格粗糙度有一定关系,看来这个选项是粗网格也能得保证接触精度?

有没有发现是轴对称?下面试试2D的情况。

轴对称

  • 装配

如果由插件直接生成2D模型,可能稍微有点错位

  • 接触
  • 边界

需要重新定义,初始条件下竖直方向约束住。修改边界来加载外载荷(位移加载)
  • 网格

单元是CAX4R,分布如上图。

首先根据2D展示3D模型,只需要半个即可,尽量与上面3D一样。

180°范围分布16个周向单元,与上面3D保持一致,且注意隐藏外侧的部件。

这应力分布好像不太一样,要翻车了吗。我们去注意那个面光顺选项,看下有没有开启。

开启以后再试试计算,我们查看发现默认是不开启的,可能2D不存在着离散的问题,所以无需默认开启。

没有变化,看来这个光顺的意思很明显了,可惜的是轴对称翻车了。后面有机会再寻找原因。

作者:SimulationX

精选:王华军

编辑:刘义美 | 校对:栗夏

排版:李俊苗

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