模型了解

本案例所用模型如下?

其中，1為壓塊，結(jié)構(gòu)剛材料，2為橡膠超彈性材料。

有限元分析流程分為3大步、3小步，如下圖所示。

今天將以這種方式介紹使用workbench實(shí)現(xiàn)齒輪嚙合的分析流程。

一、前處理

1.1 幾何模型的構(gòu)建

本案例中的幾何模型較為簡單，因此直接在abaqus中創(chuàng)建。

本例使用平面應(yīng)力應(yīng)變單元模擬實(shí)體的壓縮過程，將Module切換到Part模塊，單擊create part創(chuàng)建壓塊部件，部件類型選擇2D planar、Deformable、Shell，進(jìn)入草圖環(huán)境，繪制壓塊圖形如圖1，繪制完成后單擊done完成壓塊的創(chuàng)建。繼續(xù)單擊create part創(chuàng)建橡膠部件，部件類型也為2D planar、Deformable、Shell，進(jìn)入草圖環(huán)境，繪制橡膠圖形如圖1所示，繪制完成后單擊done退出橡膠的創(chuàng)建。

1.2 材料參數(shù)的定義

1.2.1 材料本構(gòu)

將Module切換到property模塊。單擊create material創(chuàng)建材料，壓塊使用結(jié)構(gòu)剛材料，密度設(shè)置7850kg/m3,楊氏模量為2.1e11Pa，泊松比為0.3。

橡膠使用超彈性材料，使用Mooney-Rivlin本構(gòu)模型。

1.2.2 截面定義

Abaqus賦予模型材料需要先定義截面屬性，單擊create?section為壓塊以及橡膠各創(chuàng)建一個截面屬性，類型為solid，Homogeneous，單擊continue，在彈出的對話框中勾選，Plane?stress/strain thickness，并為其指派厚度，如圖3所示

1.2.3 截面指派

當(dāng)兩個部件的截面創(chuàng)建完成后，便可以為其指派相應(yīng)的截面屬性。

1.3 網(wǎng)格系統(tǒng)的構(gòu)建

1.3.1 網(wǎng)格劃分

將Module切換到Mesh模塊。通過合理控制網(wǎng)格大小，得到如圖所示的網(wǎng)格

1.3.2 單元類型設(shè)定

對于本例，單元類型可以使用默認(rèn)的單元類型。

1.3.3 裝配

將Module切換到Assembly模塊，進(jìn)入裝配環(huán)境，按照圖1所示位置關(guān)系進(jìn)行裝配。

二、求解

2.1 求解器的設(shè)定

將Module切換到Step模塊。單擊Create step創(chuàng)建分析步，分析步類型為Static，General，注意，此案例需要打開Nlgeom，即需要考慮非線性的影響。

2.2 連接關(guān)系的構(gòu)建

將Module切換到Interaction模塊。本例的連接關(guān)系僅涉及壓塊以及橡膠之間的接觸。首先，單擊Create Interaction Property，類型為contact，在彈出的對話框中，通過Mechanical->Tangential Behavior定義切向行為，F(xiàn)riction formulation選擇Penalty，摩擦系數(shù)設(shè)置為0.2；繼續(xù)通過Mechanical->Normal Behavior定義法向行為，法向行為保持默認(rèn)的硬接觸，單擊OK完成接觸屬性的定義。

單擊create?interaction創(chuàng)建接觸，類型為Surface-to-surface contact(Standard)，選擇壓塊的下表面作為主面，橡膠的外圓弧作為從面，在彈出的對話框中保持默認(rèn)，如圖5所示

2.3 邊界條件的設(shè)定

2.3.1 位移邊界條件

將Module切換到Load模塊。本例固定橡膠圈的下表面，單擊Create Boundary Condition，類型選擇displacement/Rotation，對象選擇橡膠圈的水平線，并約束其所有自由度，如圖6所示

2.3.2 載荷邊界條件

本例通過位移進(jìn)行加載

單擊Create?Boundary?Condition，類型選擇displacement/Rotation，對象選擇壓塊上方水平線，通過幅值曲線的方式為其進(jìn)行加載，如圖7所示

至此，前處理以及求解已設(shè)定完成，將Module切換到Job模塊，創(chuàng)建作業(yè)并提交求解。

三、后處理

1、位移云圖

2、應(yīng)力云圖