墊片材料第十二章墊片材料第十二章墊片材料

章節(jié)預(yù)覽該章節(jié)包括使用界面單元和墊片材料來(lái)模擬墊片:墊片一般都為多材料組件，有著復(fù)雜的力學(xué)行為。我們對(duì)其作適當(dāng)簡(jiǎn)化以取得墊片截面一般的總體的響應(yīng).如果需要得到墊片的局部響應(yīng)，則需要建立詳細(xì)的模型該章節(jié)主要包括以下幾個(gè)主題:A. 墊片背景介紹B. 界面單元C. 墊片材料定義D. 墊片模型的求解和后處理墊片材料

章節(jié)預(yù)覽該章節(jié)包括使用界面單元和墊片材料來(lái)模擬墊片墊片材料

A.墊片背景介紹墊片在結(jié)構(gòu)裝配件中主要起兩個(gè)作用:在部件之間提供緊密且持久的密封在部件之間傳遞力墊片的特性:多層的金屬或合成橡膠在某個(gè)方向很薄，但我們最關(guān)注的是厚度方向的力學(xué)行為通常忽略平面內(nèi)剛度因此，墊片表現(xiàn)出高度的非線性加載和卸載行為（存在永久變形）ExampleofGasketsusedinEngines墊片材料

A.墊片背景介紹墊片在結(jié)構(gòu)裝配件中主要起兩個(gè)作墊片材料

…墊片背景介紹由于墊片通常是多層材料，因此它們的總體響應(yīng)多為非線性.墊片的閉合度決定了其壓力行為卸載路徑可以不同，由卸載的時(shí)間點(diǎn)決定材料中可以存在永久變形ClosurePressure墊片材料

…墊片背景介紹由于墊片通常是多層材料，因此它們的墊片材料

…墊片材料和單元對(duì)墊片材料作適當(dāng)簡(jiǎn)化有如下性質(zhì)：閉合度和壓力直接輸入，不需要建立鋪設(shè)層的詳細(xì)模型計(jì)算上更加有效，不需要接觸單元為墊片交界面建立一個(gè)單元并設(shè)置其厚度這樣建立的有限元模型更加有效這樣建立的一個(gè)單元允許度量界面單元頂面和底面的相對(duì)變形墊片材料

…墊片材料和單元對(duì)墊片材料作適當(dāng)簡(jiǎn)化有如下性質(zhì)墊片材料

…墊片材料和單元墊片的閉合度和壓力關(guān)系定義了墊片材料的響應(yīng)該關(guān)系可以通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定（試驗(yàn)數(shù)據(jù)）或者通過(guò)分析計(jì)算一個(gè)單獨(dú)的有限元模型墊片材料

…墊片材料和單元墊片的閉合度和壓力關(guān)系定義了墊片墊片材料

B.界面單元界面單元19X系列(INTER19x)用來(lái)模擬墊片的力學(xué)行為.INTER192是4節(jié)點(diǎn)線性平面單元INTER193是6節(jié)點(diǎn)二次平面單元INTER194是16節(jié)點(diǎn)二次實(shí)體單元允許退化形式INTER195是8節(jié)點(diǎn)線性實(shí)體單元INTER195INTER194INTER193INTER192墊片材料

B.界面單元界面單元19X系列(INTER19x)墊片材料

…界面單元界面單元使用閉合度值:閉合度是墊片材料頂面和底面的相對(duì)位移，用來(lái)定義閉合度－壓力曲線.墊片厚度必須為一個(gè)單元.單元的中面為積分點(diǎn)單元坐標(biāo)系不受ESYS影響，而受節(jié)點(diǎn)號(hào)影響:使用頂面和底面的節(jié)點(diǎn)計(jì)算墊片單元的閉合度可使用/PSYM,ESYS,1命令用來(lái)驗(yàn)證單元的X軸方向是否正確.閉合度中面界面單元墊片材料

…界面單元界面單元使用閉合度值:閉合度中面界面單墊片材料

…界面單元界面單元說(shuō)明:界面單元需要頂面節(jié)點(diǎn)和底面節(jié)點(diǎn)相匹配為計(jì)算閉合距離，不允許存在四面體單元和金字塔形單元為提高計(jì)算效率，建議把墊片界面單元和其它單元直接連接起來(lái).高階界面單元(INTER193,194)無(wú)中間平面節(jié)點(diǎn).因?yàn)橹虚g平面只是通過(guò)頂面和底面取平均而計(jì)算得到的高階單元目前在順序耦合場(chǎng)分析中和其它單元（例如熱傳遞單元）不兼容墊片材料

…界面單元界面單元說(shuō)明:墊片材料

…生成界面單元INTER19x單元分網(wǎng)時(shí)需注意:在厚度方向只能有一個(gè)單元節(jié)點(diǎn)號(hào)對(duì)INTER19x單元非常重要，用以確定單元法向使用/PSYM,ESYS,1命令檢查單元法向，單元的X軸應(yīng)該指向厚度方向高階單元INTER193,194的中間平面無(wú)節(jié)點(diǎn)因此引入IMESH命令.用戶可使用IMESH命令生成INTER19x單元若使用其它方法，例如VDRAG或EGEN命令,用戶也必須注意上述幾點(diǎn).墊片材料

…生成界面單元INTER19x單元分網(wǎng)時(shí)需注墊片材料

…生成界面單元定義好INTER19x單元類型后，使用IMESH建立單元:MainMenu>Preprocessor>Meshing>

Mesh>InterfaceMesh>2D/3DInterfaceIMESH,laky,nsla,ntla,kcn,dx,dy,dz,tol也可使用其它方式劃分單元：VDRAG,EGEN可以生成所有的INTER19x

單元VMESH,VSWEEP不能用來(lái)生成單元墊片材料

…生成界面單元定義好INTER19x單元類型后，墊片材料

C.墊片材料界面單元系列支持如下材料屬性:墊片材料墊片常用的一些參數(shù)橫向剪切剛度壓力載荷加載線性或非線性的卸載熱膨脹系數(shù)瞬時(shí)熱膨脹系數(shù)或熱應(yīng)變切向系數(shù)阻尼注意:不適用于動(dòng)力學(xué)分析下面我們學(xué)習(xí)墊片材料的定義墊片材料

C.墊片材料界面單元系列支持如下材料屬性:墊片材料

…墊片材料定義可使用GUI方式或使用TB,GASKET命令定義墊片材料

…墊片材料定義可使用GUI方式或使用TB,GAS墊片材料

…墊片材料定義可定義墊片材料的常用參數(shù)初始間隙（可選）.缺省值為0(無(wú)初始間隙).“StableStiff”是數(shù)值穩(wěn)定性參數(shù).缺省值為0.某些情況下需要，例如墊片拉伸時(shí).“Stablestiffness”在墊片拉伸且無(wú)初始間隙的情況下用來(lái)防止數(shù)值奇異性.拉伸時(shí)可定義應(yīng)力帽.缺省時(shí)拉剛度為0對(duì)于墊片參數(shù)集的定義不受溫度個(gè)數(shù)的限制.TB,GASKET,2,1,,PARATBTEMP,0.0TBDATA,1,1/11,0,0墊片材料

…墊片材料定義可定義墊片材料的常用參數(shù)TB,GA墊片材料

…墊片材料定義壓力曲線定義了載荷行為.壓力－閉合度（不是應(yīng)力－應(yīng)變）描述厚度方向的響應(yīng).閉合度是墊片頂面和底面的相對(duì)位移.數(shù)據(jù)點(diǎn)和溫度的個(gè)數(shù)無(wú)限制ClosurePressureTB,GASKET,2,1,6,COMPTBTEMP,0TBPT,,0.027,2.08墊片材料

…墊片材料定義壓力曲線定義了載荷行為.Closu墊片材料

…墊片材料定義線性卸載選項(xiàng)可定義該材料的卸載行為.通過(guò)指定直線定義卸載行為可輸入閉合度的值和卸載斜率存在非彈性行為(永久變形)數(shù)據(jù)點(diǎn)和溫度集無(wú)個(gè)數(shù)限制.ClosurePressureTB,GASKET,2,1,5,LUNLTBTEMP,0TBPT,,0.1524E-03,2.43E+11墊片材料

…墊片材料定義線性卸載選項(xiàng)可定義該材料的卸載行為墊片材料

…墊片材料定義另一種定義卸載行為的方法是使用非線性卸載曲線.使用分段曲線可對(duì)更加復(fù)雜的卸載行為定義使用閉合度和壓力值定義各個(gè)點(diǎn)對(duì)永久變形，要確保每條曲線都存在壓力為0但閉合度不為0的點(diǎn).使用上面的步驟定義每條曲線.數(shù)據(jù)點(diǎn)、卸載曲線和溫度集的個(gè)數(shù)無(wú)限制ClosurePressureTB,GASKET,3,,6,NUNL

TBTEMP,0.0

TBPT,,1.78E-04,1.49E+07墊片材料

…墊片材料定義另一種定義卸載行為的方法是使用非線墊片材料

…墊片材料定義墊片材料允許定義橫向剪切剛度KEYOPT(2)=1可激活I(lǐng)NTER19x單元的橫向剪切剛度選項(xiàng)可指定兩個(gè)方向的線性剛度(和彈性模量或彈簧相類似)不能指定非線性的橫向剪切剛度.單位為應(yīng)力/長(zhǎng)度.如果沒(méi)有定義TSS且KEYOPT(2)=1，則使用“Stable

Stiff”選項(xiàng)TB,GASKET,2,1,2,TSSTBTEMP,0.0TBDATA,1,0,0墊片材料

…墊片材料定義墊片材料允許定義橫向剪切剛度TB,墊片材料

…墊片材料定義可指定熱膨脹系數(shù)熱膨脹僅發(fā)生在單元的X方向(厚度方向)

或

注意：上述方程使用的是熱閉合度而不是熱應(yīng)變.CTEX或THSX可類似使用墊片材料

…墊片材料定義可指定熱膨脹系數(shù)墊片材料

…墊片材料定義定義數(shù)據(jù)后可繪圖檢查其正確性：繪出壓力卸載曲線可使用UtilityMenu>Plot>DataTables…或TBPLOT,GASKET,matno,tbopt,temp,segn matno

是材料號(hào)tbopt選項(xiàng)控制輸出的墊片數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)或僅卸載數(shù)據(jù)temp

為溫度segn

選項(xiàng)可在圖中增加段的編號(hào)墊片材料

…墊片材料定義定義數(shù)據(jù)后可繪圖檢查其正確性：墊片材料

…墊片材料假設(shè)關(guān)于墊片材料的一些假設(shè):如果材料參數(shù)超出壓力曲線范圍，則使用最后曲線段的斜率.溫度之間的數(shù)據(jù)點(diǎn)使用插值計(jì)算如果溫度超出曲線范圍，則使用最后曲線段的溫度.可定義線性或非線性卸載：如果在定義的曲線間卸載，使用插值計(jì)算如果超出閉合度范圍，使用最后的閉合度值再加載沿著卸載路徑ClosurePressure墊片材料

…墊片材料假設(shè)關(guān)于墊片材料的一些假設(shè):Clos墊片材料

…墊片材料假設(shè)其它的一些假設(shè):對(duì)于拉伸剛度的處理（以及拉應(yīng)力帽）總結(jié)如下:假設(shè)響應(yīng)是率無(wú)關(guān)的率相關(guān)性暫時(shí)不考慮.不能和其它非線性材料模型聯(lián)合使用.墊片材料

…墊片材料假設(shè)其它的一些假設(shè):墊片材料

D.求解墊片問(wèn)題用戶應(yīng)該確保時(shí)間步足夠的小以捕捉與路徑相關(guān)的響應(yīng)網(wǎng)格不匹配的情況下，可聯(lián)合使用17X系列接觸單元和墊片單元.墊片材料

D.求解墊片問(wèn)題用戶應(yīng)該確保時(shí)間步足夠的小以捕墊片材料

…墊片結(jié)果后處理墊片的計(jì)算結(jié)果可在專門(mén)的后處理選項(xiàng)中查看和接觸單元的輸出相類似，墊片的輸出為交界面單元的單元解，因此可得到獨(dú)立的墊片輸出分組選項(xiàng).后處理中可得到墊片應(yīng)力值和閉合度值.其中閉合度分為力閉合度和熱閉合度，總閉合度為兩者之和.用戶可以在通用后處理器中使用PLESOL、PLNSOL、PRESOL、PRNSOL命令列表或繪出墊片的單元解或節(jié)點(diǎn)解.時(shí)間歷程后處理器中，ESOL可支持墊片輸出.可定義一個(gè)坐標(biāo)系，輸出此坐標(biāo)系下墊片的壓力和閉合度值墊片材料

…墊片結(jié)果后處理墊片的計(jì)算結(jié)果可在專門(mén)的后處理墊片材料

…墊片結(jié)果后處理示例：墊片的總閉合度云圖（左）和墊片壓力（右）.墊片材料

…墊片結(jié)果后處理示例：墊片的總閉合度云圖（左）和墊片材料

…墊片結(jié)果后處理用戶需牢記以下幾點(diǎn):墊片的力閉合度(GKDI,X)包括了任何初始間隙（如果指定了的話）.因此直接和壓力－閉合度曲線作比較時(shí)，需要平移一個(gè)初始間隙值.在通用后處理器中，不支持查詢墊片的輸出結(jié)果.時(shí)間歷程后處理器中,不支持ANSOL命令.墊片材料

…墊片結(jié)果后處理用戶需牢記以下幾點(diǎn):墊片材料

…墊片結(jié)果后處理 模擬螺栓中的反作用力、壓力/閉合度載荷歷史和墊片壓力時(shí)，可采用SOLID185、PRETS179和INTER195單元.墊片材料

…墊片結(jié)果后處理 模擬螺栓中的反作用力、壓力/閉墊片材料第十二章墊片材料第十二章墊片材料

章節(jié)預(yù)覽該章節(jié)包括使用界面單元和墊片材料來(lái)模擬墊片:墊片一般都為多材料組件，有著復(fù)雜的力學(xué)行為。我們對(duì)其作適當(dāng)簡(jiǎn)化以取得墊片截面一般的總體的響應(yīng).如果需要得到墊片的局部響應(yīng)，則需要建立詳細(xì)的模型該章節(jié)主要包括以下幾個(gè)主題:A. 墊片背景介紹B. 界面單元C. 墊片材料定義D. 墊片模型的求解和后處理墊片材料

章節(jié)預(yù)覽該章節(jié)包括使用界面單元和墊片材料來(lái)模擬墊片墊片材料

A.墊片背景介紹墊片在結(jié)構(gòu)裝配件中主要起兩個(gè)作用:在部件之間提供緊密且持久的密封在部件之間傳遞力墊片的特性:多層的金屬或合成橡膠在某個(gè)方向很薄，但我們最關(guān)注的是厚度方向的力學(xué)行為通常忽略平面內(nèi)剛度因此，墊片表現(xiàn)出高度的非線性加載和卸載行為（存在永久變形）ExampleofGasketsusedinEngines墊片材料

A.墊片背景介紹墊片在結(jié)構(gòu)裝配件中主要起兩個(gè)作墊片材料

…墊片背景介紹由于墊片通常是多層材料，因此它們的總體響應(yīng)多為非線性.墊片的閉合度決定了其壓力行為卸載路徑可以不同，由卸載的時(shí)間點(diǎn)決定材料中可以存在永久變形ClosurePressure墊片材料

…墊片背景介紹由于墊片通常是多層材料，因此它們的墊片材料

…墊片材料和單元對(duì)墊片材料作適當(dāng)簡(jiǎn)化有如下性質(zhì)：閉合度和壓力直接輸入，不需要建立鋪設(shè)層的詳細(xì)模型計(jì)算上更加有效，不需要接觸單元為墊片交界面建立一個(gè)單元并設(shè)置其厚度這樣建立的有限元模型更加有效這樣建立的一個(gè)單元允許度量界面單元頂面和底面的相對(duì)變形墊片材料

…墊片材料和單元對(duì)墊片材料作適當(dāng)簡(jiǎn)化有如下性質(zhì)墊片材料

…墊片材料和單元墊片的閉合度和壓力關(guān)系定義了墊片材料的響應(yīng)該關(guān)系可以通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定（試驗(yàn)數(shù)據(jù)）或者通過(guò)分析計(jì)算一個(gè)單獨(dú)的有限元模型墊片材料

…墊片材料和單元墊片的閉合度和壓力關(guān)系定義了墊片墊片材料

B.界面單元界面單元19X系列(INTER19x)用來(lái)模擬墊片的力學(xué)行為.INTER192是4節(jié)點(diǎn)線性平面單元INTER193是6節(jié)點(diǎn)二次平面單元INTER194是16節(jié)點(diǎn)二次實(shí)體單元允許退化形式INTER195是8節(jié)點(diǎn)線性實(shí)體單元INTER195INTER194INTER193INTER192墊片材料

B.界面單元界面單元19X系列(INTER19x)墊片材料

…界面單元界面單元使用閉合度值:閉合度是墊片材料頂面和底面的相對(duì)位移，用來(lái)定義閉合度－壓力曲線.墊片厚度必須為一個(gè)單元.單元的中面為積分點(diǎn)單元坐標(biāo)系不受ESYS影響，而受節(jié)點(diǎn)號(hào)影響:使用頂面和底面的節(jié)點(diǎn)計(jì)算墊片單元的閉合度可使用/PSYM,ESYS,1命令用來(lái)驗(yàn)證單元的X軸方向是否正確.閉合度中面界面單元墊片材料

…界面單元界面單元使用閉合度值:閉合度中面界面單墊片材料

…界面單元界面單元說(shuō)明:界面單元需要頂面節(jié)點(diǎn)和底面節(jié)點(diǎn)相匹配為計(jì)算閉合距離，不允許存在四面體單元和金字塔形單元為提高計(jì)算效率，建議把墊片界面單元和其它單元直接連接起來(lái).高階界面單元(INTER193,194)無(wú)中間平面節(jié)點(diǎn).因?yàn)橹虚g平面只是通過(guò)頂面和底面取平均而計(jì)算得到的高階單元目前在順序耦合場(chǎng)分析中和其它單元（例如熱傳遞單元）不兼容墊片材料

…界面單元界面單元說(shuō)明:墊片材料

…生成界面單元INTER19x單元分網(wǎng)時(shí)需注意:在厚度方向只能有一個(gè)單元節(jié)點(diǎn)號(hào)對(duì)INTER19x單元非常重要，用以確定單元法向使用/PSYM,ESYS,1命令檢查單元法向，單元的X軸應(yīng)該指向厚度方向高階單元INTER193,194的中間平面無(wú)節(jié)點(diǎn)因此引入IMESH命令.用戶可使用IMESH命令生成INTER19x單元若使用其它方法，例如VDRAG或EGEN命令,用戶也必須注意上述幾點(diǎn).墊片材料

…生成界面單元INTER19x單元分網(wǎng)時(shí)需注墊片材料

…生成界面單元定義好INTER19x單元類型后，使用IMESH建立單元:MainMenu>Preprocessor>Meshing>

Mesh>InterfaceMesh>2D/3DInterfaceIMESH,laky,nsla,ntla,kcn,dx,dy,dz,tol也可使用其它方式劃分單元：VDRAG,EGEN可以生成所有的INTER19x

單元VMESH,VSWEEP不能用來(lái)生成單元墊片材料

…生成界面單元定義好INTER19x單元類型后，墊片材料

C.墊片材料界面單元系列支持如下材料屬性:墊片材料墊片常用的一些參數(shù)橫向剪切剛度壓力載荷加載線性或非線性的卸載熱膨脹系數(shù)瞬時(shí)熱膨脹系數(shù)或熱應(yīng)變切向系數(shù)阻尼注意:不適用于動(dòng)力學(xué)分析下面我們學(xué)習(xí)墊片材料的定義墊片材料

C.墊片材料界面單元系列支持如下材料屬性:墊片材料

…墊片材料定義可使用GUI方式或使用TB,GASKET命令定義墊片材料

…墊片材料定義可使用GUI方式或使用TB,GAS墊片材料

…墊片材料定義可定義墊片材料的常用參數(shù)初始間隙（可選）.缺省值為0(無(wú)初始間隙).“StableStiff”是數(shù)值穩(wěn)定性參數(shù).缺省值為0.某些情況下需要，例如墊片拉伸時(shí).“Stablestiffness”在墊片拉伸且無(wú)初始間隙的情況下用來(lái)防止數(shù)值奇異性.拉伸時(shí)可定義應(yīng)力帽.缺省時(shí)拉剛度為0對(duì)于墊片參數(shù)集的定義不受溫度個(gè)數(shù)的限制.TB,GASKET,2,1,,PARATBTEMP,0.0TBDATA,1,1/11,0,0墊片材料

…墊片材料定義可定義墊片材料的常用參數(shù)TB,GA墊片材料

…墊片材料定義壓力曲線定義了載荷行為.壓力－閉合度（不是應(yīng)力－應(yīng)變）描述厚度方向的響應(yīng).閉合度是墊片頂面和底面的相對(duì)位移.數(shù)據(jù)點(diǎn)和溫度的個(gè)數(shù)無(wú)限制ClosurePressureTB,GASKET,2,1,6,COMPTBTEMP,0TBPT,,0.027,2.08墊片材料

…墊片材料定義壓力曲線定義了載荷行為.Closu墊片材料

…墊片材料定義線性卸載選項(xiàng)可定義該材料的卸載行為.通過(guò)指定直線定義卸載行為可輸入閉合度的值和卸載斜率存在非彈性行為(永久變形)數(shù)據(jù)點(diǎn)和溫度集無(wú)個(gè)數(shù)限制.ClosurePressureTB,GASKET,2,1,5,LUNLTBTEMP,0TBPT,,0.1524E-03,2.43E+11墊片材料

…墊片材料定義線性卸載選項(xiàng)可定義該材料的卸載行為墊片材料

…墊片材料定義另一種定義卸載行為的方法是使用非線性卸載曲線.使用分段曲線可對(duì)更加復(fù)雜的卸載行為定義使用閉合度和壓力值定義各個(gè)點(diǎn)對(duì)永久變形，要確保每條曲線都存在壓力為0但閉合度不為0的點(diǎn).使用上面的步驟定義每條曲線.數(shù)據(jù)點(diǎn)、卸載曲線和溫度集的個(gè)數(shù)無(wú)限制ClosurePressureTB,GASKET,3,,6,NUNL

TBTEMP,0.0

TBPT,,1.78E-04,1.49E+07墊片材料

…墊片材料定義另一種定義卸載行為的方法是使用非線墊片材料

…墊片材料定義墊片材料允許定義橫向剪切剛度KEYOPT(2)=1可激活I(lǐng)NTER19x單元的橫向剪切剛度選項(xiàng)可指定兩個(gè)方向的線性剛度(和彈性模量或彈簧相類似)不能指定非線性的橫向剪切剛度.單位為應(yīng)力/長(zhǎng)度.如果沒(méi)有定義TSS且KEYOPT(2)=1，則使用“Stable

Stiff”選項(xiàng)TB,GASKET,2,1,2,TSSTBTEMP,0.0TBDATA,1,0,0墊片材料

…墊片材料定義墊片材料允許定義橫向剪切剛度TB,墊片材料

…墊片材料定義可指定熱膨脹系數(shù)熱膨脹僅發(fā)生在單元的X方向(厚度方向)

或

注意：上述方程使用的是熱閉合度而不是熱應(yīng)變.CTEX或THSX可類似使用墊片材料

…墊片材料定義可指定熱膨脹系數(shù)墊片材料

…墊片材料定義定義數(shù)據(jù)后可繪圖檢查其正確性：繪出壓力卸載曲線可使用UtilityMenu>Plot>DataTables…或TBPLOT,GASKET,matno,tbopt,temp,segn matno

是材料號(hào)tbopt選項(xiàng)控制輸出的墊片數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)或僅卸載數(shù)據(jù)temp

為溫度segn

選項(xiàng)可在圖中增加段的編號(hào)墊片材料

…墊片材料定義定義數(shù)據(jù)后可繪圖檢查其正確性：墊片材料

…墊片材料假設(shè)關(guān)于墊片材料的一些假設(shè):如果材料參數(shù)超出壓力曲線范圍，則使用最后曲線段的斜率.溫度之間的數(shù)據(jù)點(diǎn)使用插值計(jì)算如果溫度超出曲線范圍，則使用最后曲線段的溫度.可定義線性或非線性卸載：如果在定義的曲線間