會計學1ansys超彈性分析練習十三資料練習13:超彈性鍵盤

超彈性模型目的分析超彈性鍵盤拱頂?shù)目焖偻ㄟ^。目標比較Neo-Hookean和

Ogden超彈性模型。模型描述帶厚度的二維平面應力

PLANE182單元剛-柔接觸對第1頁/共17頁1. 讀入輸入文件“ASNL_W08A_Keyboard.inp”

使用GUI菜單方法:UtilityMenu>File>ReadInputFrom…選擇文件“ASNL_W08A_Keyboard.inp”點擊[OK]

或命令輸入方法:/INPUT,ASNL_W08A_Keyboard,inp

提示:

這將讀入一個輸入文件,產(chǎn)生當前練習的幾何體、載荷和邊界條件，得到一個由PLANE182單元和剛-柔接觸面組成的二維模型。

當前數(shù)據(jù)庫將被刪除圖形和其它設置將與這些幻燈片一致。練習13:超彈性鍵盤

…超彈性模型第2頁/共17頁 繼續(xù)該練習前,也可檢查模型的網(wǎng)格和邊界條件,以便更熟悉它。

該鍵盤包含帶有厚度的PLANE182平面應力單元。

鍵盤拱頂兩端約束為UX=0,底部約束為UY=0。頂部表面UY方向被耦合,施加-54單位的Y向位移。 該模型存在一個剛-柔接觸對。

該問題將以

一項Ogden模型運行。 [右圖所示網(wǎng)格變?yōu)槌壬?以便邊界條件看得更清晰。]剛性目標面耦合集

施加UY位移練習13:超彈性鍵盤

…超彈性模型第3頁/共17頁2. 驗證PLANE182的單元選項(4節(jié)點四邊形)

使用GUI菜單方法:MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete…選擇“Type1PLANE182”點擊[Options]驗證單元選項,然后點擊[OK]選擇[Close]

或命令輸入方法:/PREP7ETLIST

提示:

因為預料該問題是彎曲占主要優(yōu)勢，將使用增強應變公式。(如果時間允許，用B-Bar再運行該問題并對比反作用力).而且，前面所述，假定了具有厚度的二維平面應力。練習13:超彈性鍵盤

…超彈性模型第4頁/共17頁3. 驗證厚度實常數(shù)

使用GUI菜單方法:MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete…選擇“Set4”點擊[Edit...]選擇“Type1PLANE182”,點擊[OK]驗證實常數(shù)(10單位厚度),然后點擊[OK]驗證單元選項,然后點擊[OK]選擇[Close]

或命令輸入方法:RLIST,4

提示:

因為所選擇的單元為帶厚度的平面應力,驗證該單元輸入的厚度為10單位。練習13:超彈性鍵盤

…超彈性模型第5頁/共17頁4. 輸入Ogden模型參數(shù)

使用GUI菜單方法:MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels…選擇“Structural>Nonlinear>Elastic>Hyperelastic>Ogden>2terms”“mu_1”輸入“80.194”,“a_1”輸入“2”,“a_2”輸入“-2”,其它空白。點擊[OK]選擇“Material>Exit”

或命令輸入菜單:TB,HYPER,1,1,2,OGDENTBDATA,1,80.194,2,0,-2

提示:

因為“di=0”,所以假設材料為完全不可壓縮。前已述及,對于平面應力情況,基于位移的單元能處理完全不可壓縮條件(不需采用混合U-P單元)。而且，盡管我們使用一項Ogden模型，前已述及當a1=2，和Neo-Hookean模型一樣。練習13:超彈性鍵盤

…超彈性模型第6頁/共17頁5. 求解超彈性問題

使用GUI菜單方法:MainMenu>Solution>-Solve-CurrentLS查看狀態(tài)窗口后,選擇“File>Close”關閉它點擊[OK]啟動分析

或命令輸入方法:/SOLUSOLVE

提示: /STATUS窗口表明已經(jīng)指定了非線性求解選項，打開了非線性幾何效應，已輸入初始子步數(shù)(10),存儲所有子步的所有結果。練習13:超彈性鍵盤

…超彈性模型第7頁/共17頁6. 畫出vonMises應力結果。

使用GUI菜單方法:MainMenu>GeneralPostproc>-ReadResults-

LastSet這載入最后子步MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>

-ContourPlot-ElementSolu…從左列選擇“Stress”,從右列選擇“vonMisesSEQV”。點擊[OK],畫出等效應力

或命令輸入方法:/POST1SET,LASTPLESOL,S,EQV

提示:

記錄最大vonMises應力(約149)，畫出其它感興趣的量,如靜水壓力。練習13:超彈性鍵盤

…超彈性模型第8頁/共17頁練習13:超彈性鍵盤

…超彈性模型7. 圖示等效應變模型

使用GUI菜單方法：MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>

ContourPlot>ElementSolu選擇

“ElasticStrain>vonMiseselasticstrain”點擊

[OK]圖示等效應變

和命令輸入方法：PLESOL,EPEL,EQV

提示:

注意到這有最大彈性應變的46%。超彈性材料能經(jīng)歷大量的彈性應變第9頁/共17頁練習13:超彈性鍵盤

…超彈性模型

因為這是平面應變問題，需要考察面厚度以為的由于不可壓縮性約束引起的變化.

在在線幫助中看PLANE182的文件(在輸入窗口輸入

HELP,182

以彈出在線幫助).在“OutputData”部分，表182.2列示了單元表格信息以獲得面以外的厚度。這由

ThisisNMISC,1進入。

下一步，將使用該信息圖示厚度。第10頁/共17頁練習13:超彈性鍵盤

…超彈性模型8. 圖示面外厚度

使用GUI菜單方法：UtilityMenu>Select>Entities…在下拉菜單中選擇“Elements”和“ByElemName”“Elementname”輸入“182”確保選擇“FromFull”接著點擊

[OK]MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>

ContourPlot>ElementSolu選擇“MiscellaneousItems>Non-summabledata(NMISC,1)”在“SequenceNumber”對話框中輸入“1”點擊[OK]圖示等效彈性應變

或命令輸入方法：ESEL,S,ENAME,,182PLESOL,NMISC,1 (Continuedonnextslide)第11頁/共17頁練習13:超彈性鍵盤

…超彈性模型

以下圖示面以為厚度，僅選擇相關單元(PLANE182)使等值線尺度能充分顯示結果細節(jié)(否則，自動等值線尺度由于接觸單元的出現(xiàn)將以“1”為最小值，NMISC,1

是另一種報告數(shù)量)

為了滿足不可壓縮性條件(d1=0),鍵盤面外厚度需要改變。在本例中，垂直厚度為10，但在拉伸和壓縮面厚度幾乎以2個單位改變。

向量圖示比較主應力以觀察厚度增加或減少時面積是否是期望的。第12頁/共17頁練習13:超彈性鍵盤

…超彈性模型9. 圖示力變形曲線

使用

GUI

菜單方法：MainMenu>TimeHistPostpro選擇

“AddData(+)”按鍵選擇“ReactionForces>StructuralForces>Y-Componentofforce”并點擊

[OK]選擇上面角的節(jié)點(4943)并在拾取器點擊[OK]選擇“NodalSolution>DOFSolution>

Y-Componentofdisplacement”并點擊[OK]選擇上面角同一節(jié)點(節(jié)點4943)并在拾取器中點擊[OK]，接著在“AddTime-HistoryVariable”對話框中[Cancel].

或命令輸入方法：/POST26NUMVAR,200RFORCE,2,4943,F,Y,FY_2NSOL,3,4943,U,Y,UY_3 (Continuedonnextslide)第13頁/共17頁練習13:超彈性鍵盤

…超彈性模型9. 圖示力變形曲線

(續(xù)).

使用

GUI菜單方法：為“UY_3”選擇

“X-Axis”

在時間歷程變量觀察器中定義y位移為橫坐標強調(diào)“FY_2”圖示縱坐標點擊“GraphData”按鈕圖示反作用力-y向變形

或命令輸入方法：XVAR,3PLVAR,2

提示：

有時當顯示負值時，如果軸反向更容易查看。在“UtilityMenu>PlotCtrls>Style>Graphs>”部分，能對軸反向，改變軸屬性在其他，XY中的圖示設置。

因為鍵盤上方有一對設置，位移施加在僅一個節(jié)點上(4943)。這也使總反作用力容易恢復。第14頁/共17頁

如果指定力或壓力，而不是施加位移，求解或許存在收斂問題。曲線y力-y變形如下所示(具有軸反向和決算標準顯示)。力-變形曲線垂下(直到位移34向上)。這表明模型激活不穩(wěn)定(通過捕捉)。如果該問題用加力代替，在力和位移之間將不在是一對一的關系(例如，剛度