高等計算力學(xué)課程報告

——帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究學(xué)院：班級：姓名：學(xué)號：一、接觸問題概述接觸問題是生產(chǎn)和生活中普遍存在的力學(xué)問題。接觸過程中兩個物體在接觸截面上的相互作用是復(fù)雜的力學(xué)現(xiàn)象，同時也是它們損傷至失效和破壞的重要原因。接觸問題是一種典型的邊界條件非線性問題，其特點是：邊界條件不是在計算的一開始就可以全部給出的，而是在計算過程中確定的。接觸問題的求解有兩種方法：1.經(jīng)典方法，用有限元求解，通過迭代進行計算；2.數(shù)學(xué)規(guī)劃方法，利用基于有限元離散的數(shù)學(xué)規(guī)劃方法直接求系統(tǒng)總勢能極值（或駐值）問題。二、帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究算例背景如圖，底座和蓋板通過螺釘連接在一起（只在底座上有螺紋，蓋板上沒有螺紋），底座固定。螺釘本身有15000N的預(yù)緊力，蓋板的端面收到斜向的面載荷Pg=10MPa。各部件的材料特性為彈性模量E=210000MPa，泊松比μ=0.3.各接觸面之間的摩擦系數(shù)為0.15.要求準(zhǔn)確模擬螺釘?shù)念A(yù)緊力，并確定蓋板端面（斜向拉力的作用面）頂部的位移。有限元分析軟件：ABAQUS二、帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究（一）創(chuàng)建部件二、帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究（二）創(chuàng)建材料和界面屬性二、帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究（三）定義裝配件1.在Assembly功能模塊選中全部部件來添加實體。2.為蓋板確定正確的位置二、帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究2.為蓋板確定正確的位置二、帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究（四）為螺釘劃分網(wǎng)格1.分割螺釘二、帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究（四）為螺釘劃分網(wǎng)格2.設(shè)置全局種子并在螺釘與蓋板接觸的面增加種子密度3.設(shè)置網(wǎng)格參數(shù)二、帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究（四）為螺釘劃分網(wǎng)格4.設(shè)置單元類型5.劃分網(wǎng)格二、帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究（五）定義接觸和綁定約束1.定義接下來要用到的各個面二、帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究（五）定義接觸和綁定約束2.在螺紋處定義綁定約束二、帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究（五）定義接觸和綁定約束3.定義接觸屬性中的庫倫摩擦（摩擦系數(shù)0.15）二、帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究（五）定義接觸和綁定約束4.分別定義蓋板與螺釘和底座的接觸二、帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究（六）定義分析步1.分析本模型中可能出現(xiàn)的剛體位移本模型中蓋板缺乏足夠的約束條件，需要額外的分析步和邊界條件。2.根據(jù)上述考慮確定分析步S初始：施加底座上的固支邊界條件和模型的對稱邊界條件S1：在蓋板的端面施加臨時固支邊界條件，在螺釘上施加很小的預(yù)緊力，讓各接觸關(guān)系平穩(wěn)的建立起來。S2：去掉臨時固支邊界條件，保持很小的預(yù)緊力不變。S3：預(yù)緊力增加到7500N。S4：將螺釘?shù)念A(yù)緊力改為固定螺釘?shù)拈L度。S5：施加蓋板端面上10MPa的斜向拉力。二、帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究（六）定義分析步1.分析本模型中可能出現(xiàn)的剛體位移本模型中蓋板缺乏足夠的約束條件，需要額外的分析步和邊界條件。2.根據(jù)上述考慮確定分析步二、帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究（七）施加載荷二、帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究（八）定義邊界條件1.為定義邊界條件的區(qū)域創(chuàng)建集合二、帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究（八）定義邊界條件2.定義邊界條件二、帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究（九）創(chuàng)建分析作業(yè)并提交分析二、帶預(yù)緊力螺釘?shù)慕佑|分析算例研究（十）后處理三、小結(jié)ABAQUS是功能強大的有限元軟件，可以分析復(fù)雜的固體力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng)，模擬非常龐大復(fù)雜的模型，處理高度非線性問題。

對于多部件問題，可以首先為每個部件定義材料參數(shù)，劃分網(wǎng)格，然后將它們組裝成完整模型。在非線性分析中，ABAQUS能夠自動選擇合適的載荷增量和收斂準(zhǔn)則，并在分析過程中不斷地調(diào)整這些參數(shù)值，確保獲得精確的解答。