Ls-Dyna隐式分析案例之圆管压溃仿真

如图1所示,一薄壁圆管置于两板之间,现上板缓慢下压200mm,试观察下压过程中圆管的屈曲形态(圆管外径100mm,高度300mm,材料为铝合金)。

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1 几何模型

2         问题分析

2.1       关于薄管屈曲

薄管受压主要发生的屈曲形态有三种:轴对称屈曲,非轴对称屈曲以及欧拉屈曲。影响屈曲形态的因素主要有圆管的长细比与宽厚比,当长细比较大时,意味着圆管相对较细长,容易发生欧拉屈曲,也是材料力学中我们熟悉的失稳模式;当径厚比(直径/厚度)较大时,意味着圆管相对较宽薄,容易发生非轴对称屈曲,屈曲截面根据情况不同,可能为三角形,四边形或者菱形等;当径厚比较小时,意味着圆管相对较窄厚,容易发生对称屈曲。所以,要观察到这三类屈曲模式,关键就在于调整高度,直径,厚度这三个参数。

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图2 圆管屈曲模式

2.2       关于分析类型

      了解了问题以后,我们考量下分析类型。由于上板下压速率较慢,因此可以将该问题看成一个准静态问题,使用静力分析进行研究,这样可以大大降低计算量。

2.3       关于边界

      对于边界条件,这里主要得说明下圆管上下两端与板子的连接关系。边界条件的施加最好符合实际,但是个人并没有做过实验,因此仅根据经验设置如下连接关系:圆管下端面与底板固连,上端面与上板自由接触(这里也是造成可能与实验不符合的重要原因,本文不具体深究)。

2.4       关于材料模型

      该分析很明显薄管有部分肯定是要进入塑性区,因此至少得用刚塑性本构,这里使用常用的双线性弹塑性本构模型。并且由于薄管变形很大,因此不适合用等向强化模型,本文使用随动强化模型。(材料是另一个造成可能与实验不符合的重要原因)

2.5       关于模型简化

      该模型由于不考虑上下板的变形,因此可以将上下板看成刚体,薄管看成柔性体。并且本例明显适合使用壳体进行分析,因此将上板,下板与薄管均用壳体进行简化。

2.6       关于软件

如题,选用ls-dyna隐式求解器进行分析,没有使用传统ansys进行分析的主要原因是因为dyna在非线性特别是接触的处理方面比较强大,如果用传统的ansys分析,接触将是一个大问题。

3         求解流程

说明一下:每个人熟悉的流程都会不一样,这里仅以个人惯用的流程进行说明:solidworks(三维建模)>>SCDM(几何处理)>>hypermesh(前处理)>>ls-dyna(求解)>>hyperview(后处理),虽然看起来切的软件有点多,但是熟悉了以后速度会很快,选择这种模式没有很特殊的原因,就是因为这些都是各个领域的强者。

3.1       几何模型建立与处理

solidworks中建立上述尺寸的实体模型,这里不建议直接建立中面模型,因为实体模型相对建立更方便,中面使用专门的软件抽取更快,这里建议几何模型处理使用scdmspaceclaim)或者hypermesh自身,抽完中面后得到以下中面模型:

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  • 分享于 2018-04-05 20:39
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