基于Abaqus的周向不連續問題二維簡化方法

2016-12-10  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

在利用Abaqus解決工程問題過程中,經常會遇到大型復雜旋轉類設備,若建立三維模型,單元節點數量巨大,計算成本高、效率低,因此將其簡化為平面問題是比較方便的。那么對于整個系統中的周向不連續結構(如帶螺栓孔的法蘭盤,如圖1)該如何進行二維簡化呢?下面通過實例介紹兩種方法。

1. 問題描述:

(1)模型介紹:以帶螺栓孔的法蘭盤為例,如下圖所示,內徑r= 20mm,外徑R=100mm,圓周方向均勻分布8個半徑為4的螺栓孔。

模型一:三維模型,材料屬性如表1,模型如圖1所示;

模型二:二維模型,采用平面應力單元模擬螺栓孔區域,其余部分為軸對稱單元,平面單元的厚度按下式進行近似計算,式中參數如圖4,材料屬性如表1,模型如圖2所示;

式中:T為平面應力單元厚度,n為螺栓孔個數,R0為螺栓孔半徑,參數RA和RH見圖4。

模型三:二維模型,采用不同材料屬性的軸對稱單元模擬螺栓孔區域,其余部分為軸對稱單元,材料屬性如表1和表2,模型如圖3所示。

圖1模型一

圖2模型二

圖3模型三

(2)材料屬性

計算模型所采用的材料屬性如表1和表2所示。其中表2的材料參數按照以下公式進行換算,式中參數如圖4:

圖4材料換算尺寸示意圖

表1材料屬性一

表2材料屬性二

(3)邊界條件與載荷

對模型軸向定義固定約束,對整個模型施加離心力,如圖4所示。

圖5施加離心力

2. 結果分析

圖6為以上三個模型的徑向應力云圖,通過對比結果可以看出,三個模型在相同截面處的徑向應力誤差較小,分布基本一致,但需要注意的是,兩個簡化模型在螺栓孔附近的過渡區域會存在一定的結果誤差。

圖6徑向應力

3. 小結

通過上述對比驗證,為用戶提供了兩種模擬周向不連續問題的二維簡化方法,在使用時,應根據實際情況選擇合適的簡化方式。

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