ANSYS与ABAQUS比较之实例7---橡胶垫圈的受压分析

本实例是ANSYS与ABAQUS比较之系列的第7个例子，该例子主要说明超弹性材料的受压分析。

本篇1使用ABAQUS分析，下篇2将使用ANSYS进行分析

【问题描述】

一橡胶支座如下图所示

下钢板底面被竖直支撑，在上钢板顶面上施加0.5MPa的压力，要求对橡胶支座做压缩仿真。

已知：钢材的弹性模量206e3MPa,泊松比0.3；橡胶则有三组试验数据：单轴拉伸，双轴拉伸，平面剪切试验数据如下

表1 单轴拉伸试验数据

表2 双轴拉伸试验数据

表3 平面剪切试验数据

橡胶支座的几何尺寸均已知（该图是通过支座旋转轴的一个半切面）

【问题分析】

• 分析类型：静力学分析

• 非线性考虑：因为有大变形，需要考虑几何非线性；橡胶也钢材紧密结合，节点共享，不需要考虑接触问题；橡胶是典型的超弹性材料，要输入试验数据模拟应力-应变曲线。钢材是线弹性。

• 几何建模：轴对称问题，只需要取出一个截面，由于结构上下对称，再取该截面的一半建模，以减小计算量。

• 分析步：只需要一个分析步。

• 边界条件：对于对称面施加对称边界条件，在钢材表面施加均布载荷。

• 网格划分：使用四边形杂交轴对称单元CAX8H.

【求解过程】

1. 创建部件

根据上述尺寸创建草图，创建一个轴对称柔性部件，并分割为两部分，结果如下图。

2. 定义材料属性

定义两种材料属性：钢材和橡胶。

对于钢材，只定义弹性模量和泊松比

对于橡胶，定义超弹性材料，确定对于应变势能使用多项式，而该多项式是用试验数据插值得到的。

对于试验数据，分别输入单轴，双轴，平面试验数据。

进行数据插值，获取多项式的系数

3. 定义并分配截面属性

创建两种截面属性，分别索引两种材料模型

将这两种截面属性分配到几何图形中对应的面域

4. 装配部件

只有一个部件，直接装配。

5. 设置分析步

只设置一个分析步，打开大变形开关，

设置初始时间步长为0.01

6. 定义载荷和边界条件

对于上边线，定义对称边界条件

对于下边线，在第一个分析步中施加均布载荷

7. 划分网格

对各边指定下图所示的网格划分份数

使用四边杂交轴对称单元CAX8H划分网格，结果如下

8. 创建作业并提交

9. 后处理

观察橡胶支座的变形。最后时刻的变形

最后时刻的米塞斯应力

文章来源：CAE爱联盟