自主CAE|PERA SIM耳片结构非线性有限元分析

1.摘要

PERA SIM Mechanical作为安世亚太自主研发的核心产品之一，是功能强大、模块整合的机械仿真分析工具。PERA SIM Mechanical提供了全面的结构静力、动力、线性、非线性及热分析等功能，满足各行业的结构分析需求。PERA SIM PreMech是安世亚太自主研发的高级结构前处理工具，能够实现模型处理、网格划分、网格编辑、质量检查及修复等功能，实现高质量网格的划分。本文以结构非线性模块为例，基于PERA SIM Mechanical对耳片结构算例进行建模并分析，体现了PERA SIM Mechanical在有限元前处理、求解及后处理模块的强大功能。

关键词：PERA SIM Mechanical；结构非线性；结构力学分析；工程应用

2.引言

在实际工程应用当中，CAE软件的应用非常广泛。本文介绍了PERA SIM Mechanical在结构非线性分析领域的应用，如需了解进一步的细节，请与安世亚太当地技术人员联系。

3.耳片结构介绍

本节使用耳片算例来演示PERA SIM Mechanical在结构非线性求解模块的操作流程。下图为算例模型文件。由一个耳片（黄色组件）和两根轴（粉色组件）组成。

图1 耳片结构算例

4.有限元模型的生成

4.1 几何模型建立

本模型由一个耳片结构和两根轴结构组成，具体的几何尺寸如下图所示：

图 2 耳片结构尺寸参数

图 3 轴结构尺寸参数

4.2 网格生成及材料定义

材料采用弹塑性非线性材料，具体材料参数如下图所示：

图 4 线弹性材料参数

 图 5 塑性材料参数

 图 6 网格模型尺寸参数

4.3 边界条件施加

固定约束轴的四边，在耳片腰部施加集中力载荷，具体设置如下图所示。

图7 边界条件示意  

图8 载荷添加示意

4.4 接触设置

对轴和耳片施加绑定接触，具体的参数设置如下图所示。

 图9 接触设置定义

5.计算结果分析

5.1 合位移结果

图10 合位移云图结果

5.2 应变结果

 图11 应力云图结果

5.3 Mises应力结果

图12 Mises应力云图结果

6.结论

实验结果与真实试验数据误差在5%以内，这说明PERA SIM对于结构非线性类算例的求解收敛性与结果精度都可以达到国外商业软件标准。

作者：安世亚太技术经理 周宗昊