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2.1.11 一摞积木在通用接触下的倒塌分析

Product：Abaqus/Explicit

这个例子说明通用接触的使用在涉及大量接触物体倒塌的模拟中应用。通用接触算法可以非常简单的定义接触很少的限制类型的表面。(see “Defining general contact interactions in Abaqus/Explicit,” Section 35.4.1 of the Abaqus Analysis User's Manual).

问题描述

该模型模拟了一堆木块倒塌。未变形的模型如图2.1.11-1所示。有35块,每个块12.7×12.7×76.2毫米(0.5×0.5×3英寸)。木块堆放在钢性地面上。堆积的木块收到重力荷载。假定一个关键块的底部附近的木块在分析之前已经移除，,开始倒塌模拟。每一木块都是单个的C3D8R建模元素。使用粗网格强调了边缘接触通用接触算法的能力,因为大多数block-to-block交互的节点不会导致渗透到表面。

对两个不同的案例进行了分析。在第一个分析块是刚性的。在第二块是可以变形的。在后一种情况下,材料的块被假定为线性弹性杨氏模量为12.135 GPa(1.76×106 Psi),泊松比为0.3,密度为577.098

公斤/立方米(5.4×

5

10 lb2S /4

in )。对刚性木块的分析只有假设的密度。此外,增强沙漏控制用于变

形分析。刚性层建模为离散的刚性表面使用单一R3D4元素。

这个模型涉及大量的接触物体。一般的接触能力极大地简化了接触定义,因为每个block-to-block配对的595可能不需要单独指定。一般接触物体会选择自动定义一个使用广泛的表面和最简单的方式来定义接触模型。假定个体之间的块，块和之间的地板上的库仑摩擦摩擦系数为0.15。一般接触属性分配用于分配这个默认的接触属性。

默认情况下，在Abaqus/Explicit中的通用接触算法在结构元素与edge-to-edge contact周边边缘相似。模型的几何特征边缘也可以考虑边缘接触的接触算法,包括几何特征边缘在这个分析是至关重要的。截止特性指定为20°角表面性质的特征角则表明所有边缘特性角度大于20°应该考虑边缘接触。角的特性是法线之间的夹角的连接到一个边缘的两个方面。

重力荷载的大小增加了10倍,促进的边缘接触能力分析时间短。分析执行一段0.15秒。与刚性块没有变形分析模型中的元素可用来控制稳定时间增量。一个固定的时间增量1×10 - 6秒被指定为这个目的,这是类似于使用的时间增量分析可变形块。选择的时间增量分析与刚性块会影响使用的法向刚度接触算法法向刚度成反比的时间增量的平方。

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