Abaqus收敛调试技巧:密封条插拔分析案例

接下来是密封条插拔有限元建模要点讲解(这一部分主要针对分析基础薄弱的学员,有基础的大胆往下拉,从我的调试过程开始看)

A、导入草图


B、建立PART

为缩减计算规模,将本问题简化为二维平面应变问题,分别建立玻璃和密封条

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C、设置材料参数并赋给玻璃和密封条,橡胶材料用超弹本构M-R模型,玻璃和橡胶条中间的钢带用线弹性材料模型。

D、装配并移动玻璃导槽至起始位置

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E、建立两个STEP,分别对应插入以及拔出的两个过程,通用静力分析步

F、建立接触。设置玻璃与密封条之间的解除关系,摩擦系数为0.55,接触算法选用增强拉格朗日算法。并对玻璃导槽设置刚体约束,不考虑其变形以加快计算效率

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G、边界条件设置。固定钢带下部区域,对玻璃导槽设置位移载荷。

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H、网格划分。网格尺寸为0.3,并设置橡胶为杂交单元,钢带以及玻璃为缩减几分单元(注意选择平面应变单元类型)

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I、提交计算...

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以上是分割线,如果就这样完成一篇水贴,根本就不是我的风格!下面的内容才是重点,重点,重点!

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如果你以为这样就愉快地结束了本次仿真分析,那就图样图森破了,一连串的U会教你做人,不收敛

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分析原因,玻璃导槽与开封条之间存在接触穿透了!尖尖的角,让密封条根本就受不了!

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怎么办?开始我们的第一次调试,将玻璃导槽尖角部分倒圆角,继续提交计算,美滋滋。

可是,结果却有点意外,还是不行啊,怎么办?只比上一个模型多计算了那么一丢丢,这几个U还是那么刺眼,很烦!

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看到没?还是这个地方,玻璃导槽还是太粗暴,密封条有点受不了,又穿透了。

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思考了一番,很快又有了解决方案,接触区域网格细化,对对对,就这样,接触区域网格搞密一点,肯定行。(细化效果如下图所示)


结果怎么会这样?怎么又是U,又不收敛,这一次计算到了0.168,比上次进步了又是那么一丢丢,有点沮丧。

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没办法,CAE就是这么折磨人,含着泪站起来继续分析。还是这个鬼地方,接触穿透依然很明显。

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是时候祭出从上一堂课里面学到的的接触控制大法了,增加接触控制,肯定行,肯定行!

现实永远是那么残酷,一个个冰冷的U仿佛是一张张嘲笑的大嘴巴子,真想抽他!


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可是CAEer没有退路,只能继续向前!

不过此时基本的方法都用了,step那里设置阻尼虽然可能有效,但是那个方法并不好,阻尼可能带来严重的结果失真,误导设计。显式计算似乎也能解决,而且这个方法不存在收敛问题,看起来似乎是一个老少皆宜的万能方法。但是,需要注意的是,这个方法需要掌握好质量缩放的火候,一不小心动态效应就会影响计算结果了,而且算法上的缺陷也会形成较大的数值震荡,很头痛。此外,最主要的一点,显式计算不支持杂交单元,只能用减缩积分单元,这对于橡胶的计算显然是不能轻易接受的,SO继续研究静力计算方法,一心一意调收敛吧,骚年。

回到刚刚的分析,打开ODB,我们发现,橡胶条在玻璃导槽作用下,发生了自接触,而我们在接触设置时,只设置了玻璃与橡胶之间的接触,并未设置橡胶部分的自接触,抱着试一试的态度,增加自接触再来一波操作吧。

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失败太多次,已经不再相信爱情了,呸呸呸。看吧,还是不收敛,不过已经计算到了0.454,比上次有很明显的进步呢,内心里面仿佛又有一点点成就感了,嘿嘿。

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打开计算结果,发现橡胶自接触部分那几个三角形网格好刺眼,都卷起来了,受不了,这一区域网格重新划分,更改单元划分算法,全部修改为四边形单元,杜绝三角形单元,避免剪切锁死!

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说干就干,网格划分对比如下图所示(右侧为改进后)

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经过这一次修改,终于,终于还是失败了,还是不收敛,相对与上次,并无明显改善。

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分析结果,还是老样子,不过我们似乎忘记了什么东西?我们对接触对设置了接触控制,提高了收敛性,可是对自接触并未设置接触控制,而通过结果观察发现这个区域橡胶变形比较奇怪,中间部分都卷起来了!没办法,尝试着自接触这里也加上接触控制吧,大不了失败,失败不是成功他妈妈么?

这一次,很舒服,模型计算了0.6秒,比上一个模型提高了好多好多呢。

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这一次打开ODB,一眼就发现了问题,玻璃槽的左侧太尖了,刚刚倒圆角的时候怎么就没想到把这里也处理一下呢,又穿透了。

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一边笑自己笨,一边美滋滋地处理模型,毕竟知道模型的修改方向也是一件很幸福的事情。

倒圆角之后,模型一下子就听话了很多,很顺利计算到0.9679,才停止计算。

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计算结果也还不错,这时候终于可以开开心心的了,不就只剩下这最后的3.21%么,分分钟搞定!

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可是随便你怎么折腾,这最后的一点点就是不收敛,不能算完这个插入过程,拔出过程就无法计算完啊,怎么办?

不行就吧玻璃导槽的下压行程降低一点点吧,本来是15毫米,现在能够计算到0.9679,我就压缩14毫米得了,最后一毫米,俺不要了,美滋滋,准备收工!

可是即便你设置行程为14毫米,这个模型还是算不完,看到没,还是只能计算0.976,

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这个时候,常规的方法已经不顶用了,怎么搞都不行,改网格?虽然最终也可能解决问题,但是前面这一步一步的调试,不就白费了?能够计算这么多,说明网格还是没大问题的。

都到这个时候了,是不是很绝望,离成功就差那么一点点,这滋味...

老铁们,是时候放出我的祖传绝技了,对于这种问题,网上能查到的技巧已经不顶用了,别浪费时间了。

终极大招就是...............

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