實例說明ANSYS與ABAQUS接觸分析的對比

2017-01-05 by:CAE仿真在線來源:互聯網

ANSYS與ABAQUS是目前兩款主流的大型商業有限元軟件,這兩種軟件都具有強大的非線性接觸分析功能。因此有必要比較一下它們在接觸分析方面的差異。為此利用HyperMesh建立了一簡單模型,然后分別導入ANSYS與ABAQUS進行求解計算。

在進行接觸分析時經常處理的一個問題是由于幾何模型離散誤差產生的接觸間隙或穿透,它會直接影響著接觸分析結果的正確性(尤其是應力計算結果)。為了檢驗和比較ANSYS和ABAQUS接觸分析對這類問題的處理性能,作者建立了如圖1所示的CAD模型,對管兩端面施加三向約束,對帶孔平臺的上表面節點施加沿Z軸負向10N節點力。同時約束帶孔平臺一端面的軸向運動,并在平臺兩邊緣施加Y向約束,以防止其發生旋轉運動。

在兩種軟件中分別采用solid185單元(ANSYS)和C3D8單元(ABAQUS)離散幾何模型。接觸算法相同:法向接觸算法為AugmentedLargarange Algorithm,切向無摩擦。有限元模型如圖2所示。

圖1.幾何模型與載荷

圖2.有限元模型

為了考慮離散誤差而產生的接觸間隙/穿透,CAD建模時,將孔直徑設定為100mm,并保持不變,然后將管的外直徑分別設定為99mm和101mm,進行計算。為保證求解收斂并合理,必須利用兩軟件的接觸調整功能將初始接觸間隙和穿透消除掉,再求解計算。圖3-4分別給出了兩種條件下ANSYS的mises應力云圖結果;圖5-6分別給出了兩種條件下ABQAUS的mises應力云圖結果。

圖3.調整間隙后得到應力云圖(ANSYS)

圖4.調整穿透后得到應力云圖(ANSYS)

圖5.調整間隙后得到應力云圖(ABAQUS)

圖6.調整穿透后得到應力云圖(ABAQUS)

從兩計算結果的比較中可以看出,在孔軸接觸由0.5mm間隙到0.5mm穿透的情況下,ANSYS計算所得應力分布變化很小,應力幅值變化為0.641MPa(相對比例為9.9%)。ABAQUS計算所得應力分布變化較大,應力幅值變化為1.046MPa(相對比例為20.7%)。在接觸間隙條件下,兩軟件計算所得應力分布(主要是帶孔平臺)有一定差別,應力最大值相差0.405Mpa,在接觸穿透條件下,兩軟件計算所得應力分布(主要是帶孔平臺)也有一定差別,應力最大值相差0.374Mpa。

以上算例的比較分析說明,在相同接觸條件下,ANSYS與ABAQUS計算結果存在一定的差異;ANSYS在調整初始接觸狀態方面相對而言具有一定優勢。

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