ANSYS材料非线性分析 (6)

4.3.3 超弹分析实例 4.3.3.1 问题描述

一个由铁板和橡胶体所构成的物体（ 图4.17 ），其底面固定，顶面受一垂直向下的均匀位移，分析所需要提供的外力与顶面位移的变化关系。由于结构和载荷都是轴对称的，因此我们取一截面，对它进行轴对称分析。由于结构变形很大，橡胶体与铁板之间可能发生接触，因此在分析中应考虑到接触。

4.3.3.2 问题详细说明

铁板材料特性：

Ex=2e5 (泊松比)＝0.3 橡胶体材料特性： (泊松比)＝0.499 单轴压缩时的实验数据：

应变 -0.45 -0.4 -0.35 -0.3 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 应力 -256 -128 -64 -32 -16 -8 -4 -2 -1 单轴拉伸时的实验数据： 应变 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 应力 0.0 1 1.5 2.0 2.9 3.6 5 7.5 9.7 17

图4-17 问题描述图

4.3.3.3 分析过程（GUI方法）

步骤一：建立计算所需要的模型

在这一步中，建立计算分析所需要的模型，包括定义单元类型，创建结点和单元，并将数据库保存为

“hypelastic.db”，在此对这一过程不再详细。 步骤二：恢复数据库文件 “ hypelastic.db ”

Utility menu：file>Resume from

步骤三：定义材料性质

1、选“Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models”。出现“Define Material Model Behavior”

对话框，选择Material Model Number 1。

2、在“Material Models Available”窗口，双击“Structural->Linear->Elastic-> Isotropic”。出现一个对话框。

1、对泊松比（NUXY）键入0.499。

2、单击OK。

3、在“Define Material Model Behavior”对话框的菜单中，选择Material->New Model，弹出对话框，在Define

Material ID中输入2，然后单击OK。 出现Material Model Number 2。

4、对弹性模量（EX）键入2e5 5、对泊松比（NUXY）键入0.3

6、单击ＯＫ。

步骤四：定义数组并输入相应的实验数据。

1、择菜单路径：utility menu>Parameters,在其下拉菜单中，将鼠标指向Array Parameters, Array

Parameters的下拉菜单出现。 2、Define/Edit,对话框出现。

3、在对话框中单击Add，另一对话框出现。

4、指定Parameter name 为strn 。 5、对No. of rows,cols,planes,依次输入19，3，1 6、单击Apply,结束此对话框的输入，另一相同的对话框出现。

7、在对话框中指定Parameter name 为strss 。 8、对No. of rows,cols,planes,依次输入19，3，1

9、单击OK,结束此对话框的输入，回到Array Parameters对话框。 10、选择数组strn，然后单击Edit,给数组赋值的对话框出现。

11、在数组的第一列依次输入单轴压缩与拉伸的实验应变数据，然后选择菜单路径File>Apply/Quit,结束应

变实验数据的输入。

12、在Array Parameters对话框中选择数组strss，然后单击Edit,给数组赋值的对话框出现。 13、在数组的第一列依次输入单轴压缩与拉伸的实验应力数据，然后选择菜单路径File>Apply/Quit,结束应

力实验数据的输入。 步骤五：计算MOONEY常数

1、选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Material Props>Mooney-Rivlin> Define Table对话框出现。 2、在Material reference number（材料参考号）中，键入1, 在Number of tempratures中，键入1，然

后单击OK。

3、择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Material props>Mooney-Rivlin> Calculate constant 。对话框

出现。

4、Number of Mooney-Rivlin const，选择5。

5、定strain data array 为strn, 指定stress data array 为strss。

6、单击OK。 步骤六：进入求解器

选择菜单路径Main Menu>Solution

步骤七：加载

根据所给条件，施加适当的约束和载荷。在此不作详述，参考命令流文件。

步骤八：定义分析类型和分析选项：

1、选择菜单路径Main Menu>Solution>-Analysis Type-New Analysis.

2、单击“Static”来选中它然后单击OK。

3、择菜单路径Main Menu>Solution>Unabridged Menu>Analysis Options。 Analysis Options对话框出

现。

4、单击Large deform effects option(大变形效应选项）使之为ON， 然后单击OK。

步骤九：设置输出控制选项

1、选择菜单路径：Main Menu > Solution>Unabridged Menu >Load step opts-Output ctrls > Solu

Printout。对话框出现

2、在“Item”中，选择“all items” 3、对“FREQ”,选择“Every Substep”

4、单击OK

5、选择菜单路径：Main Menu > Solution>Unabridged Menu >Load step opts-Output ctrls > DB/Resuls

File：对话框出现

6、在“Item”中，选择“all items” 7、对“FREQ”,选择“Every Substep”

8、单击OK 步骤十：设置载荷步选项

1、选择菜单路径Main Menu> Solution>Unabridged Menu>Load step opts-Time/Frequenc> Time and

substps。对话框出现。

2、对time at end of load step（载荷步终止时间）键入1

3、对“DELTIM”(Time step size) 输入0.03 4、将“AUTOTS”(automatic time stepping)设置为ON

5、对 Mininim time step size 输入0.01 6、对 Maxinum time step of size 输入0.3

步骤十一：打开时间步长预测器

1、选择菜单路径Main Menu> Solution>Unabridged Menu>Load step opts-Nonlinear> Predictor。

2、将predictor的状态设置为“ON”。

步骤十二：打开线性搜索

1、选择菜单路径Main Menu> Solution>Unabridged Menu>Load step opts-Nonlinear> Line Search。

2、将LNSRCH的状态设置为“ON”。

步骤十三：设置收敛性控制

1、选择菜单路径Main Menu> Solution>Unabridged Menu>Load step opts-Nonlinear> Convergence

Crit，对话框出现。

2、单击Add,下一级对话框出现。

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