利用 Abaqus/Explicit 模擬流體結構相互作用

2013-06-27 by:廣州abaqus培訓中心來源:仿真在線

含有流體的結構必須在加載許多類型載荷的情況下進行分析,才能確定設計的有效性。在容器和消費品的設計中,所考慮的典型負載情況包括下落測試、溫度改變、耐壓和堆積。對于動態負載的情況,Abaqus/Explicit 有許多優點:能夠精確模擬幾種類型流體結構的相互作用,包括晃動和慣性負載效應。Abaqus被廣泛應用于消費品和包裝工業的這類分析中。

Abaqus的主要功能和優點

• 能夠有效分析瞬態高度非線性問題的顯式動態求解方法。
• 流體構成特性的狀態模型方程。
• 為保持流體網格特性,自動適應劃分網格。
• 強大的觸點算法。
• 針對容器破裂仿真的材料和單元失效。

背景知識

當一個被流體部分充滿的結構運動時,容器內的流體就可能會晃動。在一個完全動態的情況下,流體對結構的慣性載荷是分析的關鍵因素。由于流體與結構間的耦合,兩者都可能會發生大的變形,這種變形可能會造成封閉容器破裂或者流體從開口容器中流出。

雖然沒有提供完整的計算流體動力學 (CFD) 功能,Abaqus/Explicit 還是很適合分析這類流體結構相互作用的問題。
本期技術簡報分析了兩個流體結構相互作用的實例。

第一個實例是模擬一個流體容器。容器由盒子和蓋子組成。容器被流體部分充滿,盒子有一份速度歷史紀錄。分析的目的是確定流體晃動是否會引起蓋子脫離盒子。
第二個實例是對一個被流體部分充滿的瓶子進行
3 英尺的下落測試。分析的目的是檢驗瓶子是否會破裂。
在這兩個問題中,慣性流體結構耦合對結構響應的影響是主要研究方向。
有限元分析方法
兩個問題中,流體和結構作為分開的實體進行網格劃分,在連接表面進行接觸定義。這時采用了通用接觸算法,它可以非常簡單地對接觸作用進行定義。

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