装配过程中的不稳定性问题优化建议

分析失败的原因是由于在初始阶段反复的刚度奇异，意味着在模型中可能存在不稳定因素。注意，如果没有任何摩擦或摩擦力很小时，橡胶管可能：

1）滑离金属销钉（如果竖直方向作用力直接朝上）。

2）在非常小的竖直方向作用力作用下向下滑（例如，在非常小的初始时间步长下）。

后面的条件表明了计算中的不稳定性。因为没有反作用力抵抗管子的轴向滑移，可能在初始步长就发生不可控的超远滑移。有人可能会有疑义，指出金属挡料销（Contact Set-2）应当阻止这样的行为。然而，橡胶管一开始就可能远离金属挡料销止停位置。结果间隙单元无法阻止过度的初始轴向滑移。

为了稳定分析，必须控制橡胶管的位移。与此同时，我们不想过约束模型而产生不希望出现的结果。通过只控制一个位于橡胶管上的单个点来尝试稳定分析。为了最小化这个人为控制的影响，还应该知道在分析结束时所选顶点的精确位置。

步骤20 对橡胶管上的特定顶点给定竖直位移

添加一个新的夹具，在【高级】选项组中，选择【使用参考几何体】，选择指定的顶点，如图14-15所示。我们会控制该位置的竖直位移，因为可以判断其最终的竖直位移大约的数值，也就是说，分析完成时这个顶点会落在金属挡料销上。选择橡胶管的面作为参考。在【垂直于基准面】的方向设定66.04mm的平移。在【随时间变化】选项组中，保持默认的【线性】加载路径，如图14-16所示。重命名该约束为Stabilization-vertex displacement。

步骤21 重新运行算例

此次分析可能会耗费很多时间完成运算，具体时间也取决于计算机配置。因此，我们已经事先完成了计算并准备好了分析结果，并作为本书文件的一部分提供给大家。为了节约时间，将使用已经计算好的结果来进行后处理。

步骤22 停止分析

步骤23 打开完成的装配体

在SWSimulation Nonlinear-with results\Lesson14\Case Study\completed文件夹下打开装配体。Contact.sldasm。

图14-15 指定顶点

图14-16 加夹具

步骤24 查看位移图解

在结果文件夹下，对分析的最后时刻（t=1）定义一个【URES：合位移】图解。确认【变形形状】中的【变形比例】设定为【真实比例】。可以观察到，在给定力的作用下，橡胶管的最大合位移为198mm，如图14-17所示。

还观察到，坚硬的金属销钉几乎没有出现任何变形。(www.xing528.com)

提示

用户还可以使用动画来表示分析过程中的变形过程。然而，需要留意的是，动画并不对应真实的情形（最终t=1的时刻除外）。给定小摩擦和对一个单一顶点强加竖直位移，导致从初始到末期的变形是非人为的。

步骤25 分析靠近接触面橡胶变形的细节

图解显示从顶部观察的变形细节，如图14-18所示。在水平作用力方向，橡胶管完全从金属销钉中分离开。

图14-17 位移结果

步骤26 图解显示顶点附近的变形细节

可以确认，顶点非常靠近金属挡料销，也就是说，顶点的竖直位移非常靠近66.04mm，甚至是在没有指定稳定的位移约束前提下。这也验证了使用稳定技术的有效性，如图14-19所示。

图14-18 变形细节

图14-19 变形细节

步骤27 查看vonMises应力图解

在分析最后（t=1）定义一个von Mises应力图解。设置【单位】为N/m^2。确认【变形形状】选项组中的【变形比例】设定为【真实比例】。橡胶管承受非常小的应力，而金属销钉承受的应力较大，如图14-20所示。

提示|

一般而言，更软的结构在给定载荷下变形更大，但是它们的应力更小。相反地，更硬的结构变形更小，但是它们的应力会明显高很多。

图14-20 应力结果