RADIOSS应用：接触及弹塑性分析

本节演示如何在RADIOSS Bulk Data中进行非线性小位移分析，其中包括弹塑性材料、接触和在前一个非线性负载基础上继续进行非线性求解。

图3-22是此次练习中用到的模型结构，两个由弹塑性钢材制成的方块。在第一个非线性工况中，压力载荷施加到方块的顶部，顶部的角分别约束X、Y方向自由度，下面方块的底部角约束住X、Y和Z三个方向自由度。第二个非线性工况是对前一个有载荷情况下继续进行非线性求解，模拟载荷去掉后的情况。

方块的尺寸和材料参数如下。

单位：长度mm，时间s，质量T，力N，应力MPa。

上面的方块：72 mm×72 mm；下面的方块：100 mm×100 mm。

方块厚度：20mm。

材料：钢，弹塑性。

初始密度（ρ）：7.90e-9 kg/mm³；弹性模量（E）：210000 MPa；泊松比（ν）：0.3；屈服应力（σ0）：850.0 MPa。

施加压力：1000.0 MPa，施加在方块的顶部。

图3-22 模型和加载说明

本节包括如下内容：创建弹塑性材料，定义接触，定义非线性参数，为第一个工况创建NLSTAT分析（有加载），为第二个工况创建NLSTAT分析（无加载），提交计算并查看结果。

打开模型

（1）启动HyperMesh，选择RADIOSS Bulk Data模板。

（2）在下拉菜单中选择file→open，弹出openfile窗口。

（3）在Hyperworks安装路径＜install_directory＞/tutorials/hwsolvers/RADIOSS/.找到nlstat.hm，单击Open打开文件。

创建弹塑性材料

首先，需要定义应力与塑性应变曲线。

（1）在Tab区，单击Utility→TABLE Create。

（2）单击Create/Edit Table设置表格类型为TABLES1，单击Next。

（3）选中Create New Table单选按钮，在Name文本框中输入stress-strain。

（4）输入X和Y的值，单击Apply，然后单击OK关闭对话框，如图3-23所示。

（5）单击工具栏中创建材料按钮，切换到Update子面板。

（6）选中MATS复选框，选择material steel，单击update/edit。

图3-23 输入应力应变曲线

（7）选中MATS1复选框，为NLSTAT分析定义弹塑性材料。

（8）单击TID，选择stress-strain。

（9）输入如图3-24所示的数据，[TYPSTRN]为1说明指定的是应力（Y）和塑性应变（X），然后单击return两次返回主面板。

图3-24 创建非线性材料

定义两个方块的接触面

（1）在Analysis页面中单击entity sets面板。

（2）在name文本框中输入top。

（3）在card image文本框中输入SET_ELEM。

（4）切换entity选择props，如图3-25所示。

图3-25 创建单元集

（5）单击props选择Solid1，然后单击create。

（6）在name文本框中输入bottom，重复步骤（3）～（5），选择Solid2，单击return返回主面板。

（7）单击interfaces面板切换到create。

（8）在name文本框中输入solid_contact。

（9）在type中选择CONTACT，然后单击create。

（10）单击add将master和slave surfaces添加到接触定义中。

（11）切换master为sets，选择bottom，单击update。

（12）切换slave为sets，选择top，单击update，如图3-26所示。

图3-26 创建接触

（13）单击review查看界面，如图3-27所示。

图3-27 查看从节点和主面定义

（14）单击card image，然后单击edit指定接触定义，如图3-28所示。单击return两次返回主面板。(www.xing528.com)

图3-28 CONTACT卡片设置

定义非线性参数

（1）在工具栏中单击Load collectors按钮，切换到create。

（2）在loadcol name中输入nlparm。

（3）card image选择NLPARM，单击create/edit选择默认值，如图3-29所示。

（4）单击return两次返回主面板。

图3-29 定义非线性分析参数

创建第一个非线性工况（有载荷）

（1）单击loadsteps面板，在name文本框中输入loading。

（2）切换type到non-linear quasi-static。

（3）选中SPC复选框，在SPC的右边出现一个文本框。

（4）单击=选择SPC载荷集。

（5）选中LOAD复选框，在LOAD的右边出现一个文本框。

（6）单击=选择pressure载荷集。

（7）选中NLPARM复选框，在NLPARM的右边出现一个文本框。

（8）单击=选择nlparm载荷集，单击create，如图3-30所示。

图3-30 创建第一个载荷工况

创建第二个非线性工况（无载荷）

（1）在name文本框中输入unload。

（2）确保LOAD复选框框没有选中。

（3）保持SPC和NLPARM复选框框被选中，单击create，如图3-31所示。

图3-31 创建第二个载荷工况

（4）单击edit，选择CNTNLSUB对先前的工况继续求解，单击return两次回到主面板，如图3-32所示。

图3-32 设置连续工况

定义输出控制参数

（1）进入Analysis→control cards→GLOBAL_OUTPUT_REQUEST。

（2）设置CONTF、DISPLACEMENT、STRAIN和STRESS的Option为Yes。

（3）在STRAIN下设置TYPE(1)为PLASTIC，单击return两次回到主面板。

提交计算

（1）从Analysis页面选择RADIOSS。

（2）单击save as选择要保存文件的地址。

（3）在File Name中输入nlstat_complete.fem，单击Save。

（4）设置contact definition为all，run options为analysis，memory options为memory default，然后单击RADIOSS。

查看分析结果

（1）利用HyperView查看位移、von Mises应力、塑性应变和接触压力，如图3-33～图3-36所示。

图3-33 有载荷情况下方块的位移图

图3-34 有载荷情况下的应力云图

图3-35 有载荷情况下方块的塑性应变云图

图3-36 第一个工况下接触面的接触压力等值图

（2）切换到第二种工况，得出位移等值图（见图3-37），查看没有载荷情况下的位移。

图3-37 没有载荷情况下的位移等值图