橡胶衬套组合负载变形分析实例教程+RADIOSS基础与应用

本教程示范了一个橡胶衬套在系列载荷作用下的变形分析，如图16-14所示。给定载荷顺序如下：横向移动10mm，之后再纵向移动5mm，最后沿心轴扭转20°。

图16-14 橡胶衬套变形分析

模型单位制：长度（mm），时间（ms），质量（kg），集中力（kN）和应力（GPa），整个作用时间为1.5ms，各步载荷时间为0.5ms。衬套尺寸为厚度100mm，外圆直径200 mm，内圆直径=50mm。外圆表面被约束住所有的移动自由度（V_X，V_Y，V_Z），中心节点被约束住X方向的移动自由度以及X和Y方向的转动自由度（V_X，W_X，W_Y）。

模型使用的橡胶材料模型为/MAT/LAW42（Rubber），其参数如下：

ρ=6.0^-6kg/mm³ [Rho_I]密度

υ=0.495 [nu]泊松比

μ₁=0.175GPa [mue1]

α₁=2 [alfa1]

α₂=-2 (alfa2)

载入RADIOSS（Block）用户配置

（1）启动HyperMesh。

（2）从Preferences菜单中选择User Profiles或在工具栏中单击按钮。

（3）选择RADIOSS（Block100）并单击OK。 载入gasket.hm文件

（1）在工具栏中，单击Open Model按钮

并浏览至目标文件夹选择gasket.hm文件。

（2）单击Open，模型被载入至图形区域。

定义并指定材料和属性给零件Gasket

（1）从Model Browser中选择零件Gasket，然后右键单击选择Edit。

（2）确认card image设置为Part。

（3）单击Material标签创建材料。

（4）确认选中Assign material。

（5）在name文本框中输入rubber。

（6）对于type选择ELASTIC，对于card image选择M42_OGDEN并单击Create Material。

（7）输入卡片值如图16-15所示Rho_I=6.000e-6，Nu=0.495，mul=0.600，alphal=2.000，alpha2=-2.000。

图16-15 Ogden材料定义

（8）单击return返回至component对话框。

（9）单击Property标签创建属性。

（10）在name文本框中输入Gasket；对于type选择VOLUME。

（11）对于card image，选择P14_SOLID并单击Create Property。

（12）设置Isolid为24。

（13）单击return返回至component对话框。

（14）单击update更新零件。

为衬套中心的刚体创建一个零件

（1）在Model Browser，右键单击并选择Create→Components。

（2）在name文本框中输入Center并设置card image为none。

（3）选择一种颜色。

（4）单击create。

（5）单击return退出当前面板。

在衬套中心创建一个刚体

（1）进入1D页面，选择rigids面板。

（2）对于nodes 2-n，设置为multiple nodes。

（3）对于primary node，设置为calculate node。

（4）单击nodes并在内表面选择一个节点。

（5）单击nodes并选择by face。

（6）HyperMesh将会选择内表面上所有的节点。

（7）单击create。

（8）单击return退出当前面板，完成衬套中心刚体的创建，如图16-16所示。

图16-16 创建衬套中心刚体

创建衬套内表面固定边界条件

（1）从Utility页面启动BC’s Manager。

（2）对于Name，输入Inner_BC，设置Select type为Boundary Condition并设置GRNOD为Nodes。

（3）选择中创建的刚体的主节点。

（4）选中Tx移动自由度和Rx、Ry转动自由度，如图16-17所示。

（5）单击create创建内表面固定边界条件。

图16-17 创建内表面固定边界

创建内表面Y方向位移边界条件

（1）从Utility页面启动BC’s Manager。

（2）在Name文本框中输入DISP_Y，设置Select type为Imposed Displacement并设置GRNOD为Nodes。

（3）选择中创建的刚体的主节点。

（4）设置Direction为Y，如图16-18a所示。

（5）单击Create/Select curve打开XY curve editor。(www.xing528.com)

（6）单击new并在Name文本框中DISP_Y。

（7）输入以下值：x={0,0.5,1.0}，y={0,10,10}。

（8）单击update并关闭XY curve editor界面。

（9）单击create创建边界条件。

创建衬套内表面Z方向位移边界条件

（1）从Utility页面启动BC’s Manager。

（2）在Name文本框中输入DISP_Z，设置Select type为Imposed Displacement并设置GRNOD为Nodes。

（3）选择中创建的刚体的主节点。

（4）设置Direction为Z，如图16-18b所示。。

（5）单击Create/Select curve打开XY curve editor。

（6）单击new并在name文本框中DISP_Z。

（7）输入以下值：x={0,0.5,1,1.5}，y={0,0,5,5}。

（8）单击update并关闭XY curve editor界面。

（9）单击create创建边界条件。

图16-18 创建内表面Y和Z方向位移边界条件

创建内表面Z方向转动边界条件

（1）从Utility页面启动BC’s Manager。

（2）在Name文本框中输入ROT20DEG_Z，设置Select type为Imposed Displacement并设置GRNOD为Nodes。

（3）选择中创建的刚体的主节点。

（4）设置Direction为ZZ，如图16-19a所示。

（5）单击Create/Select curve打开XY curve editor。

（6）单击new并在Name文本框中ROT20DEG_Z。

（7）输入以下值：x={0,1,1.5,2}，y={0,0,0.349,0.349}。

（8）单击update并关闭XY curve editor界面。

（9）单击create创建边界条件。

创建外表面固定边界条件

（1）从Utility页面启动BC’s Manager。

（2）在Name文本框中输入OUTER_BC，设置Select type为Boundary Condition并设置GRNOD为Nodes。

（3）单击Nodes并选择外表面上的一个节点。

（4）单击Nodes然后选择by face以选择外表面上所有的节点。

（5）选中所有的移动和转动自由度，如图16-19b所示。

（6）单击create创建外表面固定边界条件。

图16-19 创建内表面Z方向转动边界条件和外表面固定边界条件

创建输出请求和控制卡片

（1）在Utility菜单中选择RADIOSS Tools，然后选择Engine File。

（2）Radioss Engine File Tool窗口弹出，在GENERAL、ANIM窗口中输入，如图16-20和图16-21所示的值。

图16-20 定义GENERAL面板

图16-21 定义ANIM面板

导出模型

（1）从File下拉菜单中单击Export或者单击Export按钮（对于standalone）或者按钮(对于HyperWorks Desktop)。

（2）对于File，单击文件夹按钮（对于standalone）或者按钮（对于HyperWorks Desktop）并浏览至想保存的路径。

（3）在name文本框中输入gasket并单击Save。

（4）单击Export options旁边的向下按钮展开面板。

（5）单击Merge starter and engine file以导出一个完整的求解文件。

（6）单击Export导出求解文件。

打开RADIOSS Manager进行求解

（1）进入Start→Programs→Altair HyperWorks 11.0→RADIOSS。

（2）对于Input file（s），浏览至之前保存的路径并选择文件gasket_0000.rad。

（3）单击Run提交求解，如图16-22所示。

图16-22 打开RADIOSS Manager进行求解

查看输出文件并检查结果

（1）查看.out文件中是否有警告或错误。

（2）使用HyperView绘制位移云图，如图16-23所示。

（3）绘制应力云图，如图16-24所示。

图16-23 不同时刻的位移云图

图16-24 最终的应力云图