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1、模具技术一一一一文章编号加壳单元在有限元分析中的应用研究,,,邱智学黄菊花谢世坤刘志云南昌大学机电工程学院,江西南昌摘,要利用对一受话器播脚采用不同的壳单元类型进行了有限元分析和比较并。用软件的模拟结果进行检验结果表明完全积分线性单元是一个通用的有限薄,它适合于,,膜应变壳单元大多数问题的分析它对单元变形不敏感没有沙漏模式减缩积分二。次单元对于小应变薄膜弯曲问题的模拟能给出精确解还详细讨论了在板壳数值模拟。中壳单元的选取方法以及一次单元与二次单元过渡应采取的方法关键词壳单元中圈分类号文献标识码沈,印
2、,,,·,,即研找如,,尺寸的改变因此它适合于大应变分析的场合引言也即它允许壳截面泊松比不为零如果截面泊松,。比为零则板壳厚度不变小应变壳单元针对当一维尺度远小于其它方向尺度的构,,,,,和,,,件为简化计算可采用壳单元来进行有限元分适合于小应变分析的场合它允许有任意〔‘〕。,。析在中壳单元分为三类通用壳的旋转角度、、、、、如薄在有些场合对同一个问题选择不同的单元对、、、、、,壳如数值模拟的结果影响很大通常通用壳单元对大、、、,厚壳通常认为如果多数情况能提供较精确的数值模拟结果它允许单一材料制造的各
3、向同性壳体的厚度有剪切应变,当壳厚度增加的时候用厚壳理论,当和跨度之比在一,如果厚度减少的时候离散为基尔霍夫薄壳单元薄壳之间属于厚壳问题比值小于。,,则属于薄壳问题按壳的应变大小分壳单单元用于剪切变形很小或者可以忽略而且基尔。元又可分为有限应变单元和小应变壳单元有霍夫条件必须精确满足的情况厚壳单元用于剪限应变单元,、,,切变形很重要的情况,而且此时宜采用二次积分,。和允许壳在厚度方向单元一一收稿日期。荞金项目江西省主要学科跨世纪学术和技术带头人培养计划项目作者简介邱一,,。智学男硕士研究生己·,的竖
4、直方向的位移量可以看出因而剪切变形并。壳单元的一般选取不显著如图所示受纯弯曲作用的一小块材料的变形,变形前后水平线和竖直线之间的夹角改,、、,。图所示为一受话器的插脚简化模型变了从而引起了伪剪应力的发生而减缩积分,。三点承受集中力作用黑色区域为全约束单元如侧却没有这种情况并且对于线。,区域受话器插脚材料为铁情铜图弹性模量性减缩积分单元来说在受弯曲力作用下会、,“”泊松比产极限抗拉强度可有沙漏现象发生如图所示受纯弯曲作用的口、一,,,达厚度为因为一小块材料的变形由于每个单元只有一个积分,,,因而是一个
5、典点单元中虚线的长度和夹角均没有改变因而在材料厚度很小型的薄壳问题的有,,,单元单个积分点单元扭曲限元分析要求其受力在线弹性范围内故采用线上的应力分量都为零。,性分析川以下是用一分别采用没有产生应变能所以单元在弯曲状态下没有刚、、、。,“壳单元进行有限元模拟所得的度但由于材料很薄线性减缩积分单元的沙。”,最大等应力和最大位移漏现象没有得到很好的体现用模拟的位移。只是比用单元模拟的略微大一些一气巨王夕挂习图受纯弯曲的完全积分线性单元的变形图受话器播脚丈日日夕招曰裹弘圈受纯弯曲的减缩积分线性单元的位移口
6、入朋的十田刀倪田伪,由于软件的网格划分功能很强为一九一。一一舰一一倪一,倒以了比较在选用不同壳单元模拟结果的,一哄一跳一一,以空以以精确性故用选用壳单元由上表可,以看出用单元模拟的位移最小对受话器划分网格且在有应力集中的地方用细,,,。的因为是一个完全积分线性单元每个单元网格进行数值模拟结果如下如图所示,,“”,有四个积分点单元的边不能弯曲它的刚性比由的分析结果可知最大等效应力、、,,。一都要大单元边不能弯曲导致了单最大位移,元剪切变形的发生这意味着应变能正在引起剪注最大允许位移一,最大等,,。切变
7、形而不是弯曲变形所以总的挠度减小了。效应力的位置在图中对应等值线此外应力最但由于本例中所施载荷产生的弯曲很小从模拟,由,大于受话器插脚结构中此处有尖点产生了蕊万日里日‘蕊乙匀心峨刃公日日公口口日万翻口钾吕甘口甘汤朋》,。翻‘加比口甘几皿,蕊朋翻月份叫目匕七。翻峨一皿一。日翻区一甘。几,扭今。一口皿咋口。砚一月一。龙心口。盆,皿今圈创侣模拟的称效应力等值雌圈模具技术。,应力集中的缘故与结果比较吻合的是单元划分的网格图图是采用和混合。采用和壳单元进行模拟的结果因为单元且两者连接处没进行处理时模拟的等效应
8、力单元是一个全积分的、通用的有限薄膜应变壳等值线图,从应力等值线图中可以知道越靠近二,,,,以元它对于大多数问题能够提供比较精确的结果次单元的中节点应力值越小至于在中节点位。特别是在面内弯曲和有弯曲沙漏的情形单置处应力值为零而且模拟所得最大应力值为,。,元是一个五节点的减缩积分二次单元它用于一与在所有区域用单元般小变形的薄壳时是很有效的图对应的最大模拟的结果二相去甚远,形成,等效应变为它对剪力自锁和薄膜锁死“”这种大小交替相间的类似于声波干涉的模拟结,“是不敏感的而且
