苏打罐的压垮模拟

本文采用WorkBenchExplicit Dynamicsautodyn模块对苏打罐的压垮进行了模拟仿真。

Workbench中的Explicit Dynamics模块是由AUTODYN传承演化过来的,当然到目前为止,还没有100%的继承,估计有些功能要留待于未来的版本继续完善了,不但能够解决固体相互作用的显式动力分析(拉格朗日算法),也能够做流体的模拟(欧拉算法)。

如果你觉得Explicit Dynamics这个模块还不够完善,你还可以直接使用 AUTODYN来解决你的问题。

本文主要参考** ANSYS Autodyn 简介II Crush of Filled Soda Can **

目标和过程

目标

铝制饮料罐的压垮模拟

计算模型

计算结果

过程

  • 创建一个显式动力学分析系统
  • 输入苏打罐模型,并划分网格
  • 设置计算选项和边界条件
  • 实施计算并观察结果

创建工程

打开workbench软件。

Workbench界面

通过双击Explicit Dynamics,创建一个显式动力学分析系统

创建显式动力学分析系统

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定义材料模型

  • 双击Engineering Data
  • 选择最后一个空行,依次添加下面的材料
    • Soda_Can
    • Water
    • Soda_Can_Failure

添加材料模型

拖动并将下列物理属性放置到指定的材料模型中。

  • Soda_Can 和 Soda_Can_Failure
    • 密度 Density
    • 各向同性弹性 Isotropic Elasticity
    • 双线性各向同性硬化模型 Bilinear Isotropic Hardening
  • Soda_Can_Failure
    • 塑性应变失效 Plastic Strain Failure
  • Water
    • 密度 Density
    • 各向同性弹性 Isotropic Elasticity

Soda_Can模型参数
Soda_Can材料模型数据

Soda_Can_Failure模型参数

Soda_Can_Failure模型参数

Water模型参数

Water模型参数

返回项目概览页,并保存项目为crush_soda_can 。

导入几何模型

右键单击Geometry,导入几何模型filled_soda_can.agdb

导入几何模型

导入filled_soda_can

右键单击Model,然后选择Edit,进入Mechanical模块。
进入Mechanical

SodaPunchDie定义属性。

Soda定义为Eulerian,材料Water

Punch和Die设置为Rigid

Soda Can定义属性。

定义Soda Can的厚度和材料等

选择Body Interactions,设置壳厚度因子Shell Thickness Factor为1.0。

设置体接触

右键单击Mesh,选择Generate Mesh来生成网格。

生成网格

选择Analysis Settings,然后

  • 将计算结束时间设置为6.0E-4s
  • Scope改变为只对欧拉体(Eulerian Bodies only),没有必要将欧拉网格扩展到punchdie
  • 将总单元从250000缩小为25000,这是一个简单模型,不需要特别精细的欧拉网格。

设置计算选项

定义边界条件

右键单击Explicit Dynamics -> Insert -> Fixed Support,为Die添加固支边界条件。

右键单击Explicit Dynamics -> Insert -> Displacement,为Punch添加位移边界条件,并按照下图进行设置。

添加位移边界条件

定义结果输出

Solution上右键单击,插入需要的输出项目。比如

输出x轴的速度

执行计算

保存项目,并开始计算。

这个时候容易产生a general error has occured问题,从而不能进行计算。这一般是由于Windows防火墙或者杀毒软件阻止了Workbench各模块之间的通信引起的。关闭杀毒软件或者防火墙,或者将Workbench相关端口设置为例外,可避免该问题。

通过计算可以得到如下计算结果,仿真图像与实际是比较相符合的。

计算结果

通过此窗口观察变化过程

导入到autodyn中计算

如果需要将模型导入到autodyn 中计算,请按照一下步骤操作。

  • 回到项目主页面。
  • 从左侧选择component system中选择Autodyn,并将其拖动到Explicit Dynamics中的Setup格。
  • 会自动生成Autodyn需要的数据,然后右键单击Autodyn模块的Setup,打开Autodyn界面。

导入Autodyn

然后点击RUN直接运行计算即可。从下图可以看出两者的计算结果基本一致(因为两者基于同样的计算模块,这也在情理之中)。

Autodyn计算结果

本文计算步骤经过验证,并保存有相关文件,如有需要,请通过Email联系。** 并非全部文件都可提供,敬请谅解**。

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