选择固体应力物理模型
激活物理模型以进行应力分析,并选择对固体行为进行定义的材料定律。
- 创建物理连续体并将其分配至代表固体材料的区域。
- 在物理连续体中,激活以下物理模型:
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根据分析要求,通过可选模型组合框激活额外模型:
- 要添加质量和刚度比例阻尼,激活瑞利阻尼模型。
- 要考虑重力,激活重力模型。
- 要使用连续壳体对薄体结构建模,激活有限元壳体兼容性模型,并同时激活增强型 Quad4 - 线性应变、增强型 Tria3 - 二次应变和增强型壳单元 - 假定自然应变模型或弯曲增强功能 - 壳体模型。这些模型减少了锁定效应,提高了计算出的变形的精度。这些增强模型在单元增强模型激活后可用。请参见连续壳单元增强模型参考。
- 使用体单元(与连续壳体相反)对薄体结构建模时,要减少标准 Hex8 单元中的剪切锁定效应,可激活弯曲增强功能 - 固体或增强型 Hex8 - 线性应变模型。这些模型仅影响 3D 网格单元,并在单元增强模型激活后可用。
- 默认情况下,Simcenter STAR-CCM+ 将固体材料视为可压缩。此方法适用于高度可压缩泡沫等超弹性材料。但大多数情况下,橡胶等材料几乎不可压缩,因为其体积不会随应力增加而明显改变。要对几乎不可压缩材料建模,则激活不可压缩性增强功能 - 固体或增强型体单元 - 几乎不可压缩材料模型。这些模型仅影响 3D 网格单元,并在单元增强模型激活后可用。
- 默认情况下,固体应力模型考虑结构中的较小变形(线性几何)。要对因大位移和旋转产生的非线性建模,激活非线性几何模型。对超弹性材料建模时也需要此模型。
- 要考虑由于固体温度变化引起的热膨胀,激活以下某一模型:
- 有限元固体能量模型 — 一起求解固体温度和固体位移。可以将此模型用于固体专用模拟或对固体和流体之间的共轭传热 (CHT) 进行建模的模拟。
- 指定的温度负载模型 — 可用于通过常数值、场函数或表格值在固体区域上应用温度负载。此方法也适用于根据不同网格表示计算的温度负载(例如,使用分离能量或耦合能量模型在有限体网格上计算得出的固体温度)。
- 要使用电磁力作为应力分析的体负载,需要激活电磁模型和任何相关的子模型。固体应力模型与有限元磁矢势模型、电动势模型及其可选模型兼容。有关设置电磁分析的详细信息,请参见磁场建模和电流建模。
有关固体应力物理模型的属性和依赖性的详细信息,请参见固体应力参考。如果需要分析流体力引发的固体位移,请参见流体结构相互作用常规工作流程。模型选择的示例如下所示:
- (1) — 假设变形很小(线性几何)的情况下的多材料固体静态应力分析(包括重力效应)。
- (2) — 单材料固体的静态应力分析,包括由于大位移和旋转导致的非线性状况(非线性几何)。
- (3) - 单个材料连续体壳的动态应力分析。
- (4) - 受流体结构交界面 (FSI) 处流体力约束的单材料固体的动态应力分析。示例 (4) 中不显示表示流体的物理连续体。
在固体部件之间的映射接触界面处,指定机械相互作用的类型:
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选择节点,然后将方法设为以下任一项:
- 粘接 — 位移在整个交界面上是连续的。对于不同材料之间的交界面,Simcenter STAR-CCM+ 在应变中保留不连续性。
- 无摩擦小滑动 — 交界面两侧的表面可以在交界面平面上相互滑动。Simcenter STAR-CCM+ 可防止法向移动。假设滑动很小,此选项适用于平整表面之间的交界面。
有关更多信息,请参见交界面设置。
对于具有粘合机械相互作用的实体-实体交界面,选择 Simcenter STAR-CCM+ 用于约束表面的方法:
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选择 节点,然后将方法设为节点至表面或表面至表面。
一般情况下,表面至表面方法更精确,但需要更高的计算工作量。有关更多信息,请参见交界面设置。