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振动筛橡胶弹簧的非线性静力学分析

橡胶超弹性材料的非线性有限元分析
非线性橡胶材料常用的有限元方法有:混合有限元法、罚有限元法和杂交有限元法等。本论文采用的是混合有限元法。
ANSYS软件进行非线性分析步骤主要包括:前处理和建模、定义分析类型和分析选项、加载、设置载荷步选项(包括普通选项和非线性选项)以及求解。ANSYS软件提高非线性收敛的措施主要包括:激活自动时间步长选项。当打开自动时间步长时往往需要一个小的最小的时间步长。使用二分法。无论何时打开自动时间步长(AUTOTS,ON),二分法被自动激活。这个特性通常会使能够从由于采用一个太大的时间步而导致的收敛失败中恢复过来。它受最小时间步长限制。使用Newton-Raphson选项和自适应下降因子。Newton-Raphson选项的最佳选择将依据存在于模型中的非线性种类变化。尽管通过让程序选择Newton-Raphson选项通常会获得最佳的收敛特性,但也可能偶尔遇到使用一些其它选择会更有效的情况。使用线性搜索。线性搜索(LNSRCH)作为一个对自适应下降(NROPT)的替代会是有用的。线性搜索方法通常导致收敛。激活预测选项。预测(PRED)基于前一个时间步的求解预估在这个时间步中的求解情况,因此可能减少所需的平衡迭代次数。应用弧长方法。对于许多物理意义上不稳定的结构可以应用弧长方法(ARCLEN)来获得数值上稳定的解。
1橡胶弹簧有限元模型的建立
本文以振动筛橡胶弹簧作为研究对象:NO.3橡胶弹簧外径160mm、内径30mm、高160mm(曲面筛用);NO.4橡胶弹簧外径200mm、内径40mm、高200mm(直线筛用)。由于橡胶弹簧的形状、载荷、约束、材料都具有对称性。
2加载及求解
在对橡胶弹簧进行求解前,在有限元模型上施加约束,即橡胶弹簧底部进行全约束。对于橡胶弹簧非线性大变形的分析,打开求解控制项中的时间步长Nonlinear-Predictor和线性搜索项LineSearch,橡胶弹簧大变形非线性分析同时满足力和位移收敛的要求,使有限元模型求解收敛。在橡胶弹簧的上表面施加均布载荷。分析时设置为大变形分析;设置子步数为20步,激活自动时间分步;关掉自适应下降因子,进入求解器进行求解。
3橡胶弹簧非线性静力分析
3.1曲面筛橡胶弹簧的位移、应力分析非线性橡胶材料常用的有限元方法有:混合有限元法、罚有限元法和杂交有限元法等。本论文采用的是混合有限元法。
3.2ANSYS软件非线性有限元分析
ANSYS软件进行非线性分析步骤主要包括:前处理和建模、定义分析类型和分析
选项、加载、设置载荷步选项(包括普通选项和非线性选项)以及求解。ANSYS软件提高非线性收敛的措施主要包括:激活自动时间步长选项。当打开自动时间步长时往往需要一个小的最小的时间步长。
3.3橡胶弹簧有限元模型的建立
本文以振动筛橡胶弹簧作为研究对象:NO.3橡胶弹簧外径160mm、内径30mm、高
160mm(曲面筛用);NO.4橡胶弹簧外径200mm、内径40mm、高200mm(直线筛用)。
由于橡胶弹簧的形状、载荷、约束、材料都具有对称性,因此建立橡胶弹簧的有限元模型
时,选择2维182超弹性单元。
3.4加载及求解
在对橡胶弹簧进行求解前,在有限元模型上施加约束,即橡胶弹簧底部进行全约束。对于橡胶弹簧非线性大变形的分析,打开求解控制项中的时间步长Nonlinear-Predictor和线性搜索项LineSearch,橡胶弹簧大变形非线性分析同时满足力和位移收敛的要求,使有限元模型求解收敛。在橡胶弹簧的上表面施加均布载荷。分析时设置为大变形分析;设置子步数为20步,激活自动时间分步;关掉自适应下降因子,进入求解器进行求解。

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