利用 Abaqus/Explicit 模拟流体结构相互作用

2013-06-27 by:广州abaqus培训中心来源:仿真在线

含有流体的结构必须在加载许多类型载荷的情况下进行分析,才能确定设计的有效性。在容器和消费品的设计中,所考虑的典型负载情况包括下落测试、温度改变、耐压和堆积。对于动态负载的情况,Abaqus/Explicit 有许多优点:能够精确模拟几种类型流体结构的相互作用,包括晃动和惯性负载效应。Abaqus被广泛应用于消费品和包装工业的这类分析中。

Abaqus的主要功能和优点

• 能够有效分析瞬态高度非线性问题的显式动态求解方法。
• 流体构成特性的状态模型方程。
• 为保持流体网格特性,自动适应划分网格。
• 强大的触点算法。
• 针对容器破裂仿真的材料和单元失效。

背景知识

当一个被流体部分充满的结构运动时,容器内的流体就可能会晃动。在一个完全动态的情况下,流体对结构的惯性载荷是分析的关键因素。由于流体与结构间的耦合,两者都可能会发生大的变形,这种变形可能会造成封闭容器破裂或者流体从开口容器中流出。

虽然没有提供完整的计算流体动力学 (CFD) 功能,Abaqus/Explicit 还是很适合分析这类流体结构相互作用的问题。
本期技术简报分析了两个流体结构相互作用的实例。

第一个实例是模拟一个流体容器。容器由盒子和盖子组成。容器被流体部分充满,盒子有一份速度历史纪录。分析的目的是确定流体晃动是否会引起盖子脱离盒子。
第二个实例是对一个被流体部分充满的瓶子进行
3 英尺的下落测试。分析的目的是检验瓶子是否会破裂。
在这两个问题中,惯性流体结构耦合对结构响应的影响是主要研究方向。
有限元分析方法
两个问题中,流体和结构作为分开的实体进行网格划分,在连接表面进行接触定义。这时采用了通用接触算法,它可以非常简单地对接触作用进行定义。

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