Simdroid点面接触测试:两悬臂板的大变形摩擦接触


一、问题描述

几何:

两交错悬臂板,上板尺寸 3m*10m*0.1m,下板尺寸3.075m*10m*0.1m,两板间隔1m。

Simdroid点面接触测试:两悬臂板的大变形摩擦接触

网格:

采用Simdroid软件的Hex8、Hex8R、Hex20单元计算,同时采用某同类软件产品做对比计算,两个软件网格一致。Hex8和Hex20厚度方向2层网格,Hex8R厚度方向6层网格,其中Hex8和C3D8单元容易发生剪切自锁,一般不适合受弯结构,此处仅用于对两个软件的定量对比。

Simdroid点面接触测试:两悬臂板的大变形摩擦接触
Simdroid点面接触测试:两悬臂板的大变形摩擦接触

材料:

线弹性材料,弹性模量 4000 Pa,泊松比 0.3。

边界条件:

下板左侧固定全部自由度,上板右侧固定全部自由度。

荷载:

Case1:考虑到Hex8/C3D8单元刚度较大,对上板施加0.1 Pa的均布压力;

Case2:缩减积分单元和二阶单元一般不易发生剪切自锁,Hex8R/C3D8R和Hex20/C3D20的荷载为上板施加0.01 Pa的均布压力。

分析步:

采用通用静力分析步,荷载为正比例加载,打开几何非线性。

接触:

两板之间设置接触,上板底面为从面,下板顶面为主面,分别考虑库伦摩擦系数0.0、0.1、0.2、0.3、0.4五种情况。接触离散选择点面接触。

二、结果对比

Case1:荷载为0.1 Pa时的计算结果如下表,其中节点Mises应力的计算方法为先平均后计算标量。

Simdroid点面接触测试:两悬臂板的大变形摩擦接触

Case2:荷载为0.01 Pa时的计算结果如下表,其中节点Mises应力的计算方法为先平均后计算标量。

Simdroid点面接触测试:两悬臂板的大变形摩擦接触

选择Case2中的上板上表面左侧端点绘制位移-时间曲线,绘制摩擦系数为0.4的情况,结果如下图:

Simdroid点面接触测试:两悬臂板的大变形摩擦接触


Simdroid点面接触测试:两悬臂板的大变形摩擦接触


三、结果云图

选择Case1中摩擦系数为0.2的情况绘制云图,位移云图如下:

Simdroid点面接触测试:两悬臂板的大变形摩擦接触

Mises应力云图如下:

Simdroid点面接触测试:两悬臂板的大变形摩擦接触

四、结论

Simdroid所有情况的计算结果均与某同类软件产品结果吻合较好,荷载位移曲线基本一致,验证了Simdroid求解器的准确性。


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