第四章 超弹密封垫分析

4.6.1 前处理

    1．定义文件名
 

    GUI：单击Utility Menu→File→Change Jobname，弹出一个对话框，在输入栏中输入“hyperelasticsealanalysis”，单击“OK”按钮。
 

    2．定义参数
 

    在命令输入窗口中输入L1=4，L2=14，L3=4，L4=3，L5=5，H1=4，H2=2，H3=2和H4=4。
 

    3．选择单元
 

    （1）定义单元

    GUI：单击Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete，弹出对话框，单击Add，在弹出对话框的左边选择Solid，然后在右边选择Quad 4 node 182单元，单击“OK”按钮。

    （2）设置单元关键字

    在单元类型对话框中选择PLANE182。然后单击Options选项，在弹出的对话框中设置单元行为（Element behavior）为平面应变（Plane strain）；单元计算公式（Element formulation）为位移和力混合计算公式（Mixed U/P），单击“OK”按钮；返回单元类型界面，然后单击Close关闭对话框。
 

    4．定义材料模型
 

    （1）定义超弹密封垫的超弹的应力-应变关系

    GUI：单击Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models，弹出一个对话框，单击Structural>Nonliner>Elastic>Hyperelastic>Ogden>2 terms，弹出输入材料模型的对话框，如图4-3所示，输入：mu_1=2.8、a_1=7.9、mu_2=-186、a_2=-1.85、d_1=1E-5、d_2=0，单击“OK”按钮，关闭对话框。

图4-3  Ogden两参数的超弹材料模型输入对话框
 

    （2）定义超弹密封垫的热膨胀系数和参考温度

    在定义材料模型行为的面板（Define Material Model Behavior）中的可用材料模型（Material Models Available）子面板中选择Structural→Thermal Expansion→Secant Coefficent→Isotropic，弹出热膨胀系数设置面板，如图4-4所示，在面板中输入参考温度（Reference temperature）为23，热膨胀系数（ALPX）为8.5e-5，输入完毕，单击“OK”按钮，单击Material→Exit，退出定义材料模型行为的面板。

图4-4  热膨胀系数设置面板
 

    5．建立模型
 

    （1）定义关键点
 

    GUI：单击Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active CS，弹出图4-5所示的在激活坐标系中定义关键点面板，在面板中关键点号（Keypoint number）中输入1，在激活的坐标系中输入X=0，Y=0，Z=0，单击“Apply”按钮；继续输入关键点号为2，X=L1，Y=0，Z=0，单击“Apply”按钮；继续输入关键点号为3，X=L1，Y=-H1，Z=0，单击“Apply”按钮；继续输入关键点号为4，X=L1+L2，Y=-H4，Z=0，单击“Apply”按钮；继续输入关键点号为5，X= L1+L2+L3，Y=0，Z=0，单击“Apply”按钮，继续输入关键点号为6，X=L1+L2，Y=0，Z=0，单击“Apply”按钮；继续输入关键点号为7，X=L1+L2-L4，Y=0，Z=0，单击“Apply”按钮；继续输入关键点为8，X=L1+L2-L4，Y=-H3，Z=0，单击“Apply”按钮，继续输入关键点为9，X=L1+L2-L4-L5，Y=-H3，Z=0，单击“Apply”按钮；继续输入关键点号为10，X= L1+L2-L4-L5，Y=0，Z=0，单击“Apply”按钮；继续输入关键点号为11，X=L1+L2-H2-L5-L4，Y=H2，Z=0，单击“Apply”按钮；继续输入关键点号为12，X= L1+L2-H2*2-L5-L4，Y=0，Z=0，单击“Apply”按钮；继续输入关键点号为13，X=0，Y=H2，Z=0，单击“Apply”按钮；继续输入关键点号为14，X=L1+L2+L3，Y=H2，Z=0，单击“OK”按钮。

图4-5  定义关键点面板
 

    （2）定义直线
 

    GUI：单击Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Lines→In Active Coord，弹出拾取对话框，拾取关键点2和3，单击“Apply”按钮；拾取关键点3和4，单击“Apply”按钮；拾取关键点4和6，单击“Apply”按钮；拾取关键点6和7，单击“Apply”按钮；拾取关键点7和8，单击“Apply”按钮；拾取关键点8和9，单击“Apply”按钮；拾取关键点9和10，单击“Apply”按钮；拾取关键点12和2，单击“Apply”按钮；拾取关键点1和2，单击Apply按钮；拾取关键点6和5，单击“Apply”按钮；拾取关键点13和14，单击“OK”按钮。
 

    （3）定义圆弧线
 

    GUI：单击Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Arcs→By End KPs & Rad，弹出拾取对话框，用鼠标拾取关键点12和10，单击“Apply”按钮；然后再拾取关键点11，单击“OK”按钮，弹出通过关键点和半径定义圆弧设置面板，如图4-6所示，在面板中输入圆弧半径为H2，单击“OK”按钮。

图4-6  通过关键点和半径定义圆弧设置面板
 

    （4）定义面
 

    GUI：单击Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→By Lines，弹出拾取对话框，拾取线L1，L2，L3，L4，L5，L6，L7，L12和L8，单击“OK”按钮。