冰棍多米諾仿真-掌握Abaqus強大的重啓動分析技術

冰棍多米諾現象非常有趣,大量的冰棍木棒交叉延伸織疊,形成一條平鋪在地面上的“籬笆”,“籬笆”的兩端需要用力按壓或卡着,以免緊繃的木棒被彈出。

當從一端釋放被按壓的木棒時,整條“籬笆”就會像多米諾骨牌一樣,出現有趣的鏈式反應,伴隨着“眼鏡蛇姿態”,快速地向着另一端解體。

冰棍多米諾

只要玩家的想象力足夠豐富,“籬笆”形狀可以任意變化,而木棒交織形態一般只有幾種,最基礎的是下圖這種,典型的Fabric結構,即經紗、緯紗垂直交織。考慮木棒不能發生斷裂,應該避免它的應力過大,所以織物經緯密不能太高。

木棒的一種交織形態

如上圖,先假設紅色木棒A處受到按壓,系統穩定,來分析一下木棒的受力。

我們看到左側的褐色木棒位於“籬笆”的內部,單個木棒有四處摩擦約束,處於非常穩定的狀態,這些木棒由於織疊形變,內部儲存了大量的應變能。

右側綠色和黃色的木棒各自有三處摩擦約束,處於穩定狀態,內部儲存了一些應變能。

末端紅色木棒有來自黃色、藍色木棒的摩擦約束和來自按壓物體的摩擦約束,處於穩定狀態,內部也儲存了一定的應變能。

當我們釋放A處的按壓時,紅色木棒儲存的應變能得到釋放,B、C兩處的正壓力做功,木棒獲得速度,由於正壓力的減小,紅色木棒失去摩擦約束,然後彈出。

隨後,黃色木棒失去B處的約束,然後重複了一遍紅色木棒剛纔的過程,然後是綠色、藍色、褐色…直到所有木棒都彈出。

值得注意的是木棒的彈出速度會很快,單個木棒的彈出過程往往是毫秒級的。

 


 冰棍多米諾Abaqus仿真 

下面,我們要在Abaqus裏面對剛纔抽象分析的力學過程進行模擬驗證。

順便說明一下,這個案例是目前USim發佈的所有仿真中,用到Abaqus/CAE建模技巧最多的一個。

它的核心是Standard到Explicit的重啓動分析。以前我們分析那個可愛的、會爬樓梯的Slinky時,曾用到過這種技巧,但是那個案例遠沒有這個複雜。

首先在Standard裏面進行過盈裝配分析,得到織疊的、儲存滿應變能的“籬笆”。這個模擬是最終動力學分析的基礎工作,所有的關鍵和難點(接觸定義和收斂控制)都在這一步。

冰棍多米諾裝配分析

在Explicit裏導入裝配狀態,添加地板與重力,然後從一端釋放,進行重啓動分析,計算冰棍多米諾原地爆炸的動力學過程。

冰棍多米諾三個視角

冰棍多米諾的自我瓦解

木棒速度雲圖

木棒的動態應力雲圖

這實際上也是一個變質量動力學系統,“眼鏡蛇姿態”是其織疊方向和噴出工質的動量(反作用)巧妙組合的結果。

冰棍多米諾的“眼鏡蛇姿態”

枯燥的ABAQUS也能做出這麼有趣的東西想不到吧!我們USim老師用ABAQUS還做了很多其他有趣的小例子,像什麼美國隊長啊,憤怒的小鳥啊,鋼鐵俠啊,抓娃娃機啊,可以說萬物皆可有限元這一塊,USim老師是拿捏得死死的,想更加深入更USim老師的學習ABAQUS知識嗎?10月25日-27日上海,ABAQUS高級通用技術專題培訓等你來學習!

本期課程是常用的結構有限元分析高級應用教學,對簡單結構件及複雜裝配體工程結構的靜力學、動力學、屈曲、傳熱與模態分析建模建模方法進行詳細講解,涉及普遍的工程有限元線性、非線性問題,適合具有一定Abaqus基礎的高校學生及各企事業單位相關科研人員、工程師。 

培訓方式是理論講解+軟件實際操作練習+案例step by step講解。

課外福利:除培訓涉及的所有CAE文件+課程資料之外,參加培訓的學員可任意指定獲取10個USim公衆號文章中的案例CAE文件。

培訓價格及福利:4000元/3天,包括培訓費、資料費、證書費、午餐費,現在報名返現100,兩人9折,三人8.5折,更多詳情請加技術鄰微信客服jishulink888!

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章