Simdroid 结构有限元分析，卡扣的插拔

IBEsim

问题描述

几何

包含两个部件，部件草图如下，软件自带的标注系统看起来会有些乱，但包含了全部的模型信息。

[img=500,0]https://cdn[/img]

[img=500,0]https://cdn[/img]

网格

采用二维平面应变单元（二阶三角形单元）。

[img=500,0]https://cdn[/img]

材料

线弹性材料，弹性模量 2e9 Pa，泊松比0.4。

边界条件

分为三个分析步，第一个分析步将卡扣沿x方向推0.02 m，第二个分析步保持位移不变，施加-y方向的力，第三个分析步，将力和位移逐渐卸载，卡扣回到原始位置。

边界条件如下图所示，力和位移的加载都通过分析步内的加载函数、卸载函数以及常值函数的形式施加。

[img=500,0]https://cdn[/img]

两个部件之间建立接触，接触离散为点面接触，库伦摩擦系数 0.2，本例需要设置一个小的接触容差以增强接触关系变化时的收敛性，接触容差具有长度单位，设置为 1e-5 m。

本例卡扣存在较大的转动，需要考虑几何大变形。

计算结果

点面接触的主从目标随着计算的进行在不断的切换，此处贴出不同时刻的Mises应力云图：

[img=500,0]https://cdn[/img]第一段接触

[img=500,0]https://cdn[/img]第二段接触

[img=500,0]https://cdn[/img]第三段接触

讨论

本例演示了Simdroid 软件的有限滑移接触的求解功能，使用的网格比较粗糙。接触非线性是有限元分析中一个比较困难的部分，由于接触问题的非连续特征，以及接触离散后的非光滑性，导致接触问题极容易发散。典型的问题包括开闭迭代、接触面非光滑引起的振荡、过约束、滑出边界后的阶跃等。

Simdroid 软件能够模拟复杂的大滑移接触问题，并可以考虑库伦摩擦，对于上述容易导致接触发散的问题也做了一定的设计和修正，能够实现工程中的常见接触模拟。虽然仍然存在一些暂时不能避免的不收敛模式，但后续的Simdroid 软件版本会持续加入新算法以期实现更好的接触解决方案。

---

Simdroid 是由北京云道智造科技有限公司开发的基于“仿真平台+仿真APP”模式的通用多物理场仿真平台。该平台具备自主可控的结构、电磁、流体和热四大物理场求解器和多物理场仿真内核，在统一友好的环境中为仿真工作者提供了前处理、求解分析和后处理工具，同时其内置的APP开发器支持用户以无代码化开发的方式便捷封装全参数化仿真模型及仿真流程，将仿真知识、专家经验转化为可复用的仿真APP，实现知识变现。仿真APP通过APP商店Simapps 实现在线展示、交易，用户通过云端快速、便捷、低成本使用各类工业APP，真正实现普惠仿真的愿景。Simdroid 已经开展了广泛的商业化推广，在电力、家电、生物医疗、电子信息、航空航天等行业领域得到了工程化应用。现已开放试用，登录注册申请试用：www.simapps.com/user/my.action