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非線性靜力分析(超彈性第 1 部分)

本分析使用 tutorial/03_hyperelastic_cylinder 的資料。

分析對象

分析對象為圓棒的 1/8 模型,形狀如圖 4.3.1 所示,網格資料如圖 4.3.2 所示。

項目 內容 備註 參考
分析類型 非線性靜力分析(超彈性) !SOLUTION,TYPE=NLSTATIC
節點數 629
元素數 432
元素類型 8 節點六面體一次元素 !ELEMENT,TYPE=361
材料性質名稱 MAT1 !MATERIAL,NAME=MAT1
材料性質 HYPERELASTIC !HYPERELASTIC,TYPE=MOONEY-RIVLIN
邊界條件 約束、強制位移
矩陣求解法 CG/SSOR !SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1

圓棒(1/8 模型)的形狀

圖 4.3.1 圓棒(1/8 模型)的形狀

圓棒(1/8 模型)的網格資料

圖 4.3.2 圓棒(1/8 模型)的網格資料

分析內容

對圓棒施加軸向拉伸位移,進行應力分析。 超彈性材料的本構方程式採用 Mooney-Rivlin 模型。分析控制資料如下所示。

分析控制資料 cylinder.cnt

#  Control File for FISTR
## Analysis Control
!VERSION
 3
!SOLUTION, TYPE=NLSTATIC
!WRITE,RESULT
!WRITE,VISUAL
## Solver Control
### Boundary Condition
!BOUNDARY, GRPID=1
 LOADS, 3, 3, -7.0
 FIX,   3, 3, 0.0
 XSYMM, 1, 1, 0.0
 YSYMM, 2, 2, 0.0
### STEP
!STEP, SUBSTEPS=5, CONVERG=1.0e-5
 BOUNDARY, 1
### Material
!MATERIAL, NAME=MAT1
!HYPERELASTIC, TYPE=MOONEY-RIVLIN
 0.1486, 0.4849, 0.0789
### Solver Setting
!SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1,ITERLOG=YES,TIMELOG=YES
 10000, 1
 1.0e-8, 1.0, 0.0
## Post Control
!VISUAL,method=PSR
!surface_num=1
!surface 1
!output_type=VTK
!END

分析結果

針對第 5 個子步驟的分析結果,使用 REVOCAP_PrePost 製作附有 von Mises 應力等值線的變形圖,如圖 4.3.3 所示。 此外,以下列出分析結果日誌檔的一部分,作為分析結果的數值資料。

變形及 von Mises 應力的分析結果

圖 4.3.3 變形及 von Mises 應力的分析結果

分析結果日誌 0.log

 fstr_setup: OK
#### Result step=     0
 ##### Local Summary @Node    :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //U1    0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //U2    0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //U3    0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E11   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E22   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E33   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E12   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E23   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E31   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S11   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S22   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S33   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S12   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S23   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S31   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //SMS   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 ##### Local Summary @Element :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //E11   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E22   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E33   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E12   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E23   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E31   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S11   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S22   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S33   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S12   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S23   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S31   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //SMS   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 ##### Global Summary @Node    :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //U1    0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //U2    0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //U3    0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E11   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E22   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E33   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E12   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E23   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E31   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S11   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S22   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S33   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S12   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S23   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S31   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //SMS   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 ##### Global Summary @Element :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //E11   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E22   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E33   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E12   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E23   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E31   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S11   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S22   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S33   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S12   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S23   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S31   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //SMS   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1

 ...

#### Result step=     5
 ##### Local Summary @Node    :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //U1    0.0000E+00         1 -6.7543E-01        90
 //U2    0.0000E+00         1 -6.7543E-01        89
 //U3    0.0000E+00         1 -7.0000E+00        38
 //E11  -1.0781E-01        38 -1.1448E-01         7
 //E22  -1.0781E-01        50 -1.1448E-01        13
 //E33   2.3916E-01         7  2.2715E-01        50
 //E12   8.9609E-04        53 -9.2501E-04        10
 //E23   1.0074E-07        38 -2.6232E-03        86
 //E31   1.0074E-07        50 -2.6232E-03        93
 //S11   2.7292E-03        14 -2.6468E-03        49
 //S22   2.7292E-03         6 -2.6468E-03        39
 //S33   8.5422E-01         7  8.1021E-01        50
 //S12   1.2861E-03        53 -1.3373E-03        10
 //S23   1.4289E-07        38 -3.1695E-03        86
 //S31   1.4289E-07        50 -3.1695E-03        93
 //SMS   8.5307E-01         7  8.1134E-01        50
 ##### Local Summary @Element :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //E11  -1.0817E-01       759 -1.1410E-01       354
 //E22  -1.0817E-01       768 -1.1410E-01       363
 //E33   2.3863E-01       354  2.2766E-01       759
 //E12   7.4078E-04       766 -7.5734E-04       360
 //E23  -2.5376E-05       753 -2.4790E-03       471
 //E31  -2.5376E-05       749 -2.4790E-03       462
 //S11   2.8994E-03       363 -2.8080E-03       768
 //S22   2.8994E-03       354 -2.8080E-03       759
 //S33   8.5295E-01       354  8.1143E-01       759
 //S12   1.0634E-03       766 -1.0947E-03       360
 //S23  -3.0682E-05       753 -2.9954E-03       471
 //S31  -3.0682E-05       749 -2.9954E-03       462
 //SMS   8.5118E-01       354  8.1315E-01       759
 ##### Global Summary @Node    :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //U1    0.0000E+00         1 -6.7543E-01        90
 //U2    0.0000E+00         1 -6.7543E-01        89
 //U3    0.0000E+00         1 -7.0000E+00        38
 //E11  -1.0781E-01        38 -1.1448E-01         7
 //E22  -1.0781E-01        50 -1.1448E-01        13
 //E33   2.3916E-01         7  2.2715E-01        50
 //E12   8.9609E-04        53 -9.2501E-04        10
 //E23   1.0074E-07        38 -2.6232E-03        86
 //E31   1.0074E-07        50 -2.6232E-03        93
 //S11   2.7292E-03        14 -2.6468E-03        49
 //S22   2.7292E-03         6 -2.6468E-03        39
 //S33   8.5422E-01         7  8.1021E-01        50
 //S12   1.2861E-03        53 -1.3373E-03        10
 //S23   1.4289E-07        38 -3.1695E-03        86
 //S31   1.4289E-07        50 -3.1695E-03        93
 //SMS   8.5307E-01         7  8.1134E-01        50
 ##### Global Summary @Element :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //E11  -1.0817E-01       759 -1.1410E-01       354
 //E22  -1.0817E-01       768 -1.1410E-01       363
 //E33   2.3863E-01       354  2.2766E-01       759
 //E12   7.4078E-04       766 -7.5734E-04       360
 //E23  -2.5376E-05       753 -2.4790E-03       471
 //E31  -2.5376E-05       749 -2.4790E-03       462
 //S11   2.8994E-03       363 -2.8080E-03       768
 //S22   2.8994E-03       354 -2.8080E-03       759
 //S33   8.5295E-01       354  8.1143E-01       759
 //S12   1.0634E-03       766 -1.0947E-03       360
 //S23  -3.0682E-05       753 -2.9954E-03       471
 //S31  -3.0682E-05       749 -2.9954E-03       462
 //SMS   8.5118E-01       354  8.1315E-01       759