Abaqus折叠伞仿真模拟:机构-薄膜耦合
责任编辑:长松落雪     时间:2023-05-20     来源:转载于:USim
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机构-薄膜耦合系统,可以使薄膜折叠、展开:大到空间中的韦伯望远镜(JWST)主镜遮阳伞、小到我们手中的折叠伞,都是这种机械设备。工程设计中需要对它们进行动力学仿真模拟,建模时既要考虑机构的运动过程,又要考虑薄膜的高度非线性力学行为,多体动力学软件很难处理好这类问题,而使用Abaqus可以完美解决机构-薄膜耦合系统的仿真模拟。

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Abaqus机构-薄膜耦合案例-折叠伞

下面我们来看看建筑物折叠顶棚和折叠伞的Abaqus仿真。


建筑物折叠顶棚是一种可折叠式张力膜结构,展开后的膜处于拉紧状态,可以遮风挡雨、承载积雪等外部载荷,折叠后占据的空间非常小,通过升降系统收纳起来待用,下图是其折叠与收纳过程。

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建筑物顶棚折叠过程

在Abaqus中,顶棚折叠机构的运动关系采用Connector单元来定义,以实现伸缩式折叠、机构整体上下升降运动。

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机构伸缩与升降运动

机构运动部分建模完成之后,在模型中加入膜单元(Membrane Element),膜与机构之间引入弹性索进行提拉,以保证每一次折叠的过程中膜都被拉起、然后对折,避免出现乱序折叠。

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机构-薄膜耦合

建筑物折叠顶棚的整体折叠-收纳-展开过程如下:

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建筑物顶棚折叠-收纳-展开过程

折叠伞的建模过程也是类似:先进行机构运动建模,确保机构运动正确无误之后再加入膜单元,这样可以避免一次性考虑太多因素导致的建模效率低下问题,对于存在大量连接器的模型,如球形机器人那期文章所述,推荐使用脚本进行批处理定义。

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折叠伞展开-折叠过程

使用创建好的机构-薄膜耦合系统对膜进行完全展开模拟之后,可以进一步的耦合、加入其他物理因素,比如在此基础上继续进行:流固耦合DEM-FEM耦合等,从而评估机构-膜系统在工作状态下的真实动力学响应。


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点赞人: joker 

 回复 2024-01-07 17:57:40

有详细教程吗?

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