有限元分析軟件marc及在橡膠材料分析中的應(yīng)用

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2、Vo1.19No.4P.37Sum742002文章編號:1008—1534(2OO2)O4—0037-04有限元分析軟件Marc及在橡膠材料分析中的應(yīng)用張寶生,蔣力培,周燦豐,陳嘉慶(北京石油化工學院機械工程系,北京102600)摘要:介紹了Marc軟件的組成和工作特點,詳細介紹了其非線性分析功能在處理幾何非線性,邊界條件非線性,材料非線性等問題時所采用的分析模型和處理方法,重點闡述了進行橡膠材料分析時所采用的材料模型,分析方法和分析實例.該軟件可以廣泛用于橡膠元件設(shè)計的仿真預測和結(jié)構(gòu)優(yōu)化,是進行橡膠材料行為分析研究的一種有效手段.關(guān)鍵詞:有限元;Mar

3、c軟件;橡膠分析中圖分類號:TP317;0241.81文獻標識碼:A1Marc軟件介紹Marc軟件是處理高度組合非線性結(jié)構(gòu),熱及其他物理場和耦合場問題的高級有限元軟件,由MARC(MARCAnalysisResearchCorporation)公司生產(chǎn),Marc軟件版本為MsC.Marc2001.MARC公司是全球第1家非線性有限元軟件公司,在非線性有限元軟件行業(yè)中名列前茅.1999年6月,該公司被MSC公司(公司網(wǎng)址:http://WWW.rose.corn)收購.MSC.SoftwareCorporation(簡稱MSC)公司是有限元分析,計算機仿真

4、預測,工程校檢領(lǐng)域的領(lǐng)導者,它們的產(chǎn)品從企業(yè)級的NASTRAN,PANTRAN,DYTRAN,Mare,AutoForge到專業(yè)級的NastranForWindows和桌面級的Nastran4D等覆蓋了各個行業(yè),各收穡日期:2001—12—3O;修回日期:2002—04—05責任編輯:王士敏作者簡介:張寶生(1971一),男,河北邯鄲人,講師,研究方向為密封,機械動力學仿真,機電一體化.個層次的用戶,市場占有率已達4O.Marc軟件由求解器,前后處理圖形對話界面Mentat,六面體網(wǎng)格化分器Hexmesh,與其他軟件的接口等組成.求解器與Mentat作為

5、軟件的基本構(gòu)成,兩者嚴密結(jié)合成為解決復雜工程問題,完成學術(shù)研究的有力工具.Hexmesh作為軟件的可選模塊,與Mentat完全集成,為快速有效的建立復雜實體的高質(zhì)量有限元分析模型開辟了一條捷徑,與其他軟件的接口擴展了Marc的功能,提高了其建模的靈活性.通常人們把Marc也稱為求解器,它是軟件的核心,軟件強大的非線性有限元分析功能就是由求解器來完成的.它提供了豐富的結(jié)構(gòu)單元,連續(xù)單元和特殊單元的單元庫,幾乎每種單元都具有處理大變形幾何非線性,材料非線性和包括接觸在內(nèi)的邊界條件非線性以及組合高度非線性的能力.為了滿足高級用戶的特殊需要和進行二次開發(fā),它還提

6、供了方便開放的用戶環(huán)境.河北工業(yè)科技第19卷Mentat與求解器無縫連接,能完成實體造型,網(wǎng)格劃分,建模,材料模型和邊界條件的定義等功能,具有方便的可視化處理計算結(jié)果能力和先進的光照,渲染,動畫和電影制作等圖形功能.Hexmesh是全自動六面體網(wǎng)格劃分功能,代表了網(wǎng)格劃分技術(shù)的最新突破,可將任意三維塊狀實體幾何快速準確的自動劃分出幾何形態(tài)良好的六面體單元.Mentat除自身的實體造型功能外,還配有與其他著名CAD和CAE軟件交換幾何造型和有限元模型的數(shù)據(jù)文件接口.如:AutoCAD,ACIS,IGES,I—DEAS,NASTRAN,PATRAN,等,這使

7、Marc具有更好的靈活性和通用性.Marc軟件廣泛支持各種硬件平臺,包括UNIX操作系統(tǒng)的工作站或服務(wù)器,以及基于WindowsNT的PC機和工作站,并可在上述平臺的多CPU或網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進行并行處理.2Marc的非線性分析功能Marc軟件是一個龐大的有限元分析系統(tǒng),提供了多種場問題的求解功能,包括各種結(jié)構(gòu)的位移場和應(yīng)力場分析,非結(jié)構(gòu)的溫度場分析,流場分析,電場,磁場,聲場分析,以及多種場的耦合分析,其中最突出的是它的非線性分析能力,這是目前國內(nèi)比較流行的有限元軟件ANSYS所不能比擬的.與Marc處于同一檔次的還有Adina,Abacus等軟件,但在國內(nèi)

8、外的推廣程度還遠不如Marc.NASTRAN是MSC的頂級FEA軟件,其價格非常