用于模拟波纹锥形管准静态压缩的有限元建模

要导入和创建零件，请打开有限元软件。通过左键单击 File（文件），选择 Import（导入），然后选择 Part（部件）来导入部件 ST。选择文件 ST 并将此部件命名为 ST。接下来，创建零件 Bottom Plane。

左键单击 Create Part，导航到 Shape，然后选择 Shell。将此零件命名为 Bottom Plane，然后单击 Continue。选择以创建圆、圆心和周长，并绘制一个以原点为中心、半径为 20 毫米的圆。

将参考点 Set-4 添加到零件 Bottom Plane。同样，创建 Top Plane，并将参考点 Set-5 添加到零件 Top Plane。现在，左键单击 Create Material。

转到常规，按顺序选择密度，然后在质量密度下输入 7.85 乘以 10 的负 9 次方。左键单击 Mechanical。依次选择 Elasticity （弹性），然后依次选择 Elastic （弹性）。

在杨氏模量和泊松比下，分别输入 185、000 和 0.3。然后，左键单击 Mechanical。选择 Plasticity，然后单击 Plastic。

在 Yield Stress 和 Plastic Strain 中输入数据。左键单击 Create Section。转到类别，选择 Shell，然后左键单击继续。

在 Shell thickness（壳厚度）下，选择 Nodedal distribution（节点分布）。左键单击 Create Analytical Field。选择 Expression field （表达式字段） 并输入公式。

左键单击 Assign Section。选择 ST 从界面中，然后左键单击 完成，然后是 OK。现在，要将零件组装成一个整体，请左键单击 Create Instance。选择 ST、Bottom Plane 和 Top Plane，然后单击 OK。左键点击旋转实例，选择底面和顶面，依次输入旋转轴的起点 000 和终点 100。

在 Angle of rotation （旋转角度） 下，输入 90。左键单击 Create Step，选择 Dynamic、Explicit，然后左键单击 Continue。在 Time period （时间段） 下，输入 0.05，然后左键单击 OK （确定）。然后，左键单击 Create History Output 并选择 Energy 。

左键单击 Create History Output，转到 Domain，然后选择 Set-5。导航到 Output Variables。输入 RF2 U2 并左键单击 OK。现在，将接触属性、类型以及 Top 和 Bottom Planes 设置为刚体。

左键单击 Create Interaction Property （创建交互属性）。选择 Contact，转到 Mechanical，然后选择 Tangential Behavior。在 Friction formulation （摩擦力公式） 下，选择 Penalty （罚分），然后在 Friction Coefficient （摩擦系数） 下输入 0.2。

左键单击 Create Interaction （创建交互）。选择 General contact ， explicit，然后在 Global property assignment 下，选择 indProp-1。左键单击 Create Constraint。

在类型下，选择刚体，然后选择下平面和上平面。要修复 Bottom Plane 并在 Top Plane 上设置每秒 500 毫米的向下加载速度，请左键单击 Create Boundary Condition。在 Types for Selected Step 下，选择 Displacement 或 Rotation。

选择 Set-4 并在所有方向上输入 0。左键单击 Create Boundary Condition。转到 所选步骤的类型.

选择 Velocity 或 Angular velocity。选择 Set-5，在 V2 下输入负 500，然后在另一个方向输入零。左键单击 Seed Part，在 Approximate global size 下输入 0.8，然后在 By absolute value 下输入 0.08。

左键单击 Mesh Part 并选择 Yes。左键单击 Assign Element Type（分配元素类型），选择零件，然后选择 Done（完成）。在 Element Library 下，选择 Explicit，然后左键单击 OK.To 提交计算并导出结果，左键单击 Create Job，选择要计算的模型，然后左键单击 Continue 。

左键单击 Job Manager，选择要计算的模型，然后左键单击 Submit。选择已完成的计算模型，然后左键单击 Results 进入可视化效果。ST 的变形模式是从可视化中获得的。

随着厚度变异因子 k 的增加，ST 的变形模式由横向膨胀和收缩转变为轴向渐进折叠。CT 管的变形模式由菱形渐进式折叠转变为圆形渐进式折叠。而 DT 管始终保持横向膨胀和收缩模式。

峰值破碎力明显下降，力波动幅度变小。k 值越高，屈曲发生在更靠近加载端的位置，而塑性折叠的横截面厚度较小。因此，峰值破碎力也减小了。

能量吸收和比能量吸收显著增加。并且破碎力效率随着 k 的增加而增加。同时，薄壁管的吸能量随 k 值的增加而略有变化，这也提高了破碎力效率。

在 k 值为零的 3D 打印不锈钢 CT 上进行的准静态压缩实验表明，实验和模拟的力-位移曲线匹配良好，变形模式几乎相同。