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文档简介

入门篇:一建模及后处理的一般步骤(1) ABAQUS的一个推荐顺序按照模块Module依次选择:Part(部件)、Property(特性,包括材料及截面)、Assembly(实体的组合)、Step(分析步,初始步Initial自动生成,后续步需自己定义,如加载步Apply load)、Interaction(相互作用)、Load(边界条件及载荷)、Mesh(网格划分及其设置)、Job(分析作业)、Visualization(后处理);这种建模顺序是将数值模型定义在实体模型上,而非网格的单元和节点上,这样即便修改网格也无需重新定义材料及边界条件等模型参数。处理复杂问题时建议简单粗划分网格,再适当地局部细化网格。一般创建Part常常还会用到绘图(Sketch)的操作。以上各步骤间建议即时存档(Save),防止出现文件信息的丢失。(2) 一些快捷操作:鼠标中键:确认结束某一步操作时,一般总在视图区中点击鼠标中键,或点击窗口底部的Done进行。CTRL+ALT+鼠标右键/左键/中键:缩放/旋转/平移(3) 建模及分析的一些细节:材料定义(Create Material):对话框中添加各种特性,如力学特性Mechanical弹性Elasticity弹性Elastic,在进行具体的设置,如弹性模量Youngs Modulus及泊松比Poissons Ratio的数值。截面的定义及赋予:一般截面属性及赋予是分开的,原因是材料属性不直接赋予在单元或几何实体上,而是先在截面属性(Section)中定义材料特性,再为每个部件赋予相应的截面属性。载荷模块(Load):这里包括加载(Create Load)及边界条件(Create Boundary Condition)等功能。注意荷载、边界条件所对应的分析步(一般加载放在加载步,边界条件步放在初始步),加载或赋予边界条件时应注意选中的区域(线、面)会有红色高亮提示,确认不要错误地定义荷载或边条的作用位置。网格划分:一般为布种(全局种子或局部种子,后者可以在一定区域内按尺寸及数量更精确地布种),控制参数(Assign Mesh Controls),确定单元类型及划分网格四个分步骤。控制参数主要包括划分方法(Free、Structured、Sweep等),单元形状(如二维结构化划分里包括Quad、Quad-dominated、Tri)可以通过窗口上方的Object选框切换对象:组合体(Assembly)及部件(Part)单元类型设置包括几何阶次(Geometric Order)等,如存在应力集中问题可使用二次单元(Quadratic)提高精度。设置一定参数后可直接在对话框内看到当前的单元类型(不是自选单元,而是根据设定自动生成单元)。提交分析作业:通过Job Manager中创建(Create),设置分析参数,点击OK后即创建分析,然后选择待分析的作业,点击Submit,依次提示Submitted、Running、Completed,然后模型分析完毕,点击Job Manager 对话框的Results直接读取分析结果,进入后处理(Visualization)模块。若Status提示为Aborted,表明模型存在问题,分析已终止,可以点击Monitor进行查看错误信息,对之前的建模步骤查错和修改,更正错误后再提交进行分析。(4) 后处理窗口视野:点击右边的坐标系,点击z表示从z轴正向垂直投影看去(xOy平面),即使进行了旋转也可以恢复。点击“打开图标”,选择文件类型为odb(如下图),可以选择分析完成的结构模型,进入后处理模块。主要功能包括 未变形前图(Undeformed Shape)、变形图(Deformed Shape),多个图形重叠;云纹图(等值线图Contours)、查询(Query)等变量选择:由直接切换变量,并使其显示在窗口中。查询:通过右上角的符号进入Query框,在下方的后处理模块对话框里选择Probe values表示值的查询,可以切换查询对象(节点、单元.),选择查询变量(的左侧图标进入输出变量的设置Output Variables,见右下图),然后根据云纹图的颜色及工程经验,查询关键位置(节点、单元)应力、变形等参数的值。 (选择查询点,上图为变形图)(显示查询点的参数,上图为应力强度)派生变量:Tools-Create Field Output-From Fields,进入如下对话框,可以根据数据库已有的变量,在空白框内输入已有变量的函数表达式,进而计算得到派生变量(一般用于单位换算),点击Apply和Ok。 然后在通过Result-Step/Frame.,进入右上对话框,选择Session Step,即可得到定义的一组派生数据。等值云图显示设置:Options-Contour.,进入对话框,Basic选项卡中可以设置等值云图形式,如线状、带状等;间距(选择Continuous;选择Discrete表示离散显示,数值越大,间距越小);Color&Style选项卡可以设置云图的颜色和线型;Limit选项卡可以设置最大值和最小值的范围,并显示其所在位置(Show Location)。2、 功能模块的具体介绍(1) Part功能ABAQUS中有两类部件:几何部件(native part)和网格部件(orphan mesh part)。几何部件是基于特征(feature-based)的,包含了部件的几何信息、设计意图及生成规则。创建几何部件的主要方法是:使用Part功能模块中提供的拉伸(extrude)、旋转(revolve)、扫掠(sweep)、倒角(round/fillet)及放样(loft)等特征直接创建几何部件;或者导入已有的CAD模型文件,【File-Import-Part】,然后可以导入ABAQUS支持的CAD文件模型。几何部件的优点在于可以方便地修改模型的几何形状,且修改网格时不必重新定义材料、载荷及边界条件。网格部件不包含特征,而只包含节点、单元、面、集合(set)的信息。方法如下:导入ODB文件中或INP文件中的网格;对于几何部件进行转化:Mesh功能模块中点击【Mesh-Create Mesh Part】。网格部件可以灵活地修改各节点和单元的位置,定义集合和面。实际分析中,几何部件及网格部件是共存于模型的,往往采取的是混合建模的方式,用户既可以对几何部件进行操作,也可以单纯对节点、单元数据进行处理。接触、载荷、边界条件既可以加载于几何部件,也可以作用于节点、边或面。Part模块的主要功能如下:主菜单Part 柔体部件(deformable part)、离散刚体部件(discrete rigid part)、解析刚体部件(analytical rigid part);Shape 通过创建拉伸(Extrude)、旋转(revolve)、扫掠、倒角、放样等特征定义部件的几何形状。Feature 编辑、重新生成(regenerate)、抑制(suppress)、恢复(resume)和删除几何部件的特征。Tools 定义集合、基准、刚体部件的参考点,分割部件。建模的具体操作见后续章节。(2) Property 功能模块ABAQUS不能直接指定单元或几何部件的材料特性,而是要首先定义相应的截面属性(section),然后指定截面属性的材料,再把此截面属性赋予相应的部件。这里的截面属性包含的是广义的部件特性,而不是通常意义上的梁或板的截面形状。主要功能如下:主菜单Material 创建和管理材料;Section 创建和管理截面属性;Profile 创建和管理梁截面;Special-Skin 在三维物体的某一面或轴对称物体的一条边上附上一层皮肤,可以不同于物体原有的材料。Assign 指定部件的截面、取向(orientation)、法向方向和切线方向。ABAQUS定义了多种材料本构关系,主要包括如下:弹性材料模型(其中线弹性,可以定义弹性模量、泊松比等弹性);塑性材料模型(金属塑性,包括服从Mises屈服准则的各向同性塑性模型,可以定义屈服应力和屈服应变),等等。(3) Assembly (装配)功能 各部件可以创建于自己的局部坐标系中,彼此相互独立。使用Assembly功能模型可以为各个部件创建实体(Instance),并在整体坐标系中为这些实体定位,形成一个完整的装配件。实体是部件在装配件中的一种映射,用户可以为一个部件重复地创建多个实体,每个实体总保持着和相应部件的联系。如果在Part功能模块中修改部件的形状尺寸,或在Property功能模块中修改部件的材料特性,这个部件相应的实体会自动改变。不能直接对实体进行上述修改。整个模型只包含一个装配件,可以由一个或多个实体构成。如果模型中只有一个部件,可以只为这个部件创建一个实体,该实体本身就构成整个装配件。主要操作如下:Instance 创建实体 ,通过平移、旋转为实体定位,把多个实体合并(merge)为一个新的部件,或者把一个实体切割(cut)为多个新的部件。Constraint 通过实体间的位置关系为实体进行定位,包括面与面平行(parallel face)、面与面相对(face to face)、边与边平行(parallel edge)、边与边相对(edge to edge)、轴重合(coaxial)、点重合(coincident point)、坐标系平行(parallel CSYS)等。(4) Step(分析步)功能模块主要可以完成以下操作:创建分析步,设定输出数据,设定自适应网格,控制求解过程。(1) 创建分析步 使用主菜单Step下的各菜单项可以创建和管理各个分析步。ABAQUS/CAE的分析过程是由一系列的分析步组成的,其中包括两种: 初始分析步(Initial Step)自动创建,可以在其中定义模型初始状态下的边界条件和相互作用(interaction),不能被编辑、重命名、替换、复制或删除。后续分析步(analysis step) 在初始分析步之后,创建一个或多个后续分析步,每个后续分析步描述一个特定的分析过程,例如载荷或边界条件的变化、部件之间相互作用的变化、添加或去除某个部件等等。后续分析步的类型主要包括两类:通用分析步(general analysis step)可用于线性或非线性分析,常用的通用分析步包括以下类型。Static,General:静力分析;Dynamics,Implicit:隐式动力分析;Dynamics,Explicit:显式动态分析。线性摄动分析步(linear perturbation step) 只能用来分析线性问题。在ABAQUS/Explicit中不能使用线性摄动分析步。在ABAQUS中以下分析类型总是采用线性摄动分析步。Buckle:线性特征值屈曲;Frequency:频率提取分析;Modal dynamics:瞬时模态动态分析;Random response:随机响应分析;Response spectrum:反应谱分析;Steady-state dynamics:稳态动态分析创建后续分析步时,点击Create Step对话框中的Continue,弹出Edit step对话框,可以在其中设置分析步的参数:默认的分析时间(time period)是1,几何非线性参数Nlgeom是Off,如果模型中存在大的位移或转动,应设置Nlgeom为On。点击Edit Step对话框中的Incrementation标签,可以设置求解过程的时间增量步,含义如下:增量步的类型(Type):Automatic,即增量步大小由ABA

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