abaqus管道建模过程-2.0

一 建立一 建立 ABAQUSABAQUS 有限元模型有限元模型 一 一 模型选择模型选择 针对海洋管道缺陷引起的局部压溃问题 本小组采用 ABAQUS 建立管道局部 片腐蚀有限元模型 将局部片腐蚀段长度 Lf 局部片过渡段长度 Lg 片腐蚀深 度 Ls 作为研究的缺陷影响参数 建立三维直管道模型 模型正常管道外径取 44 4mm 壁厚取 1 659mm 施加压力为 20mpa 建模分析过程采用非线性弧长法 Static Riks 控制分析步中的增量步 以保证在之后的计算中 加载力的 曲线能够下降并且管道能压溃 二 模型建立 二 模型建立 1 建立管道剖面 1 part 模块建立正常管道剖面 首先创建 3D shell planar 模块 part 1 图 1 建立正常段管道 1 4 圆剖 面 具体是先画一个半径为 0 0222 的圆 向圆内偏移一个管厚 0 001659 的距 离形成管道内径圆 图 2 并作辅助线 图 3 切割出 1 4 圆 图 4 右下图 即为 part 1 剖面 其中两条辅助线是圆心分别与点 0 0 0222 和点 0 0222 0 的交点 图 1 creat part 图 2 绘制管道内径圆 图 3 作辅助线 图 4 正常管道剖面 2 part 模块建立腐蚀管道剖面 腐蚀管道剖面与正常管道剖面做法相同 同样创建一个 3D shell planar 模块 part 2 图 5 在该模块下建立腐蚀段管道 1 4 圆剖面 通过先画一个半 径为 0 022 的圆 向圆内偏移一个管厚 0 001659 的距离形成管道内径圆 图 6 并作辅助线 图 7 切割出 1 4 圆 图 8 右下图即为 part 2 剖面 由于 腐蚀深度为 0 0003 则两条辅助线是圆心分别与点 0 0 0219 和点 0 0222 0 的交点 图 5 creat part 图 6 绘制管道内径圆 图 7 作辅助线 图 8 腐蚀管道剖面 2 运用 Assembly 模块进行管道装配 进入 Assembly 模块 我们先创建 Instance 图 9 因为有四个截面需要 装配 由刚刚设置的截面各选择两次得到 part1 1 part1 2 part2 1 part2 2 其中 part1 1 和 part1 2 为正常管道截面 part2 1 和 part2 2 为腐蚀管道截面 我们研究的管道长 20D 所以将 part2 2 向内偏移 5D part1 1 向内偏移 10D part1 2 向内偏移 20D 图 10 再选择 instance merge cut 图 11 进入 merge cut 选取所有对象 得到一个包含全部四个 截面的 part 3 即 part 3 中包含了整根管道的各个截面信息 图 9 creat instance 图 10 part3 图 11 merge cut 3 part 模块下放样 生成完整的 1 4 管道模型 在 part 3 下 选择工具栏中放样工具 图 12 选中相邻两截面进行放样 图 13 得到一个长 20D 含有正常情况和腐蚀情况的管道模型 图 12 edit solid loft 图 13 放样完成模型 4 对模型进行刚性约束 1 part 模块建立刚性面 由于我们建立模型时采用了管道的 1 4 作为模型 破坏了结构连续性 所 以需要对其竖直和水平两侧内壁进行刚性约束 使其在受载过程中发生的位移 符合实际位移 我们创建一个 3D analyticalrigid 模块 part 4 图 14 创建刚性面 控 制内壁接触 具体是先画一条长度 0 0222 的线段 图 15 然后拉长到 0 888 形成一个平面 图 16 该平面就是刚性面 最后由菜单 tools reference point 选择 RP 作为参考点 图 17 用于移动刚性面和添加载荷 图 14 creat part 图 15 长度 0 0222 的线段 图 16 长 0 888 平面 图 17 RP 作为参考点 2 在 Assembly 模块中将刚性面装配给 part 3 进入 Assemble 模块 将刚性面与 part 3 装配起来 图 18 然后通过 Translate Instance 命令移动刚性面与 1 4 管道截面恰好接触 图 19 得到 一个带刚性面的 1 4 管道模型 part 4 图 18 creat instance 图 19 带刚性面的 1 4 管道模型 part 4 5 property 模块定义材料属性 运用 EXCEL 表格中的数据 输入材料密度 7850 图 20 输入杨氏模量 206107000000 和泊松比 0 3 图 21 以及一系列应力 应变关系 图 22 然后 点击 creat section 命令 图 23 和 edit section assignment 命令 图 24 最后选中单元对管道完成单元属性定义 图 25 图 20 定义材料属性 图 21 定义材料属性 图 22 定义材料属性 图 23 creat section 图 24 edit section assignment 图 25 完成单元属性定义 6 step 模块定义分析方法 进入 step 模块 选用 Static Riks 弧长法 Nlgeom 选择 on 即设置分析 过程为几何非线性 调整最大增量步 Maximum number of increments 分析 步数 调节好 arc length Increment 的大小 为保证在之后的计算中 加载力 的曲线能够出现下降并且管道能压溃 此处我们小组修改 initial 为 0 02 修 改 maximum 为 0 1 完成 step 的定义 图 26 creat edit step 7 interaction 定义刚性面与管道内壁的接触 接下来需要定义刚性板和管道直接的接触形式 保证当管道发生受力变形 时 最多压溃到刚性板以后就不再继续变形 进入 interaction 模块 定义法向与切向接触 均为默认值 图 27 随 后定义刚性面与管道内表面的接触形式为面 面接触 先选刚性面 得到 brown 和 purple 选择 brown 再选管壁 选默认值 得到如图 28 图 27 edit contact property 图 28 8 mesh 模块划分单元 Object 选择 part 首先定义种子 seed edges 先将结构用网格显示 如 图 29 然后具体将网格分为径向 轴向 周向三类 径向网格用 number 来控 制划分 轴向和周向的网格用 size 来控制划分图 30 图 31 的种子定义完成 最后点击 mesh part 命令得到图 32 图 29 网格显示 图 30 local seeds 图 31 定义种子 图 32 划分完成图 9 load 模块施加约束和载荷 对刚性面施加全固定约束 图 33 对称面采用对称边界条件约束 两个 径向面中与 x 轴垂直的采用图 34 所示条件的约束 与 y 轴垂直的采用图 35 所 示条件的约束 腐蚀端的截面与 z 轴垂直因此采用图 36 所示条件的约束 正常 端的截面施加如图 37 所示约束 最后点击 creat load 命令 施加载荷 pressure 大小为 2e7 如图 38 图 33 图 34 图 35 图 36 图 37 图 38 二 二 PYTHONPYTHON 参数化处理参数化处理 在建模完成 并得出初始 Lg Ls Lf 参数的分析结果后 将模型导出为参 数化建模脚本文件 py 文件 通过分别修改 py 文件中的三种缺陷影响参数 可以进行管道局部压溃问题的参数敏感性分析 其具体工作如下 从 ABAQUS 工作目录中找到建模时产生的日志文件 rpy 修改后缀名为 py 后用电脑中的 python2 7 打开 除去 session viewports 开头的变化视角的 语句以及 开头的注释语句 剩下的即为在之前的 CAE 操作中的有效语句 图 39 为部分语句 图 39 部分语句 下面将程序中的腐蚀深度 过渡段长度以及腐蚀段长度分别用字母 Ls Lg Lf 来表示 在程序语