ABAQUS中多层多跨框架分析.doc

多层多跨框架分析一、 问题描述利用ABAQUS有限元软件分析钢框架在水平荷载作用下的受力状况，具体尺寸如图所示。分析当加载点的位置分别为A, B, C时，框架的受力特性及滞回曲线，并对其进行简单比较分析。钢柱的材料特性:弹性模量E=2. lel1 ，泊松比，屈服强度。型钢框架尺寸及梁柱截面详图二、启动ABAQUS/CAE启动ABAQUS/CAE后，选择Create Model Database创建新的模型数据库。三、创建部件在ABAQUS/CAE窗口顶部的环境栏选择模块列表Module: Part，进人Part模块。1.创建部件点击左侧工具区中的按钮，弹出Create Part对话框。Name(部件名字)输入frame，将Modeling Space(模型所在空间)设为2D planar(二维平面)，Base feature设为Wire(线)，Approximate size输入20，点击Continue，进人二维绘图界面。2.绘制二维图形点击左侧工具区的按钮，在提示区输人X,Y坐标(-6.75, 0)，点击鼠标中键，在绘图区绘出起始点，继续在提示区输人坐标(-6.75,3.3 )，点击鼠标中键，完成第一根柱子的绘制，在提示区依次输入(-6.75, 6.6),(-6.75,9.9),完成第一根轴线上柱子的绘制。利用同样法，在(-2.25,0) 、(-2.25,3.3)、(-2.25,6.6)、(-2.25,9.9)处绘制第二根轴线上的柱子，在（2.25,0）、（2.25,3.3）、（2.25,6.6）、（2.25,9.9）处绘制第三根轴线上的柱子，在（6.75,0）、（6.75,3.3）、（6.75,6.6）、（6.75,9.9）处绘制第四根轴线上的柱，绘制完柱后绘图区显示出柱子的二维图形。柱绘制完毕后，利用画线工具完成梁的绘制，完成框架二维模型的创建选择工具区按钮，将柱依次连接，点击鼠标中键确定。3.生成三维模型在绘图区空白处单击鼠标中键，确定用此二维模型建立相应的部件，建立的frame部件。四、创建材料和截面属性在窗口环境栏的Module(模块)列表中选择Property(特性)功能模块。1.创建材料点击左侧工具区的按钮，弹出Edit Material对话框。Name后输steel，点击Mechanical(力学特性)进入Elasticity(弹性)进入Elastic(弹性)，在数中设置Youngs Modulus(弹性模量)为2.1e11， Poissons Ratio(泊松比)为0.3；选中Plasticity(弹性)进入Plastic （弹性），在数据表中设置Yield Stress（屈服应力）为3.45e8，Plastic stain（塑性应变）为0，点击OK，退出Edit Material对话框，完成steel材料本构关系的创建。点击左侧工具区的按钮，弹出Edit Material对话框，在Name后面输人、teelbeam，点击Mcchaniced(力学特性)，在下拉菜单中选中Elasticity(弹性)进入Elastic(弹性)，在数据表中设置Young s Modulus(弹性模量)为2. 1e15， Poisson s Ratio(泊松比)为 0. 3，点击OK，退出Edit Material对话框，完成steelbeam材料本构关系的创建。2. 创建截面形状模型的梁和柱采用梁单元进行分析，在定义梁截面特性之前，用户需要预先定义梁截面形状。点击左侧工具区的合(创建梁截面形状)按钮，弹出Create Profile对话框， Name后输入Profile- 1，将Shape(种类)设为(工字型钢)，点击continue，弹出Edit Profile对话框，输人型钢截面数据，点击OK，完成对梁柱截面形状的定义。3.创建截面属性点击左侧工具区的按钮，弹出Create Section对话框。Name后输人section-1，将Category(种类)设为Beam, Type设为Beam(梁)，保持剩余参数默认值不变，点击Continue，弹出Edit Beam Section对话框。保持所有参数默认值不变，点击OK，退出Edit Beam Section对话框，完成secfion-1截面属性的定义。点击左侧工具区的按钮，弹出Create Section对话框，Name后输人section-2，将Category(种类)设为Beam, Type设为Beam(梁)，保持剩余参数默认值不变，点击Continue,弹出Edit Beam Section对话框，将Material name设为steelbeam，保持剩余参数默认值不变，点击OK，退出Edit Beam Section对话框，完成secfion-2截面属性的定义。4.给部件赋予截面属性点击左侧工具区的按钮，提示区提示选择赋予截面属性的区域，选择模型中所有的柱，点击鼠标中建确认，弹出Edit Assignment对话框。保持所有有参数默认值不变，点击OK，部件中柱由白色变成青色，完成对柱赋予截面属性的操作。点击左侧工具区的按钮，在绘图区选择模型中所有的梁，点击鼠标中键确认，弹出Edit Section Assignment对话框，Section后选择Section-2，保持所有参数默认值不变，点击OK，部件中梁由白色变成青色，完成对梁赋予截面属性的操作。5给部件赋予梁截面方向选择主菜单Assign进入Beam Sectionrientation(梁截面方向)，或点击左侧工具区的，进行梁截面方回的设定。提示区显示Select the regions to be assigned a beam section orientation(选择要指定梁截面方向区域)，选中整个部件，点击鼠标中键确认，如图3-25所示。提示区显示“Enter an aproximate n1 direction (tangent vectors are shown)(输人一个合的n1方向，切矢默认显示)，保持所有参数默认值不变，点击鼠标中键确认，完成对部件梁截面方向的定义。五、定义装配件在环境栏的Module列表中选择Assembly功能模块。点击左侧工具区的按钮，绘图区显现钢梁的三维模型，同时弹出Create Instance对话框。默认Instance Type为Dependent，点击OK，退出Create Instance对话框，完成装配件的定义。六、设置分析步在环境栏的Module列表中选择Step(分析步)功能模块。点击左侧工具区的按钮，弹出Create Step对话框，如图3-28所示。在Procedure Type项选择General，下拉菜单中选择static, general，点击Continue，弹出Edit Step对话框。在Basic标签页中将Time period修改为63。在locrementation标签页中，将Maximum number of increment修改为1000，Initial为0.2，Minimum为1E-005，Maximum为1，点击()K。七、定义荷载和边界条件在环境栏的Module列表中选择Load(载荷)功能模块进行荷载及边界条件的定义。1.施加荷载 1)创建加载曲线点击主菜单Tools进入Amplitude进入Create，弹出Create Amplitude对话框。保持所有参数默认值不变，点击Continue，弹出Edit Amplitude对话框。输人加载曲线数据，点击OK，完成加载曲线的定义。2)施加荷载点击左侧工具区的按钮，弹出Create Boundary Condition对话框。将Step设为step-1，保持所有参数默认值不变，点击Continue，此时提示区提示选择施加作用的区域，点击鼠标中键确认。弹出Edit Boundarv Condition对话框，鼠标选中U1，输人0. 09作为其幅值，Amplitude选择Amp-1。点击OK完成对模型施加荷载的定义。2.定义边界条件点击左侧工具区的按钮，弹出Create Boundary Condition对话框。将Step设为Initial，保持剩余参数默认值不变，点击Continue。提示区提示选择定义边界条件的区域，选择节点，点击鼠标中键确认，弹出Edit Boundary Condinon对话框，选中U1, U2, UR3。点击OK，退出Edit Boundary Condition对话框，完成对模型边界条件的定义。八、划分网格在环境栏的Module列表中选择Mesh(网格)功能模块进行网格划分。将环境栏中的Object项设为Part：frame。1.布置种子点击左侧工具区中的按钮，弹出Global Seeds对话框。在Approximate global size(种子的大体数目)后输人0.05，保持剩余参数默认值，点击APPLY，此时绘图区中模型已经按要求布满种子，点击OK，完成网格种子布置。2.划分网格点击左侧工具区中的按钮，提示区提示是否对选定的部件划分网格，点击Yes按钮，部件划分网格，模型由绿色变为青色。九、提交分析作业在环境栏的Module列表中选择Job(分析作业)功能模块进行作业提交。1.创建分析作业点击左侧工具区中的按钮，弹出Create Job对话框，Name后输人Job-framel。点击Continue按钮，弹出Edit Job对话框，保持所有选项默认值不变，点击OK，完成分析作业的创建。2提交分析选择主菜单Job进入Manager，弹出Job Manager对话框，点击Submit(提交分析)选项，可以看到对话框中的Status(状态)提示依次变为Submitted提交)，Running(运算)和Completed(完成)，表示对模型的分析已经成功完成。点击对话框中的Results(分析结果)，可自动进人Visualization模块。十、后处理1显示变形图点击左侧工具区中的按钮，绘图区会显示出变形后的网格模型。2显示云纹图点击左侧工具区中的按钮，显示出最后一个分析步结束时的Mises应力云纹图。3.绘制加载点的滞回曲线点击左侧工具区中的按钮，弹出Create XY Data对话框，选择ODB Field output选项，点击Continue弹出XY Data from ODB Field output对话框。在Position项中选择Unique Nodal，点击RF：Reaction force旁边的三角形，选中RFl，点击U:：Spatial displacement旁边的三角形，选中U1。进人Elements/Nodes标签页，点击Edit Selection，此时下拉菜单中会提示选择节