abaqus傻瓜教程2

1、上机实验2平面问题有限元解得收敛性1 实验目的和要求（1） 在abaqus软件中用有限元法探索整个梁上x,y的分布规律。（2） 计算梁底边中点正应力x的最大值；对单元网格逐步加密，把x的计算值与理论解对比，考察有限元解得收敛性。（3） 针对上述力学模型，对比三节点三角形平面单元和8节点四边形平面单元的求解精度。2 操作步骤2.1创建部件 启动abaqus/cae，进入module/part: (1)创建部件 点击，name:beam,modeling space:2d planar,approximate size:2000。 （2）梁平面应力模型 选择左侧工具栏中的绘图工具，绘制如图1所示矩

2、形框。如尺寸符合要求，点击屏幕下方的done，得到梁的平面应力模型。图1 绘制矩形框2.2创建材料和界面属性 module/property: (1)创建材料 点击，弹出create material对话框。 name:steel,点击mechanicalelasticityelastic。youngs modulus:210000, poissons ratio:0.3。 (2)创建界面属性 点击，弹出create section对话框，点击continue,保持默认参数不变(materia:steel;plane stress/strain thickness:1)，点击ok。 (3)点击

3、图标，给部件赋予截面属性。2.3定义装配件 module/assembly: 点击，instance type默认参数为：independent(mesh on instance)，点击ok。2.4设置分析步 module/step: （1）点击，弹出create step对话框中，name:pressure load,procedure type:general;选中ststic,general,点击continue。在弹出的edit step对话框中，保持各参数的默认值。 （2）点击窗口顶部工具栏中的保存模型，命名为xiti_beam。2.5定义边界条件和载荷 module/load: (

4、1)先将梁模型的左右两边界从中点分为两段。按住图标不放，从中选择。左单击平板左边界，然后左单击左边界的中点，中键确认。类似方法分割右边界。 (2)施加载荷 点击，types for selected step:pressure,其余参数保持默认值，点击continue。点击平板的上侧边界线，中键确认，弹出edit load对话框，设置magnitude:1，其余保持默认参数。 (3)定义简支梁的左边界条件 点击，弹出create boundary condition对话框，在name后面输入fix-left,types for selected step 选择displacement/rota

5、tion,点击continue,点击左边中点，点击鼠标中键弹出edit boundary condition对话框中，选中u1和u2，点击ok。 (4)定义简支梁右边界 再次点击，在name后面输入fix-right,点击continue。点击平板的右边中点，点击鼠标中键，选中u2，然后点击ok。视图中的模型如图2所示。图2 创建边界条件后的图形显示2.6划分网格 module/mesh： 在窗口顶部的环境栏中把object选项设为assembly。 (1)设置边上的种子 点击左侧工具栏中的，在弹出的对话框中approximate global size:50,点击ok确认。 (2)设置网格控

6、制参数 点击左侧工具区中的，弹出mesh controls对话框，将element type设为tri,techniques设为structured,点击ok。 (3)设置单元类型 点击左侧工具区中的，弹出element type对话框。将geometric order设为liner,其余参数保持默认值，看到对话框中提示当前单元类型为cps3,点击ok。 (4)划分网格 点击，窗口底部的提示区显示“ok to mesh the part instance?”，点击yes,得到如图3所示的网格。图3 三角形网格的生成2.7提交分析作业 module/job： (1)创建分析作业 点击，弹出cre

7、ate job对话框，点击continue，在name后面输入beam-cps3,点击continue，弹出edit job对话框，各参数保持默认值，点击ok。 (2)提交分析 在job manager对话框中点击submit。看到对话框中的status提示一次变为submitted,running和completed。点击此对话框中的results,自动竟入visualization模块。2.8后处理 (1)查看模型x方向应力（x） 主菜单resultsfield output,在弹出的对话框列表中选择s输出，component中选择s11。点击，显示出s11应力图（见图4）图4 x方向应力

8、云图 (2)查询底边中点x最大值 在主菜单中选择toolsquery,找出底边中部x的最大值（15.8446mpa）。参照通过x应力理论公式计算的应力值18.95mpa，参考本次计算有限元解得精度。 (3)绘出底线上各点x方向的应力曲线 (4)点击窗口顶部工具栏中的保存模型。2.9细化网格验证收敛性 (1)复制模型 回到mesh模块，在主菜单点击modelcopy modelmodel-1,在弹出copy model对话框中输入model-refine-1,点击ok。在主菜单中点击meshdelete instance mesh,提示栏中点击yes。然后主菜单中点击seedinstancesi

9、ze,将单元尺寸设为20。然后meshinstanceyes。其它步骤不变，在job模块中创建新的任务（beam-cps3-20）,求解细化网格后的模型。并按2.8节中的后处理过程记录x和y数据。并考察x收敛于理论解得程度。单元尺寸20时x方向云图此时底边中部x的最大值为18.478mpa单元尺寸20时x方向的应力曲线 (2)重复（1），将单元尺寸变为10，记录计算结果，继续考察最大应力点x收敛于理论解得程度。单元尺寸10时x方向云图此时底边中部x的最大值为18.8778mpa单元尺寸10时x方向的应力曲线2.10高阶单元分析与收敛 参考2.6和2.9节，将单元尺寸分别改为100、50、20，

10、单元类型均设置为cps8,计算3次。对每一次计算，要求绘制x和y云图，query底边中点x最大值，并作记录，将该结果与2.8和2.9中计算的结果进行对比，体会高精度有限元网格的精度和收敛性能。query模型中部从上至下y应力值。单元尺寸100时x方向云图此时底边中部x的最大值为18.94mpa单元尺寸100时y方向云图单元尺寸50时x方向云图此时底边中部x的最大值为18.9336mpa单元尺寸50时y方向云图单元尺寸20时x方向云图此时底边中部x的最大值为18.946mpa单元尺寸20时y方向云图3 实验内容分析：a)根据计算得到应力云图，分析本简支梁模型应力分布情况和规律，主要考察x和y。并

11、讨论y的有限元解与材料力学解的区别。分析： x主要分布在上下两边界上，上边受压，下边受拉，且应力由中间向两侧逐渐减小。y主要分布在左右两边中点受约束处，梁其余部分受y较小且差距不大。b)对照理论解，对最大应力点的x应力收敛过程进行分析，列出各次计算应力及其误差的表格，绘制误差-计算次数曲线，并进行分析说明。分析：单元类型单元尺寸xmax误差cps35015.8446mpa16.39%cps32018.478mpa2.49%cps31018.8778mpa0.38%cps810018.94mpa0.053%cps85018.9336mpa0.087%cps82018.946mpa0.021%三角形单元随着单元尺寸的减小，误差逐渐减小。而四边形单元的精度显然比三角形单元的精度高。随着四边形单元尺寸的减小，误差变化无明显规律，但总体上误差成减小趋势。c)对3节点三角形平面单元和8节点四边形平面单元的求解精度和收敛性进行对比分析。答：对于此梁结构，四边形单元的精度