T节点abaqus建模教程

1、T节点abaqus建模教程T 型圆钢管节点 abaqus 图文建模教程 一分析前准备：主管直径 159mm，厚度 5mm ，长度 2000mm；主管 端板尺寸 250mm 250mm20mm；支管直径 89mm， 厚度 4mm ，长度 1000mm；支管端板尺寸 150mm 150mm20mm。注： 1.长度单位 m，时间单位 s，力单位 N。2.该软件建模过程中最常用工具为菜单栏 Viewpoint 下的 按钮，即转换视角。3.点击鼠标中键和回车键表示确定，可代替手动点 击 Done ，使操作更便捷。4.该教程中未提到的操作均按系统默认操作，如命 名规则。初学者后期熟练后可根据自己喜好和习惯

2、更改。点击 Abaqus CAE ，运行软件；点击 Save Model Database ，将新建数据库保存在指定文件夹中； 关闭程 序；在指定文件夹中打开新建的 .cae 程序。 分析前准备的目的是将静力，热学，热力耦合输出文件 保存在指定文件夹中，不一定保存在系统指定的 temp 文件夹中。二静力分析步骤：1.Part （建立块）：Module 默认为 Part 模块。1）建立主管 chord 。点击 （Create Part ），弹出 部件创建框， Name 改为 chord ，Approximate size 取 1（表示绘图范围大小为1m1m ），其他默认，点击Continue ，

3、显示绘图区域，点击左侧工具栏中的 ，建 立主管截面 : 一.绘出外径圆。依次输入坐标（0,0）、（ 0.0795,0）；二.绘出内径圆。 内圆半径由外圆半径减去 主管厚度得到，依次输入坐标（ 0,0），（0.0745,0）截面 即建立完成。最后点击 Done，弹出长度编辑窗口，在 Depth 中输入主管长度 2m 即可，主管建立完成。2）建立支管 brace 。方法参照主管。3）建立主管端板 plate1 。点击 （Create Part ）， 弹出部件创建框， Name 改为 plate1 ，Approximate size 取 1（表示绘图范围大小为 1m 1m），其他默认，点击 Cont

4、inue ，显示绘图区域，点击左侧工具栏中的 ，依 次输入坐标（ 0，0）、（0.25， 0.25），点击鼠标中键，弹 出编辑框，在 Depth 中输入 0.02，表示端板厚度为 20mm。4）建立主管端板 plate2。由于主管两端板尺寸相同， 则可直接复制。点击 （ Create Part ）右侧管理器，在 弹出窗口中选择 plate1，点击 Copy，命名为 plate2 ，确 定即可。5）建立支管端板 plate3 。方法参照 plate1。 2.Assembly（组装）：在 Module 下拉框中选择 Assembly 模块。1）点击 ，按图 1 界面操作，点击 OK 。2：，注图1

5、2） 取主管，端板中点， 便于节点的拼接。 长按 在横向展开条中选择 ，就可以进行中点选取操作。3）通过翻转、平移操作将节点拼装完成，如图图24）点击 按钮将主管和支管焊接组成 part-1 意不要将端板也焊接了。 （未提到的操作都是默认往下 点）3.Part （切割支管伸入主管内部分） ：在 Module 下拉框中选择 Part 模在 Part 下拉框中选择 part-1 ，长按 ，在横向展 开条中选择 （以延伸面切割） ，点击主管内表面，点 击 Done ，将主管内支管部分切开，再点击，将多余部分移除，如图 3：图34.Assembly（焊接节点）：在 Module 下拉框中选择 Asse

6、mbly 模块。 回到组装操作，点击 按钮，将全部部件焊接成整 体，命名 total 。以上节点拼接完成。5.Property（ 赋予节点材料属性 ）:在 Module 下拉框中选择 Property 模 块。1）点击 ，建立钢材料 steel，定义 Conductivity ， Density ，Elastic ，Expansion ，Plastic ，Specific Heat 六 个属性，除了密度外，其他五个要选择随温度变化，点2）点击 ，定义截面，默认往下点。目的是将六个 属性赋予给一个截面，因此该截面就是钢管的一个横截 面。3）点击 ，选择所有单元，将截面属性赋予给整 个节点。（ 6

7、.12版本不勾选 Ceate set） 以上材料属性定义完成。6.Mesh（划分网格 ）：在 Module 下拉框中选择 Mesh 模块。1）首先端板用 3 点切割，点击 ，再在界面下选 择 ，将端板切割如图 4：图42）接下来建立六个参考平面， 用于切割主管和支管。 菜单栏上依次选择 Tools-Datum-Plane-3points ，建立 3 个参考平面将主管和支管沿轴向切割； 选择 Offset from plane 建立三个参考平面将主管与支管沿横截面截断， 位移值取默认 0.3m。参考平面图如图 5：接下来长按 选择 延伸面切割结构，如下图图6，分别用主管和支管的外表面7：图5长按

8、 ，在横向展开条中选择 ，用参考点平面切割主管和支管，切割后图如图 6 所示：图7图上可以看到除了端板内部有一块圆是黄色，其他都是我们期望的绿色，最后一步就是用支管和支管内表 面延伸面切割。点击窗口上侧 中间的按钮，部分 隐藏单元，将主管和支管部分外表面隐藏， 然后点击 ， 选择内表面切割。如图 8：图8注意：用支管内外表面切割时， 要隐藏主管下部分， 避免主管被支管延伸面切割，这样后期布种划分网格时 单元能够划分得更加均匀。点击 ，对节点布种， 尺寸取 0.02，指每隔 20mm 布种， 其他值默认。如下图 9：图9然后，点击 ，对交叉点周围部位加密布种，使计算更精确，布种尺寸取 0.01，

9、如图 10 所示：图 10最后点击 ，划分网格，整体网格如图 11：图 11注意：如果划分网格出现错误，如有些单元无效， 则因长按 ，在横向展开条中选择 ，将原网格擦出， 再重新设置布种尺寸。 以上网格划分完成。7.Interaction: 在 Module 下拉框中选择 Interaction 模块。1）建立参考点。选择 Tools-Datum-Point-Offset from point 。选取主管左端板中点，坐标为（ 0.0，0.0，0.01）， 即沿 z 轴正方向偏移 0.01m；选取主管右端板中点，坐 标为（ 0.0，0.0，-0.01），即沿 z 轴负方向偏移 0.01m； 选取

10、支管端板中点，坐标为（ 0.0，0.01， 0.0），即沿 y 轴正方向偏移 0.01m。2）点击 ，建立参考点（ Reference Point ）,依次 选择上步中所建的三个点， 建立三个参考点 RP-1，RP-2， RP-3。3）点击 ，选择 Coupling ，建立点面耦合关系。 对 RP-1 和主管左端板外平面来说，先点选 RP-1 ，然后 选择端板外表面，点按鼠标中键，在弹出窗口中点击 OK ，点面耦合即完成。另外两个参考点面耦合如此， 不一一赘述。 注：这里介绍一个选则平面的便捷方法： 点选参考点后， 点击命令 Surface，点击黑色三角形，在下拉框中选择 by angle，角

11、度取 0，然后点选左端板外表面即可。 另外， 当角度取 90 度时，可以选择整个 T 型钢管节点的外表 面，这个后期将在热学分析中运用到。4）菜单栏中选择 Tools-Set-Create，弹出窗口中点 击 Continue ，然后点选 RP-3 ，建立点集 Set-1，点集信 息可在 Tools-Set-Manager 中看到。8.Step（建立分析步）：在 Module 下拉框中选择 Step 模块。1）点击 （Create Step），建立分析步 Step-1，选择 Static,General ，点击 Continue ，弹出如图 12 所示 Edit Step 窗口：图 12Basi

12、c 中取默认值， 如上图， Incrementation 中参数 如图 13：图 13 点击 OK ，分析步 Step-1建立完成2）建立 y 轴反力历史输出变量。菜单栏中选择 Output-History Output Requests-Manager ，弹出管理窗 口，点击 Edit ，弹出编辑窗口，在 Domain 下拉框中选 择 Set，选择反力输出变量时依次点击黑色三角形，选 中 RF2，即 y 方向节点反力，同时删去 Energy ，点击 OK 。选择方式如图 14：图 14 注： History Output 和 Field Output 的区别是，后者是 节点所有单元的位移、应

13、力、反力等数据的集合，前者 相当于是后者的子集，即前者的数据是由系统通过点集 Set-1 从后者中直接提取出来的。建立 History Output 的目的在于更便捷地直接获取想要的数据。 9.Load（施加边界条件及外力） ：在 Module 下拉框中选择 Load 模块。1）施加边界条件。首先主管左端板固接：点击 ，弹出创建框，名称默认， Step 选择 Initial ，分析步类型 选择 Displacement/Rotation ，点击 Continue ，点选模型 上的参考点 RP-1,确认后弹出边界条件编辑框，设置如图 15：上图表示表示 6 个位移量都为零，端板为固接，然后点 击

14、 OK ，左端板边界条件施加完成。建成后如图 16：图 16主管右端板边界条件为特殊的固接，即除了允许主 管在 z方向有位移外，其他 5 个位移都置零。其边界条 件建立方法如上，唯一不同的是去掉 U3 前方框中的小 勾，其他不一一赘述。2）施加外力。由于静力分析首要目的是计算节点极 限承载力 Fu ，我们在不知道极限承载力范围的情况下很 难确定承载力的大小。为了有效获得极限承载力，本文 中采用施加位移的方法代替施加力，在节点失稳时，可 由对应的位移得到该节点的常温下极限承载力。 首先，点击 ，弹出边界条件创建框，名称默认，分析 步 Step 选择 Step-1，类型同样选 Displaceme

15、nt/Rotation ， 点 Continue ，点选 RP-3 ，确定，弹出编辑窗口设置如 图 17：10.JobJob提交工作)：在 Module 下拉框中选择 Job 模块。 首先，点击 (Create Job )， Continue ，弹出 窗口，如果学习者电脑为 4 核或以上处理器，则在Edit图 17点击 OK 即可。上图中 U2 取-0.05指沿 y 轴负方 施加 50mm 的位移。设置完成后 RP-3 上会出现一个 下的红色箭头，表示施加的力方向向下。 边界条件和外力设置完成。Parallelization 中勾选 Use multiple processors，将 2 改

16、为 4 或其他。这样可以充分利用电脑性能，提升运算速 度。然后点击 OK ，工作即建立。其次，点击 旁边的 Job Manager 管理器如图 18：图 18一切准备就绪后，点击 Submit 将工作提交就 OK 啦，工作提交后可点击 Monitor 观测静力计算过程，同 时注意 Status 观察计算状态，如果是 Submitted 表明工 作正在提交中，如果是 Running 表明程序在正确运行， 等待结果 Results 即可，如果出现 Completed 表明已算 完，如果出现 Aborted ，则表明程序出错，应根据提示 分析原因返回修改再次提交。11.Visualization（可

17、视化，数据后处理）：在 Job Manager 中点击 Result ， 界面自动跳转到 Visualization 模块。1）变形应力云图。点击 可得到钢管节点变形应力云图，如图 19：图 192）重影效果。长按 ，在横向展开条中选择 ，可得到钢管节点变形前和变形后的应力云图，如图 20：图 203）剖视图效果。点击，可以得到钢管节点剖面图，如下：点击 右侧剖面视角管理器可以转换与 垂直的不同剖面，如图 21：图 20 x，y，z轴图 22其中 Position 右侧的横向条可用于调节剖面在主管上 的不同截面位置。4）观察分析步。点击中最右侧 按图 21钮，弹出 Frame Selector

18、 窗口：调节进度条，可以观察在施加位移时，整个结构的 实时变形。5）更改变形比例因子。点击 ，弹出如下窗口：图 23 在这里我们关心的是 Deformation Scale Factor （变 形比例因子），默认选择为 Auto-compute ，后面括号中 的值是放大因子，但是在不同时刻，这个值是不断变化 的。在计算最初该值可以达到 100 多，因此变形看起来 非常大，随后依次减小，因此在观察过程中有可能出现 变形反弹的现象，就是说开始变形非常大，随后变形慢 慢减小，这就是由于自动比例因子时刻变化的缘故造成 的。因此，为避免这种现象，也为了使有限元模拟变形更加接近实际，在上图窗口中变形比例因

19、子选择RF2 反点击Uniform ，然后在展开的 Value 矩形框中输入固定值， 一般取 1，即按 1：1 的比例变形，如果需要使变形显现 得更加明显则适当增大该值。6）历史变量数据提取。 此前，我们定义了一个点集 Set-1，并在 Step 模块中已根据该点集定义了参考点 RF-3 的反力历史输出，在此介绍提取这个数据的方法： 点击 ，选择 ODB history output ，紧接着 Continue ，在弹出历时输出窗口中可以看到系统提取出的 力文件，点击 Plot ，可以得到 Force-Time 图像 右边的 XY Data Manager ，再点击 Edit ，可以导出时间、

20、 反力数据，极限承载力 Fu 取时间 Time=0.3 时反力的 Force。以上静力分析结束。三热学分析步骤 首先右键点击界面左侧树状列表中静力分析模型名 （Model-1 ），如图 24：图 24在 菜 单 中 选 择 Copy Model ， 名 称 改 为Model-1-temperature （或根据自己喜好） ，点击 OK 。在 树状列表中左键双击 Model-1-temperature ，弹出编辑窗口配置如图 25：图 25点击 OK1.Step（删去原分析步， 新建分析步）：在 Module 下拉框中选择 Step 模 块。点击 右边 Step Manager ，选择 Step

21、-1，点击 Delete将其删去。 再点击 Create 新建一个分析步 Step-1，类型选 Heat transfer ，表示热传递类型， 如下图 26 所示，再图 26点击后会弹出分析步编辑框，配置如图 27：20Edit 在图 27点击 OK ，分析步 Step-1 建立完成。2.Interaction: 在 Module 下拉框中选择 Interaction 模块。1）删去点面耦合。点击 右侧管理器，点击 delete 删去原点面耦合约束。 删去参考点2）新建点集 T。菜单栏选择 Tools-Set-Create，名 称改为 T，点击 Continue ，然后选取钢管节点所有单元，

22、点击 done。删去原有点击 Set-1。3）修改 Keywords 。在左侧树状列表中右键点击 Model-1-temperature ， 在 弹 出 菜 单 框 中 选 择 Keywords ，弹出 Keywords 编辑框，将其拉到最后， *End Step 命令前复制添加如下两行命令： *Node b）Maximumfile, nset=TNT, 注意：逗号为半角，即英文输入法中的逗号。 然后点击 OK 。 此步骤的目的在于， 将各单元的升温数据保存到 .fil 文件 中，此文件在热力耦合中至关重要。4）建立对流作用。点击 ，弹出相互作用创建框， 名字默认， Step 选择 Step-

23、1，类型选择 Surface film condition ，表示对流作用，点击 Continue ，点击界面下 方命令中黑色三角形，在下拉框中选择 by angle，角度 取 90，然后点击节点即可选择整个钢管节点的外表面 （如果选择不全按下 Shift 继续选择）。点击 Done，弹 出相互作用编辑窗口，对流系数 Film coefficient 取 25， Sink temperature 取 1，定义 Sink amplitude 前需定义 ISO834 升温曲线， 方法是点击其右侧的 图标，弹出创 建框，在 Name 中输入 ISO834，类型选 Tabular ，点击 Contin

24、ue ，弹出曲线编辑框，导入 ISO834 曲线的温度 时间数据，如图 28，点击 OK ，然后在 Sink amplitude 下拉框中选择 ISO834，点击 OK ，对流作用配置如图29：30，点击 OK 完成。图 29 点击 ，弹出相互作用创建 框，名字默认， Step 选择 Step-1，类型选择 Surface Radiation ，表示对流作用， 点击 Continue ，点击界面下 方命令中黑色三角形，在下拉框中选择 by angle，角度 取 90，然后点击节点即可选择整个钢管节点的外表面。 5）建立热辐射作用。点击 Done，弹出热辐射作用编辑窗口，参数配置如图建立对流和热

25、辐射后节点有如下特征：图 313.Load （删去约束及位移）：在 Module 下拉框中选择 Load 模块。 点击 右侧管理器，弹出边界条件管理器窗口，点 击 delete 将所有约束及位移删去。4.Mesh（更改单元属性） ：在 Module 下拉框中选择 Mesh 模块。 在 中选择 Part ，在右侧下 拉框中选择 total ，则界面上导出已划分网格的钢管节 点，点击 ，再选择节点全部单元， 点击 Done，在 Family 中选择 Heat Transfer ，如图 32，其他默认， 点击 OK 即 可。图 30图 32图 335.Job(提交工作)：在 Module 下拉框中选

26、择 Job 模块。首先，点击 (Create Job )， Continue ，弹出 Edit Job 窗口，如果学习者电脑为 4 核或以上处理器，则在 Parallelization 中勾选 Use multiple processors，将 2 改 为 4 或其他。这样可以充分利用电脑性能，提升运算速 度。然后点击 OK ，工作即建立。其次，点击 旁边的 Job Manager 管理器，一切准备就绪后，点击 Submit 将工作提交就 OK 啦，如果弹出如图 33 所示警告框， 点击 yes 即可。其余操作请参考静力分析，在此不一一 赘述。热学分析完成。四热力耦合分析步骤首 先 复 制 静

27、 力 分 析 模 型 Model-1 ， 命 名 为Step-1 不一样）相Model-1-coupling 。1.Load （删去位移）：在 Module 下拉框中选择 Load 模块。 点击 右侧管理器， 选择 BC-3，点击 delete删去 BC-32.Step（新建分析步）：在 Module 下拉框中选择 Step 模块。 点击 新建分析步 Step-2，类型选择 Static，General ， 弹出分析步编辑窗口，其配置和热学分析中分析 步Step-1（注意和静力以及热力耦合的同。如图 34：（ b）图 343.Load: 在 Module 下拉框中选择 Load 模块。向，3个

28、1）施加集中力， 集中力取 0.5Fu。点击 ，弹出荷载 创建框，Step选择 Step-1，Type 选择集中力 Concentrated force ，其他默认，点击 Continue ，在节点上点选 RP-3， 弹出荷载编辑框，在 CF2 中输入极限承载力的 50% ， 即 0.5Fu ，其中 Fu 由静力分析得出，其他默认，点击 OK 。设置完成后 RP-3 上显示向下的箭头。注意：由于施加集中力方向为向下， 即 y 轴负方 则 CF2 中荷载取负值。2）添加升温数据文件。点击 ，弹出创建窗口Step选 Step-2，其他默认，点击 Continue ，选择除 参考点外所有节点单元，方法是选择所有单元后按下 Ctrl ，在分别点击 RP-1、RP-2、RP-3