T節(jié)點(diǎn)abaqus建模教程

1、 T型圓鋼管節(jié)點(diǎn)abaqus圖文建模教程 一分析前準(zhǔn)備： 主管直徑159mm，厚度5mm，長(zhǎng)度2000mm；主管端板尺寸250mm250mm20mm；支管直徑89mm，厚度4mm，長(zhǎng)度1000mm；支管端板尺寸150mm150mm20mm。注：1.長(zhǎng)度單位m，時(shí)間單位s，力單位N。2.該軟件建模過(guò)程中最常用工具為菜單欄Viewpoint下的按鈕，即轉(zhuǎn)換視角。3.點(diǎn)擊鼠標(biāo)中鍵和回車(chē)鍵表示確定，可代替手動(dòng)點(diǎn)擊Done，使操作更便捷。 4.該教程中未提到的操作均按系統(tǒng)默認(rèn)操作，如命名規(guī)則。初學(xué)者后期熟練后可根據(jù)自己喜好和習(xí)慣更改。 點(diǎn)擊Abaqus CAE，運(yùn)行軟件；點(diǎn)擊Save Model Dat

2、abase ，將新建數(shù)據(jù)庫(kù)保存在指定文件夾中；關(guān)閉程序；在指定文件夾中打開(kāi)新建的.cae程序。分析前準(zhǔn)備的目的是將靜力，熱學(xué)，熱力耦合輸出文件保存在指定文件夾中，不一定保存在系統(tǒng)指定的temp文件夾中。二靜力分析步驟：1.Part（建立塊）：Module默認(rèn)為Part模塊。1）建立主管chord。點(diǎn)擊（Create Part），彈出部件創(chuàng)建框，Name改為chord，Approximate size取1（表示繪圖范圍大小為1m1m），其他默認(rèn)，點(diǎn)擊Continue，顯示繪圖區(qū)域，點(diǎn)擊左側(cè)工具欄中的，建立主管截面:一.繪出外徑圓。依次輸入坐標(biāo)（0,0）、（0.0795,0）；二.繪出內(nèi)徑圓。內(nèi)圓

3、半徑由外圓半徑減去主管厚度得到，依次輸入坐標(biāo)（0,0），（0.0745,0）截面即建立完成。最后點(diǎn)擊Done，彈出長(zhǎng)度編輯窗口，在Depth中輸入主管長(zhǎng)度2m即可，主管建立完成。2）建立支管brace。方法參照主管。3）建立主管端板plate1。點(diǎn)擊（Create Part），彈出部件創(chuàng)建框，Name改為plate1，Approximate size取1（表示繪圖范圍大小為1m1m），其他默認(rèn)，點(diǎn)擊Continue，顯示繪圖區(qū)域，點(diǎn)擊左側(cè)工具欄中的，依次輸入坐標(biāo)（0，0）、（0.25，0.25），點(diǎn)擊鼠標(biāo)中鍵，彈出編輯框，在Depth中輸入0.02，表示端板厚度為20mm。4）建立主管端板pl

4、ate2。由于主管兩端板尺寸相同，則可直接復(fù)制。點(diǎn)擊（Create Part）右側(cè)管理器，在彈出窗口中選擇plate1，點(diǎn)擊Copy，命名為plate2，確定即可。5）建立支管端板plate3。方法參照plate1。2.Assembly（組裝）：在Module下拉框中選擇Assembly模塊。 1）點(diǎn)擊，按圖1界面操作，點(diǎn)擊OK。 圖1 2） 取主管，端板中點(diǎn)，便于節(jié)點(diǎn)的拼接。長(zhǎng)按，在橫向展開(kāi)條中選擇，就可以進(jìn)行中點(diǎn)選取操作。 3）通過(guò)翻轉(zhuǎn)、平移操作將節(jié)點(diǎn)拼裝完成，如圖2： 圖2 4）點(diǎn)擊 按鈕將主管和支管焊接組成part-1，注意不要將端板也焊接了。（未提到的操作都是默認(rèn)往下點(diǎn)）3.Part

5、（切割支管伸入主管內(nèi)部分）：在Module下拉框中選擇Part模塊。 在Part下拉框中選擇part-1，長(zhǎng)按，在橫向展開(kāi)條中選擇（以延伸面切割），點(diǎn)擊主管內(nèi)表面，點(diǎn)擊Done，將主管內(nèi)支管部分切開(kāi)，再點(diǎn)擊，將多余部分移除，如圖3： 圖34.Assembly（焊接節(jié)點(diǎn)）：在Module下拉框中選擇Assembly模塊。 回到組裝操作，點(diǎn)擊按鈕，將全部部件焊接成整體，命名total。以上節(jié)點(diǎn)拼接完成。5.Property(賦予節(jié)點(diǎn)材料屬性):在Module下拉框中選擇Property模塊。1）點(diǎn)擊，建立鋼材料steel，定義Conductivity，Density，Elastic，Expansi

6、on，Plastic，Specific Heat 六個(gè)屬性，除了密度外，其他五個(gè)要選擇隨溫度變化，點(diǎn)擊。2）點(diǎn)擊，定義截面，默認(rèn)往下點(diǎn)。目的是將六個(gè)屬性賦予給一個(gè)截面，因此該截面就是鋼管的一個(gè)橫截面。3）點(diǎn)擊，選擇所有單元，將截面屬性賦予給整個(gè)節(jié)點(diǎn)。（6.12版本不勾選Ceate set）以上材料屬性定義完成。6.Mesh(劃分網(wǎng)格)：在Module下拉框中選擇Mesh模塊。 1）首先端板用3點(diǎn)切割，點(diǎn)擊，再在界面下選擇，將端板切割如圖4： 圖42）接下來(lái)建立六個(gè)參考平面，用于切割主管和支管。菜單欄上依次選擇Tools-Datum-Plane-3points，建立3個(gè)參考平面將主管和支管沿軸向

7、切割；選擇Offset from plane 建立三個(gè)參考平面將主管與支管沿橫截面截?cái)?，位移值取默認(rèn)0.3m。參考平面圖如圖5： 圖5 長(zhǎng)按，在橫向展開(kāi)條中選擇，用參考點(diǎn)平面切割主管和支管，切割后圖如圖6所示： 圖6 接下來(lái)長(zhǎng)按選擇，分別用主管和支管的外表面延伸面切割結(jié)構(gòu)，如下圖7： 圖7 圖上可以看到除了端板內(nèi)部有一塊圓是黃色，其他都是我們期望的綠色，最后一步就是用支管和支管內(nèi)表面延伸面切割。點(diǎn)擊窗口上側(cè)中間的按鈕，部分隱藏單元，將主管和支管部分外表面隱藏，然后點(diǎn)擊，選擇內(nèi)表面切割。如圖8： 圖8 注意：用支管內(nèi)外表面切割時(shí)，要隱藏主管下部分，避免主管被支管延伸面切割，這樣后期布種劃分網(wǎng)格時(shí)

8、單元能夠劃分得更加均勻。點(diǎn)擊，對(duì)節(jié)點(diǎn)布種，尺寸取0.02，指每隔20mm布種，其他值默認(rèn)。如下圖9： 圖9 然后，點(diǎn)擊，對(duì)交叉點(diǎn)周?chē)课患用懿挤N，使計(jì)算更精確，布種尺寸取0.01，如圖10所示： 圖10最后點(diǎn)擊，劃分網(wǎng)格，整體網(wǎng)格如圖11： 圖11 注意：如果劃分網(wǎng)格出現(xiàn)錯(cuò)誤，如有些單元無(wú)效，則因長(zhǎng)按，在橫向展開(kāi)條中選擇，將原網(wǎng)格擦出，再重新設(shè)置布種尺寸。以上網(wǎng)格劃分完成。7.Interaction:在Module下拉框中選擇Interaction模塊。 1）建立參考點(diǎn)。選擇Tools-Datum-Point-Offset from point。選取主管左端板中點(diǎn)，坐標(biāo)為（0.0，0.0，0.

9、01），即沿z軸正方向偏移0.01m；選取主管右端板中點(diǎn)，坐標(biāo)為（0.0，0.0，-0.01），即沿z軸負(fù)方向偏移0.01m；選取支管端板中點(diǎn)，坐標(biāo)為（0.0，0.01，0.0），即沿y軸正方向偏移0.01m。2）點(diǎn)擊，建立參考點(diǎn)（Reference Point）,依次選擇上步中所建的三個(gè)點(diǎn)，建立三個(gè)參考點(diǎn)RP-1，RP-2，RP-3。3）點(diǎn)擊，選擇Coupling，建立點(diǎn)面耦合關(guān)系。對(duì)RP-1和主管左端板外平面來(lái)說(shuō)，先點(diǎn)選RP-1，然后選擇端板外表面，點(diǎn)按鼠標(biāo)中鍵，在彈出窗口中點(diǎn)擊OK，點(diǎn)面耦合即完成。另外兩個(gè)參考點(diǎn)面耦合如此，不一一贅述。注：這里介紹一個(gè)選則平面的便捷方法：點(diǎn)選參考點(diǎn)后，點(diǎn)

10、擊命令Surface，點(diǎn)擊黑色三角形，在下拉框中選擇by angle，角度取0，然后點(diǎn)選左端板外表面即可。另外，當(dāng)角度取90度時(shí)，可以選擇整個(gè)T型鋼管節(jié)點(diǎn)的外表面，這個(gè)后期將在熱學(xué)分析中運(yùn)用到。4） 菜單欄中選擇Tools-Set-Create，彈出窗口中點(diǎn)擊Continue，然后點(diǎn)選RP-3，建立點(diǎn)集Set-1，點(diǎn)集信息可在Tools-Set-Manager中看到。8.Step（建立分析步）：在Module下拉框中選擇Step模塊。 1)點(diǎn)擊（Create Step），建立分析步Step-1，選擇Static,General，點(diǎn)擊Continue，彈出如圖12所示Edit Step窗口： 圖

11、12 Basic中取默認(rèn)值，如上圖，Incrementation中參數(shù)如圖13： 圖13點(diǎn)擊OK，分析步Step-1建立完成。 2）建立y軸反力歷史輸出變量。菜單欄中選擇Output-History Output Requests-Manager，彈出管理窗口，點(diǎn)擊Edit，彈出編輯窗口，在Domain下拉框中選擇Set，選擇反力輸出變量時(shí)依次點(diǎn)擊黑色三角形，選中RF2，即y方向節(jié)點(diǎn)反力，同時(shí)刪去Energy，點(diǎn)擊OK。選擇方式如圖14： 圖14注：History Output和Field Output的區(qū)別是，后者是節(jié)點(diǎn)所有單元的位移、應(yīng)力、反力等數(shù)據(jù)的集合，前者相當(dāng)于是后者的子集，即前者的

12、數(shù)據(jù)是由系統(tǒng)通過(guò)點(diǎn)集Set-1從后者中直接提取出來(lái)的。建立History Output的目的在于更便捷地直接獲取想要的數(shù)據(jù)。9.Load（施加邊界條件及外力）：在Module下拉框中選擇Load模塊。 1）施加邊界條件。首先主管左端板固接：點(diǎn)擊，彈出創(chuàng)建框，名稱(chēng)默認(rèn)，Step選擇Initial，分析步類(lèi)型選擇Displacement/Rotation，點(diǎn)擊Continue，點(diǎn)選模型上的參考點(diǎn)RP-1,確認(rèn)后彈出邊界條件編輯框，設(shè)置如圖15： 圖15上圖表示表示6個(gè)位移量都為零，端板為固接，然后點(diǎn)擊OK，左端板邊界條件施加完成。建成后如圖16： 圖16 主管右端板邊界條件為特殊的固接，即除了允許

13、主管在z方向有位移外，其他5個(gè)位移都置零。其邊界條件建立方法如上，唯一不同的是去掉U3前方框中的小勾，其他不一一贅述。2）施加外力。由于靜力分析首要目的是計(jì)算節(jié)點(diǎn)極限承載力Fu，我們?cè)诓恢罉O限承載力范圍的情況下很難確定承載力的大小。為了有效獲得極限承載力，本文中采用施加位移的方法代替施加力，在節(jié)點(diǎn)失穩(wěn)時(shí)，可由對(duì)應(yīng)的位移得到該節(jié)點(diǎn)的常溫下極限承載力。首先，點(diǎn)擊，彈出邊界條件創(chuàng)建框，名稱(chēng)默認(rèn)，分析步Step選擇Step-1，類(lèi)型同樣選Displacement/Rotation，點(diǎn)Continue，點(diǎn)選RP-3，確定，彈出編輯窗口設(shè)置如圖17： 圖17 點(diǎn)擊OK即可。上圖中U2取-0.05指沿y軸

14、負(fù)方向施加50mm的位移。設(shè)置完成后RP-3上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)向下的紅色箭頭，表示施加的力方向向下。邊界條件和外力設(shè)置完成。10.Job（提交工作）：在Module下拉框中選擇Job模塊。首先，點(diǎn)擊（Create Job），Continue，彈出Edit Job窗口，如果學(xué)習(xí)者電腦為4核或以上處理器，則在Parallelization中勾選Use multiple processors，將2改為4或其他。這樣可以充分利用電腦性能，提升運(yùn)算速度。然后點(diǎn)擊OK，工作即建立。其次，點(diǎn)擊旁邊的Job Manager管理器如圖18： 圖18一切準(zhǔn)備就緒后，點(diǎn)擊Submit將工作提交就OK啦，工作提交后可點(diǎn)擊M

15、onitor觀測(cè)靜力計(jì)算過(guò)程，同時(shí)注意Status觀察計(jì)算狀態(tài)，如果是Submitted表明工作正在提交中，如果是Running表明程序在正確運(yùn)行，等待結(jié)果Results即可，如果出現(xiàn)Completed表明已算完，如果出現(xiàn)Aborted，則表明程序出錯(cuò)，應(yīng)根據(jù)提示分析原因返回修改再次提交。11.Visualization（可視化，數(shù)據(jù)后處理）：在Job Manager中點(diǎn)擊Result，界面自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到Visualization模塊。1）變形應(yīng)力云圖。點(diǎn)擊可得到鋼管節(jié)點(diǎn)變形應(yīng)力云圖，如圖19： 圖192）重影效果。長(zhǎng)按，在橫向展開(kāi)條中選擇，可得到鋼管節(jié)點(diǎn)變形前和變形后的應(yīng)力云圖，如圖20： 圖2

16、03） 剖視圖效果。點(diǎn)擊，可以得到鋼管節(jié)點(diǎn)剖面圖，如下： 圖20 點(diǎn)擊右側(cè)剖面視角管理器可以轉(zhuǎn)換與x，y，z軸垂直的不同剖面，如圖21： 圖21 圖22 其中Position右側(cè)的橫向條可用于調(diào)節(jié)剖面在主管上的不同截面位置。4）觀察分析步。點(diǎn)擊中最右側(cè)按鈕，彈出Frame Selector窗口：調(diào)節(jié)進(jìn)度條，可以觀察在施加位移時(shí)，整個(gè)結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)變形。5） 更改變形比例因子。點(diǎn)擊，彈出如下窗口： 圖23 在這里我們關(guān)心的是Deformation Scale Factor（變形比例因子），默認(rèn)選擇為Auto-compute，后面括號(hào)中的值是放大因子，但是在不同時(shí)刻，這個(gè)值是不斷變化的。在計(jì)算最初該值

17、可以達(dá)到100多，因此變形看起來(lái)非常大，隨后依次減小，因此在觀察過(guò)程中有可能出現(xiàn)變形反彈的現(xiàn)象，就是說(shuō)開(kāi)始變形非常大，隨后變形慢慢減小，這就是由于自動(dòng)比例因子時(shí)刻變化的緣故造成的。因此，為避免這種現(xiàn)象，也為了使有限元模擬變形更加接近實(shí)際，在上圖窗口中變形比例因子選擇Uniform，然后在展開(kāi)的Value矩形框中輸入固定值，一般取1，即按1：1的比例變形，如果需要使變形顯現(xiàn)得更加明顯則適當(dāng)增大該值。6） 歷史變量數(shù)據(jù)提取。此前，我們定義了一個(gè)點(diǎn)集Set-1，并在Step模塊中已根據(jù)該點(diǎn)集定義了參考點(diǎn)RF-3的反力歷史輸出，在此介紹提取這個(gè)數(shù)據(jù)的方法：點(diǎn)擊，選擇ODB history output

18、，緊接著Continue，在彈出歷時(shí)輸出窗口中可以看到系統(tǒng)提取出的RF2反力文件，點(diǎn)擊Plot，可以得到Force-Time圖像。點(diǎn)擊右邊的XY Data Manager，再點(diǎn)擊Edit，可以導(dǎo)出時(shí)間、反力數(shù)據(jù)，極限承載力Fu取時(shí)間Time=0.3時(shí)反力的Force。以上靜力分析結(jié)束。三熱學(xué)分析步驟首先右鍵點(diǎn)擊界面左側(cè)樹(shù)狀列表中靜力分析模型名（Model-1），如圖24： 圖24在菜單中選擇Copy Model，名稱(chēng)改為Model-1-temperature（或根據(jù)自己喜好），點(diǎn)擊OK。在樹(shù)狀列表中左鍵雙擊Model-1-temperature，彈出編輯窗口配置如圖25： 圖25 點(diǎn)擊OK。1

19、.Step（刪去原分析步，新建分析步）：在Module下拉框中選擇Step模塊。 點(diǎn)擊右邊Step Manager，選擇Step-1，點(diǎn)擊Delete將其刪去。再點(diǎn)擊Create新建一個(gè)分析步Step-1，類(lèi)型選Heat transfer，表示熱傳遞類(lèi)型，如下圖26所示，再點(diǎn)擊Continue。 圖26 點(diǎn)擊后會(huì)彈出分析步編輯框，配置如圖27： （a） （b） Maximum：20 圖27 點(diǎn)擊OK，分析步Step-1建立完成。2.Interaction:在Module下拉框中選擇Interaction模塊。 1）刪去點(diǎn)面耦合。點(diǎn)擊右側(cè)管理器，點(diǎn)擊delete刪去原點(diǎn)面耦合約束。刪去參考點(diǎn) 2

20、）新建點(diǎn)集T。菜單欄選擇Tools-Set-Create，名稱(chēng)改為T(mén)，點(diǎn)擊Continue，然后選取鋼管節(jié)點(diǎn)所有單元，點(diǎn)擊done。刪去原有點(diǎn)擊Set-1。 3）修改Keywords。在左側(cè)樹(shù)狀列表中右鍵點(diǎn)擊Model-1-temperature，在彈出菜單框中選擇Edit Keywords，彈出Keywords編輯框，將其拉到最后，在*End Step命令前復(fù)制添加如下兩行命令：*Node file, nset=TNT,注意：逗號(hào)為半角，即英文輸入法中的逗號(hào)。然后點(diǎn)擊OK。此步驟的目的在于，將各單元的升溫?cái)?shù)據(jù)保存到.fil文件中，此文件在熱力耦合中至關(guān)重要。 4）建立對(duì)流作用。點(diǎn)擊，彈出相互

21、作用創(chuàng)建框，名字默認(rèn)，Step選擇Step-1，類(lèi)型選擇Surface film condition，表示對(duì)流作用，點(diǎn)擊Continue，點(diǎn)擊界面下方命令中黑色三角形，在下拉框中選擇by angle，角度取90，然后點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)即可選擇整個(gè)鋼管節(jié)點(diǎn)的外表面（如果選擇不全按下Shift繼續(xù)選擇）。點(diǎn)擊Done，彈出相互作用編輯窗口，對(duì)流系數(shù)Film coefficient取25，Sink temperature取1，定義Sink amplitude前需定義ISO834升溫曲線，方法是點(diǎn)擊其右側(cè)的圖標(biāo)，彈出創(chuàng)建框，在Name中輸入ISO834，類(lèi)型選Tabular，點(diǎn)擊Continue，彈出曲線編輯框

22、，導(dǎo)入ISO834曲線的溫度時(shí)間數(shù)據(jù)，如圖28，點(diǎn)擊OK，然后在Sink amplitude下拉框中選擇ISO834，點(diǎn)擊OK，對(duì)流作用配置如圖29： 圖28 圖29 5）建立熱輻射作用。點(diǎn)擊，彈出相互作用創(chuàng)建框，名字默認(rèn)，Step選擇Step-1，類(lèi)型選擇Surface Radiation，表示對(duì)流作用，點(diǎn)擊Continue，點(diǎn)擊界面下方命令中黑色三角形，在下拉框中選擇by angle，角度取90，然后點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)即可選擇整個(gè)鋼管節(jié)點(diǎn)的外表面。點(diǎn)擊Done，彈出熱輻射作用編輯窗口，參數(shù)配置如圖30，點(diǎn)擊OK完成。 圖30 建立對(duì)流和熱輻射后節(jié)點(diǎn)有如下特征： 圖313.Load（刪去約束及位移）：

23、在Module下拉框中選擇Load模塊。 點(diǎn)擊右側(cè)管理器，彈出邊界條件管理器窗口，點(diǎn)擊delete將所有約束及位移刪去。4.Mesh（更改單元屬性）：在Module下拉框中選擇Mesh模塊。 在中選擇Part，在右側(cè)下拉框中選擇total，則界面上導(dǎo)出已劃分網(wǎng)格的鋼管節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)擊，再選擇節(jié)點(diǎn)全部單元，點(diǎn)擊Done，在Family中選擇Heat Transfer，如圖32，其他默認(rèn)，點(diǎn)擊OK即可。 圖32 圖335.Job（提交工作）：在Module下拉框中選擇Job模塊。首先，點(diǎn)擊（Create Job），Continue，彈出Edit Job窗口，如果學(xué)習(xí)者電腦為4核或以上處理器，則在Para

24、llelization中勾選Use multiple processors，將2改為4或其他。這樣可以充分利用電腦性能，提升運(yùn)算速度。然后點(diǎn)擊OK，工作即建立。其次，點(diǎn)擊旁邊的Job Manager管理器，一切準(zhǔn)備就緒后，點(diǎn)擊Submit將工作提交就OK啦，如果彈出如圖33所示警告框，點(diǎn)擊yes即可。其余操作請(qǐng)參考靜力分析，在此不一一贅述。熱學(xué)分析完成。四熱力耦合分析步驟首先復(fù)制靜力分析模型Model-1，命名為Model-1-coupling。1.Load（刪去位移）：在Module下拉框中選擇Load模塊。點(diǎn)擊右側(cè)管理器，選擇BC-3，點(diǎn)擊delete刪去BC-3。2.Step（新建分析步

25、）：在Module下拉框中選擇Step模塊。點(diǎn)擊新建分析步Step-2，類(lèi)型選擇Static，General，彈出分析步編輯窗口，其配置和熱學(xué)分析中分析步Step-1（注意和靜力以及熱力耦合的Step-1不一樣）相同。如圖34： （a） （b） 圖343.Load:在Module下拉框中選擇Load模塊。1)施加集中力，集中力取0.5Fu。點(diǎn)擊，彈出荷載創(chuàng)建框，Step選擇Step-1，Type選擇集中力Concentrated force，其他默認(rèn)，點(diǎn)擊Continue，在節(jié)點(diǎn)上點(diǎn)選RP-3，彈出荷載編輯框，在CF2中輸入極限承載力的50%，即0.5Fu，其中Fu由靜力分析得出，其他默認(rèn)，點(diǎn)擊OK。設(shè)置完成后RP-3上顯示向下的箭頭。注意：由于施加集中力方向?yàn)橄蛳?，即y軸負(fù)方向，則CF2中荷載取負(fù)值。2） 添加升溫?cái)?shù)據(jù)文件。點(diǎn)擊，彈出創(chuàng)建窗口，Step選Step-2，其他默認(rèn)，點(diǎn)擊Continue，選擇除3個(gè)參考點(diǎn)外所有節(jié)點(diǎn)單元，方法是選擇所有單元后按下Ctrl，在分別點(diǎn)擊RP-1、RP-2、RP-3即可，點(diǎn)擊Done，彈出編輯