ABQUS建模步驟(薄壁圓筒結(jié)構(gòu))

1、建模報告姓名：李炎      專業(yè)：建筑與土木工程         學(xué)號：201472211薄壁圓筒在切削力下的應(yīng)力分析一、問題描述一薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚均勻，為0.01m，其材料為鋼，彈性模量為2E11Pa，泊松比為0.3，設(shè)刀具在某個切削位置時，假定切削力沿徑向分量為8000N，軸向分量為4000N，切向分量為1000N，要求對該結(jié)構(gòu)在切削過程中的應(yīng)力進行分析。二、具體建模步驟：1、創(chuàng)建部件 啟動ABQUS/CAE，創(chuàng)建一個新的模型，重命名為Canister,保存模型為C

2、anister.cae(1) 單擊工具箱中的按鈕，在“Name”后面輸入Canister，將 “Modeling Space” 設(shè)為3D, “Type”改為Deformable, “Shape”改為shell, “Type”改為revolution, “Approximate size”輸入2（如圖1所示），單擊“繼續(xù)”按鈕，進入草圖環(huán)境。圖1（2）單擊工具箱中的，用鼠標選取或者輸入坐標值，通過點（0.21,0.005）、（0.18,0.005）、（0.18,0.4）、（0.1,0.9）、（0.13,0.9）畫直線（如圖2所示），單擊提示區(qū)的“Done”按鈕，彈出”edit revolutio

3、n” 對話框（如圖3所示），輸入旋轉(zhuǎn)角度360，單擊“OK”按鈕，完成該部件的創(chuàng)建。并最終形成效果圖（如圖4所示）。 圖2圖3圖42、創(chuàng)建材料和截面屬性一、創(chuàng)建材料進入屬性（Property）模塊，單擊工具箱中的，彈出“Edit Material”對話框，如圖5所示，默認材料名稱為Material-1,選擇”Mechanical”“Elasticity”“Elastic”, 輸入彈性模量值為2E11Pa，泊松比為0.3，單擊“OK”按鈕，完成材料屬性定義。圖5二、創(chuàng)建截面屬性（1）單擊工具箱中的（創(chuàng)建截面），在”Create Section”對話框（如圖6所示）中 ，選擇”Category”為

4、shell，”Type”選擇Homogeneous, 單擊“繼續(xù)”按鈕，進入“Edit section”對話框。 圖6（2）進入“Edit section”對話框（如圖7所示），“材料”選擇Material1, “shell thickness”的值設(shè)置為0.01，其他默認設(shè)置，單擊“OK”按鈕，完成截面的定義。圖7三、賦予截面屬性 單擊工具箱中的（指派截面），選擇視圖區(qū)的部件，單擊提示區(qū)的中的”Done”按鈕，在彈出的“Edit Section Assignment”對話框（如圖8所示）中選擇“Section：Section1”，單擊“OK”按鈕，把截面屬性賦予部件。圖83、定義裝配件（1）

5、進入裝配模塊。單擊工具箱中的（將部件實例化），在彈出的如圖9所示的“Create Instance”對話框中選擇Canister, 單擊“OK”按鈕，創(chuàng)建部件的實例。圖9（2）執(zhí)行主菜單中的“Tools”“Datum”命令，在彈出的“Create Datum”對話框（如圖10所示）中，“Type”選擇Plane,“Method”選擇Point and normal，然后在視圖區(qū)選擇如圖11所示的P1點，在選擇圓柱的母線作為法線的方向，這樣就在P1處就創(chuàng)建了一個坐標平面。（3）再利用同樣的方法，在P3處創(chuàng)建一個坐標平面。圖10P3P1圖11 創(chuàng)建通過兩個點的基準平面（4）執(zhí)行主菜單中的“Tool

6、s”“Partition”命令，在彈出的“Create Partition ”對話框（如圖12所示）中，“”選擇Face，“”選擇Use datum plane，然后在視圖區(qū)內(nèi)選擇如圖13所示的P1點所在的半徑較小的圓柱面，單擊提示區(qū)的“Done”按鈕。 選擇上一步創(chuàng)建的通過P1點的坐標平面，單擊提示區(qū)的“Done”按鈕，把半徑較小的圓柱面剖分成兩個部分。（5）利用同樣的方法，把直徑較大的圓柱面用通過P3的坐標平面剖分成兩個部分。圖12P3P1圖13 剖分后的模型4、設(shè)置分析步和輸出變量 一、定義分析步 （1）在環(huán)境欄模塊后面選擇分析步，進入分析步模塊（Step），單擊工具箱中的（創(chuàng)建分析步）

7、，在彈出的“Create Step”對話框（如圖14所示）中，選擇分析步類型為“”，單擊“繼續(xù)”按鈕。 （2）在彈出的“Edit Step”對話框（如圖15所示）中接受默認設(shè)置，單擊“OK”按鈕完成分析步的定義。 （3）利用同樣的方法，定義另外兩個通用靜力分析步Step2和Step3，單擊工具箱中的（分析步管理器）按鈕，查看生成的分析步（如圖16所示）。圖14圖15圖16 查看生成的分析步 二、設(shè)置變量輸出 （1）單擊工具箱中的（場輸出請求管理器），在彈出的“Field Output Requests Manager”對話框（如圖17所示）中可以看到ABQUS/CAE已經(jīng)自動生成了一個名為F-

8、Output-1的歷史輸出變量。 （2）單擊“Edit”按鈕，在彈出的“Edit Field Output Request”對話框（如圖18所示）中，可以增加或者減少某些量的輸出，返回“Field Output Requests Manager”對話框，然后單擊“關(guān)閉”按鈕，完成輸出變量的定義。 （3）利用同樣的方法，也可以對歷史變量進行設(shè)置。圖17圖185、定義載荷和邊界條件 本模型不涉及接觸問題，所以可以直接跳過相互作用模塊。一、定義邊界條件（1） 在環(huán)境欄模塊后面選擇載荷（Load），進入載荷功能模塊，單擊工具箱中的（創(chuàng)建邊界條件）按鈕，彈出如圖19所示的“Edit Boundary C

9、ondition”對話框，在彈出的對話框中輸入邊界條件的名稱為BC-Fixed，“”選擇系統(tǒng)定義的初始分析步Initial，類型選擇MechanicalDisplacement/Rotation，單擊“繼續(xù)”按鈕。圖19（2） 用鼠標在圖形區(qū)選擇模型中的上下兩個端面，單擊鼠標中鍵，彈出如圖20所示的“Edit Boundary Condition”對話框，選中U1UR3的復(fù)選框，完成邊界條件的施加。圖20（3） 定義好的邊界條件的模型如圖21所示圖21二、施加載荷（1） 單擊工具箱中的（創(chuàng)建載荷），在彈出的“”對話框中定義載荷名稱為Load-1,選擇載荷類型為“MechanicalConcen

10、trated force”，如圖22所示，單擊“繼續(xù)”按鈕。圖22（2） 選擇如圖23所示的點，單擊提示區(qū)的“Done”按鈕，在彈出的“”對話框中，如圖24所示， 輸入“CF1：-8000，CF2：4000，CF3：1000”，單擊“OK”按鈕，完成載荷的施加，完成了Step-1中的載荷的定義。Load-3作用點Load-2作用點Load-1作用點圖23圖24 （3）在分析步Step-2中，在如圖23所示的Load-2作用點上施加Load-2，三個分量的值“CF1：-8000，CF2：4000，CF3：1000”；在分析步Step-3中，在如圖23所示的Load-3作用點上施加切削力Load-

11、3，三個參數(shù)分量與Load-1與 Load-2相同。施加載荷完成后的“Load Manager”對話框如圖25所示。圖25 （4）單擊Load-1在Step-2中的傳遞，單擊對話框右部的取消激活按鈕，即把原來的繼承屬性取消，載荷Load-1在Step-2中不再起作用，利用同樣的方法取消Load-2在Step-3中的繼承屬性，完成后的“Load Manager”如圖26所示。圖266、劃分網(wǎng)格 在環(huán)境欄模塊后面選擇網(wǎng)格，進入網(wǎng)格功能模塊（1）設(shè)置網(wǎng)格密度 單擊（種子部件）按鈕，在圖形區(qū)框選中整個模型，單擊鼠標中鍵，在彈出的如圖27所示的“Global Seeds”對話框中，在“Approxima

12、te global size”后面輸入0.01，然后單擊“OK”按鈕。圖27（2）控制網(wǎng)格屬性 單擊（指派網(wǎng)格控制）按鈕，在圖形區(qū)框選中整個模型，單擊鼠標中鍵，在彈出的如圖28所示的“Mesh Control”對話框中，選擇“QuadSweep”，然后單擊“OK”按鈕。圖28（3）控制網(wǎng)格屬性 單擊工具區(qū)中的（指派單元類型工具）按鈕，在視圖區(qū)選擇模型，單擊“OK”按鈕，彈出“Element Type”對話框（如圖29所示），默認設(shè)置，單擊“OK”按鈕，完成單元類型的選擇。圖29（4）劃分網(wǎng)格 單擊工具區(qū)的（為部件劃分網(wǎng)格工具）按鈕，單擊提示區(qū)的“Done”，完成網(wǎng)格劃分，劃分好的網(wǎng)格的模型如圖

13、30所示。圖30 有限元網(wǎng)格模型7、提交作業(yè) （1）在環(huán)境欄模塊后面選擇作業(yè)（Job），進入作業(yè)模塊。執(zhí)行“JobJob Manager”命令，單擊“”對話框（如圖31所示）中的“Create”按鈕，定義作業(yè)名稱為canister，單擊“繼續(xù)”按鈕，完成作業(yè)定義。圖31（2）單擊“Submit”按鈕，提交作業(yè)。單擊“Monitor”按鈕，彈出“canister Monitor”對話框，可以看到分析過程中出現(xiàn)的警告信息，如圖32所示。圖32（3）等分析結(jié)束后，單擊“”按鈕進入可視化模塊（Visualization）。8、后處理 一、打開結(jié)果輸出文件canister.odb，有以下幾種方法：l 在

14、作業(yè)管理器中單擊結(jié)果按鈕。l 進入可視化模塊中的（打開）按鈕，彈出“打開數(shù)據(jù)庫”對話框，選擇canister.odb文件，單擊“OK”按鈕。l 在模型樹中把模型切換到“Results”選項，雙擊打開數(shù)據(jù)庫彈出“打開數(shù)據(jù)庫”對話框，選擇canister.odb文件，單擊“OK”按鈕。二、顯示Mises應(yīng)力分布 （1）單擊工具區(qū)的按鈕（在變形圖上繪制云圖），視圖區(qū)就會顯示模型變形后的Mises云圖（如圖33所示）。圖33 Step-1分析步中的應(yīng)力云圖 （2）執(zhí)行“ResultStep/Frame”命令，彈出“Step/Frame”對話框（如圖34所示），在分析步名稱中選擇Step-2和Step-

15、3，幀欄中選擇1，單擊“OK”按鈕，視圖區(qū)內(nèi)就會顯示Step-2和Step-3分析步中的應(yīng)力云圖，如圖35和36所示。圖34圖35 Step-2分析步中的應(yīng)力云圖圖36 Step-3分析步中的應(yīng)力云圖三、創(chuàng)建任一路徑線上的應(yīng)力分布曲線 （1）執(zhí)行“ToolsPathCreate”命令，彈出“Create Path”對話框（如圖37所示），單擊“繼續(xù)”按鈕，彈出“Edit Node List Path”對話框，如圖38所示，單擊對話框中的“Add After”按鈕，在圖形窗口中選擇任一條線上的若干結(jié)點，單擊提示區(qū)的“Done”按鈕，如圖39所示，單擊“OK”按鈕，定義一條路徑Path-1。圖37

16、圖38圖39 選擇的任一條線的若干結(jié)點(2) 執(zhí)行“ToolsXY dataCreate”命令，彈出“Create XY data”對話框（如圖40所示），“源”選擇路徑，單擊“繼續(xù)”按鈕，彈出“XY data from path”對話框，如圖41所示，確定路徑為Path-1，“X值”選擇真實距離，“Y值”欄中單擊“Step/Frame”按鈕，彈出“Step/Frame”對話框（如圖42所示），默認設(shè)置，單擊“OK”按鈕。圖40圖41圖42（3）返回“XY data from pat”對話框，“field Output”選擇SMises，即輸出Mises應(yīng)力，單擊“Plot”按鈕，繪制Step

17、-1的Mises應(yīng)力曲線如圖43（a）所示。（a） Step-1的Mises應(yīng)力曲線（3）利用同樣的方法，繪制分析步Step-2 和Step-3中的Mises應(yīng)力曲線如圖43（b）和（c）所示。（b） Step-2的Mises應(yīng)力曲線（c） Step-3的Mises應(yīng)力曲線圖43 路徑Path-1上的應(yīng)力分布曲線心得體會剛接觸有限元這個作業(yè)的時候，有點不知所措，因為這個軟件沒有接觸過，甚至在上這門課之前還沒聽說過，起初感覺很為難，只有在網(wǎng)上找資料，看模型，選擇適合自己的模型去獨自建立，瀏覽了一些資料后，發(fā)現(xiàn)大部分建模作品只有結(jié)果，沒有詳細的過程，或者給出的過程有錯誤，自己無法順利建立起來?？赡芪易约簩ふ屹Y料的方法不對，我那時就只有尋求書本上的知識，來完成這個作業(yè)，不只是完成這個作業(yè)，也想去學(xué)習(xí)一下新的專業(yè)軟件。這篇建模報告里涉及的薄壁圓筒模型是我從書本上一個實例模仿來的，我按照書本上的詳細說明，來建立自己的模型，最后也得到了一個較好的結(jié)果。在此期間，也遇到過很多困難，比如當(dāng)我做了一個錯誤操作后，不知道怎么返回到之前的操作上去，只有關(guān)閉程序再來一遍，就這樣一遍一遍的