教程十五abaqus02各02使用手冊(cè)

ABAQUS使用手ABAQUS簡(jiǎn)介：ABAQUS是一套先進(jìn)的通用有限元程序系統(tǒng)，這套軟件的機(jī)模擬及其前后處理，主要得益于ABAQUS給我們的ABAQUS/Standard及ABAQUS/Explicit通用分析模塊。ABAQUS有眾多的分析模塊，我們使用的模塊主要是ABAQUS/CAE及一 據(jù)傳輸?shù)鹊?，其由七個(gè)步驟組成，下面將對(duì)這七個(gè)步驟作出說(shuō)明：PARTModelingSpace:①3D代表三維②2D代表二維③Aaxisymmetric代表軸對(duì)稱(chēng)，這Type:①Deformable為一般選項(xiàng)，適合于絕大多數(shù)的模擬對(duì)象。②Discreterigid和yticalrigid用于多個(gè)物體組合時(shí)，與我們所研究的對(duì)象相關(guān)的物體上。ABAQUS假設(shè)這些與所研究的對(duì)象相關(guān)的物體均為剛體，對(duì)于其中較簡(jiǎn)單的剛Shape中有四個(gè)選項(xiàng)，其排列規(guī)則是按照維數(shù)而定的，可以根據(jù)我們的模擬對(duì)象Type:①Extrusion用于建立一般情況的三維模型②RevolutionApproximatesize:在此欄中設(shè)定作圖區(qū)的大致尺寸，其單位與我們選定的單位一這時(shí)，使用界面左側(cè)的便可以作出點(diǎn)、線、面以組成我們所需要的圖形。至此，PART步的基本功能及作用介紹完畢。當(dāng)然，PART首界面中還有其他幾（1）可以根據(jù)需要對(duì)上面框圖的選項(xiàng)進(jìn)行選擇，如選擇Machanical→Elasticity→Elastic表示材料為彈性材料，其選擇結(jié)果如下：首先，可以用上述命令創(chuàng)建一個(gè)實(shí)體。將其命名為ne.nestress/strainthickness:此選項(xiàng)應(yīng)根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變的實(shí)際厚度來(lái)定。對(duì)于平面應(yīng)Skin:適用于研究對(duì)象為三維或軸對(duì)稱(chēng)的情況。前者用于面，后者用于邊。Skin的用途在于可以在三維物體的某一個(gè)面或者是軸對(duì)稱(chēng)物體的一條邊上skin附上Creat之前，首先要按照上面所講的步驟再定義一MaterialSection，CreatskinskinSection的時(shí)候必須選擇S(必須是均勻的),Membrane或者Gasket這些適合于skin的類(lèi)型。一般來(lái)講，skinViewpointskin面，這時(shí)就需要執(zhí)行Tool→set命令，選取所需要的skin面作為set。從而點(diǎn)擊右gasket單元賦給skin，那么在Mesh步中就必須對(duì)應(yīng)的賦予其s,membrane或gasketMesh步中可以產(chǎn)生面和線單元以對(duì)其進(jìn)被定位；在實(shí)體中應(yīng)用負(fù)的Offset值,則表明皮膚層被實(shí)體所包含。Instance→CreateOKInstance的其他幾個(gè)命令和ConstraintConvertConstraints:重新定位所選的部分。Constraint命令適合于物體的組成部分多于一個(gè)的情況。用于各個(gè)部分之間的定Stepinitial,step-1,step-2……,initialABAQUS自動(dòng)給出，其余為作者自定義。在上述例題中，我們給出一個(gè)分析步：initial中賦予邊界條件，step-1中賦予集中力荷載。如下所示：Proceduretype:General:全稱(chēng)為Generalnonlinearperturbation,與Linearperturbation相對(duì)應(yīng)。此分析步定義了續(xù)的，即前一個(gè)General步的結(jié)General步的開(kāi)始。②Linearperturbation:Generalnonlinear步結(jié)束時(shí)的一個(gè)線性擾動(dòng)響應(yīng)。Generalstatic,Basic欄中，定義了時(shí)間步長(zhǎng)，并用文字對(duì)此步進(jìn)行了描述。Nigeom狀態(tài)由物體的形變或位移大小而定。在靜態(tài)問(wèn)題中，一般為小位移形變，ABAQUS的默認(rèn)值為OFF；在動(dòng)態(tài)問(wèn)題中，一般形變較大，默認(rèn)值為ON。其后的兩個(gè)復(fù)選框nemtton欄中，通過(guò)選擇增量尺寸來(lái)確定所輸出的禎（e）mnumbrfinrmns選項(xiàng)來(lái)確定禎的最大值。QS/E給出了增量尺寸的最小值1005,如果出現(xiàn)結(jié)果不收斂的情況，可以減少增量尺寸的tomtic選項(xiàng)讓系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)增量尺寸。有的時(shí)候，在確保所選的增量尺寸能夠收斂的情況下，ixd,這樣可以加快系統(tǒng)運(yùn)算速度，減少內(nèi)存，但此項(xiàng)一般不建議使用。由于100步，所以加Defaultloadvariationwithtime欄中，選(2)Output→FieldOutputRequests→Create::選擇wholemodel代表將整個(gè)模型的場(chǎng)數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)庫(kù)中，Setname代表將所選定的已經(jīng)命名區(qū)域的場(chǎng)數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)庫(kù)Boltloadname代表將已命名的螺栓荷載的場(chǎng)數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)輸出到數(shù)即為在PROPERTY步中定義的截面點(diǎn)。已選擇的輸出要求中（如上述stresses,strains,discement/velocity/acceleration中設(shè)置完畢，點(diǎn)OK鍵。step設(shè)置完成。主菜單中的Other選項(xiàng)只適用于ABAQUS顯示分析ABAQUS顯示分析(Explicit)，用于對(duì)接觸進(jìn)行控制。最后一 CTION步：用于組成物體的各個(gè)部分之間的交互。這里的例子通過(guò)IN CTION步我們可以做以下幾件事：①定義一個(gè)模型的各個(gè)區(qū)域之(1) ction→property→create(定義交互特性Contact:①M(fèi)echanical:TangentialBehavior系數(shù)NormalBehavior用于定義垂直方向的接觸狀況硬接觸，軟接觸等);Dam用于定義區(qū)域之間的阻尼系數(shù)(動(dòng)態(tài)).②Thermal:用于定義區(qū)域之間FilmCondition:用于定義溫度場(chǎng)及其他場(chǎng)的表面散熱系數(shù)，僅適用于薄膜表面的(2) (2) Surface-to-suefacecontact:用于創(chuàng)建兩個(gè)可變形面之間或一個(gè)可變形面與一個(gè)剛Self-contact:用于創(chuàng)建位于一個(gè)獨(dú)立面內(nèi)的兩個(gè)不同面積之間的Elasticfoundation:是一種便捷的設(shè)置交互方式，只能initial步中設(shè)定，一旦設(shè)定，則在以后的step互特性均為彈性，而不再需要對(duì)其交互細(xì)節(jié)進(jìn)行設(shè)置，也ConnectorInction復(fù)選框并列的，創(chuàng)建方式也與其類(lèi)似，即先定Constrain:ConstrainAssemblyConstrain有所不同，前者限制了模Rigidbody:通過(guò)選定一個(gè)參考點(diǎn)和集合中的一個(gè)區(qū)域，從而限定這個(gè)區(qū)域與DisyBody:這種類(lèi)型的限制適用于在力學(xué)和多體動(dòng)態(tài)問(wèn)題中剛體之間經(jīng)由聯(lián)結(jié)(connector交互的情況。具體的例子見(jiàn)ABAQUS/CAEUsersManualBC→Create:首先在initialSymmetry/Antisymmetry/Encastre:此選項(xiàng)給出了對(duì)稱(chēng)，稱(chēng)，鉸接，固結(jié)等坐標(biāo)系統(tǒng)，單擊位于CSYSEDIT按鈕，在右下方LIST欄中選擇一個(gè)預(yù)先定義的坐標(biāo)系，或者直接從viewpoint中選擇坐標(biāo)系，坐標(biāo)系的默認(rèn)值是Velocity/AngularVelocity:用來(lái)為你所定義的區(qū)域結(jié)點(diǎn)的自由度提供速度或角速時(shí)在編輯菜單中會(huì)出現(xiàn)Distribution,點(diǎn)擊此命令右側(cè)的箭頭，就會(huì)出現(xiàn)Uniform用戶(hù)子程序DISP中定義邊界條件。Acceleration/AngularAcceleration:用來(lái)為你所選定的區(qū)域結(jié)點(diǎn)的自由度提供加速以上三個(gè)選項(xiàng)適用于模型各部分之間無(wú)聯(lián)結(jié)的情況，而對(duì)于各個(gè)部分通過(guò)鉸接，固結(jié)等方式連接起來(lái)的模型，則需要使用Conntorismnt,CnntorloityContorelation，在此不再敘述。Load→Create:Concentrated:代表集中力，其表示方法有CF1，CF2，CF3，分別表示三個(gè)Moment:代表力矩，其表示方法有CM1，CM2，CM3，分別表示三個(gè)方向的力矩值。Pressure:Distribution選項(xiàng)中進(jìn)行選擇。選擇項(xiàng)中Uniform代表等壓力，Hydrostatic代表靜水壓力。PipePressure:用于定義管狀或肘狀模型中的強(qiáng)。在其中還可以定義管的類(lèi)Body:用于定義單位體積的受力。Lineload:用于定義單位長(zhǎng)度的受力。Gravity:用于定義一個(gè)固定方向的加速度。通過(guò)在GravityLoad中所鍵入的加速的參考點(diǎn)上。在其復(fù)選框內(nèi)，需要選擇力的大小，力關(guān)于X軸的轉(zhuǎn)矩，力關(guān)于YFollownodalrotation:toggeloff,因?yàn)榇藭r(shí)模型為小變形，可以認(rèn)為力的方選toggelon.溫度場(chǎng)在分析步中定義，用以定義所選區(qū)域溫度場(chǎng)在數(shù)值和時(shí)間上的變化。MH步：在這一步當(dāng)中你可以產(chǎn)生一個(gè)集合的網(wǎng)格劃分，根據(jù)分析的需要，TMY步中的參數(shù)時(shí)，系統(tǒng)在此步會(huì)自動(dòng)生成適合于這個(gè)模型AS在網(wǎng)格劃分方面的功能還不夠強(qiáng)大，不能夠完全按照作者的意圖隨心所欲的進(jìn)行劃分，因此，可以用tnpmeshE中。(1)Mesh→controls:Hex:完全使用立方體(六面體)網(wǎng)格單元 meshingwithquadrilalandquadrilal-dominatedelements：用四邊形或以在含有四邊形單元的剖分方式中，ABAQUS還提供了一個(gè)復(fù)選框，即算法復(fù)選1.中間軸算法：當(dāng)使用這種算法的自由剖分方法時(shí)，系擬結(jié)構(gòu)(VirtualTopology)和不精確部分(imprecisepart)，最好不要使用中間軸算單元，使之真正的與網(wǎng)格相匹配。如下圖所示：CAE創(chuàng)建一個(gè)與這個(gè)模型部分相似的模型的話(huà)，那么重要部分的結(jié)構(gòu)，以后將在TOOLSET部分講到)的模型。中間軸算法(medialaxisalgorithm)和進(jìn)階算法(advancingfrontalgorithm)不同：的時(shí)候，ABAQUS會(huì)讓你選擇不同的算法。如果模型被分成了一個(gè)以上的區(qū)域，生主導(dǎo)四邊形網(wǎng)格都可以很好的與相匹配。對(duì)于其它的網(wǎng)格而言，用進(jìn)階算法生成的元素比用中間軸算法生成的元素能更好的與相匹配。進(jìn)階算法支持虛擬結(jié)構(gòu)和不精確模型，而中間軸算法則不支持。下面是用兩種算法均勻的單元尺寸在分析中會(huì)扮演很重要的角色。例如，如果你在msigithtigulrndthdallmnts。對(duì)于形狀較復(fù)雜的模型，在應(yīng)用三角單元自由剖分時(shí)，應(yīng)該先用Query中的GeometryDiagnostics分或集合的幾何狀況，以確保固體內(nèi)邊， 隙處的縫?？梢杂胻oolset中的VirtualTopology命令來(lái)忽略微小的邊或面。第三種方法是使用partitions分割又長(zhǎng)又窄的面或晶胞以減少其面比率。在結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分方法中，只適用于四邊形或主導(dǎo)四邊形單元，E將規(guī)則形狀的網(wǎng)格例如正方形或正方體應(yīng)用于將要被網(wǎng)格劃分區(qū)域的表面。下圖說(shuō)明了三角形，正方形和五邊形的網(wǎng)狀模塊是如何被應(yīng)用到更加復(fù)雜的形狀的。(這個(gè)更加復(fù)雜的形狀指的是由這些平面的三角形，正方形，五角形經(jīng)過(guò)變)((我們可以這樣理解“網(wǎng)格內(nèi)部的結(jié)點(diǎn)可能游離于模型的幾何區(qū)域之外”這句話(huà)：1(箭頭所示)，此時(shí)就自然形成了這個(gè)彎曲平面圖形的網(wǎng)格劃分，原來(lái)正方形區(qū)域的正方形網(wǎng)格元素就變成了彎曲后的四邊形網(wǎng)格元素，不再是正方形元素了。我們1圖2少位于最內(nèi)層的高弧度邊上的數(shù)目圖3示劃4(記)內(nèi)部的結(jié)點(diǎn)(用實(shí)心小圓球標(biāo)記)已經(jīng)不在五邊形區(qū)域之中了，而是游離于其外。而位于網(wǎng)格線邊界的結(jié)點(diǎn)則仍然屬于這個(gè)五邊形區(qū)域。圖 圖上例就要將圖4中的高弧度邊上的數(shù)增加到圖2的情形。②將模型劃分成更小的結(jié)構(gòu)化劃分方法轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂删W(wǎng)格劃分方法，而且在網(wǎng)格中仍然可以保(如紅線所示的兩條邊均可以看作是一條邏輯邊CAE所產(chǎn)生的網(wǎng)更加復(fù)雜。當(dāng)使用結(jié)構(gòu)化劃分時(shí)，系統(tǒng)會(huì)考慮分布(所謂的分布是指種格的位置②利用Redefinetheregioncorners命令③將區(qū)域分割為更小且形狀，下圖所示模型的兩個(gè)半圓形末端在分割前各有兩條邊（注意：結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分方法只適用于具有三條或三條以上邊的面應(yīng)該分割這個(gè)區(qū)域以產(chǎn)生的面。face必須有四條邊。除此以外，face必須滿(mǎn)足這樣一種要求，即當(dāng)立方體被網(wǎng)格劃分的時(shí)候，要保證沿著face的立方體元素呈現(xiàn)出規(guī)則(圖1)(1生成的網(wǎng)格被劃分的side上，行和列的結(jié)點(diǎn)排列很連貫。((2所生成的網(wǎng)格2face2右faceside中所生成的網(wǎng)格元素不規(guī)則，i:掃描式網(wǎng)格劃分。這種類(lèi)型的網(wǎng)格劃分一般用于劃分復(fù)雜的接起始邊和目標(biāo)邊的直邊拷貝生成網(wǎng)格，所以這種方法叫做擴(kuò)展式掃描網(wǎng)格劃Sweptmeshingofsurfaces:在這種劃分方式中，系統(tǒng)通過(guò)從起始面(此時(shí)僅為一條邊)開(kāi)始，沿著一個(gè)直Sweptmeshingofthree-dimensionalsolids:釋了系統(tǒng)是怎樣對(duì)起始面進(jìn)行網(wǎng)格劃分以及是如何沿著圓弧邊對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行旋轉(zhuǎn)面或目標(biāo)面不是平面，你可能就要將其分割成可以用結(jié)構(gòu)化劃分方法劃分的區(qū)Mesh→controls作了非常詳盡的介紹。其中我們選擇了網(wǎng)格劃分的方式，下一步要選擇網(wǎng)格元素的類(lèi)型。①Fullintegration:完全積分：所謂完全積分是指當(dāng)單元具有規(guī)則形狀時(shí)，所用的②Reducedintegration:減縮積分：只有四邊形和六面體單元才能采用減縮積分；注意：線性減縮積分單元由于存在著所謂沙漏(hourglassing)數(shù)值問(wèn)題而過(guò)于柔軟。ABAQUS中，對(duì)減縮積分單元引入少量的人工“沙漏剛度”（hourglass且在網(wǎng)格足夠細(xì)時(shí)很少成為問(wèn)題。C3D20R的1×6網(wǎng)格確實(shí)表現(xiàn)出一些沙漏性， patiblemodes:非協(xié)調(diào)單元：非協(xié)調(diào)單元可以用來(lái)克服完全積分一階單元積分二次單元，因?yàn)樗鼈儗?duì)網(wǎng)格不太敏感。﹥0.495非常關(guān)鍵的當(dāng)使用ABAQUS經(jīng)驗(yàn)時(shí)你無(wú)疑會(huì)針對(duì)各種應(yīng)用的特殊要求，自（CAX8,CPE8,CPS8,C3D20等。它們可在較低費(fèi)用下對(duì)應(yīng)力梯度提供最好分單元（CAX4R,CPE4R.CPS4R,C3D8R等。（CAX4I,CPE4I,CPS4II,C3D8I等）的細(xì)網(wǎng)格劃分結(jié)果。當(dāng)幾何形狀復(fù)雜時(shí)，完全采用塊狀單元構(gòu)造網(wǎng)格會(huì)很；因此可能（C3D10運(yùn)行將比采用相應(yīng)的塊體單元網(wǎng)格花費(fèi)的時(shí)間。