ABAQUS學(xué)習(xí)

2016-10-05 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

Abaqus 標(biāo)準(zhǔn)版共有“部件(part)”、“材料特性(propoterty)”、“裝配
(assemble)”、“計(jì)算步驟(step)”、“交互(interaction)”、“加載(loa
d)”、“單元劃分(mesh)”、“計(jì)算(job)”、“后處理(visualization)”、
“草圖(sketch)”十大模塊組成。
建模方法:
一個模型(model)通常由一個或幾個部件(part)組成,“部件”又由一個
或幾個特征體(feature)組成,每一個部分至少有一個基本特征體(base featur
e),特征體可以是所創(chuàng)建的實(shí)體,如擠壓體、切割擠壓體、數(shù)據(jù)點(diǎn)、參考點(diǎn)、
數(shù)據(jù)軸,數(shù)據(jù)平面,裝配體的裝配約束、裝配體的實(shí)例等等。
1.首先建立“部件”
(1)根據(jù)實(shí)際模型的尺寸決定部件的近似尺寸,進(jìn)入繪圖區(qū)。繪圖區(qū)根據(jù)所
輸入的近似尺寸決定網(wǎng)格的間距,間距大小可以在edit 菜單sketcheroptions 選
項(xiàng)里調(diào)整。
(2)在繪圖區(qū)分別建立部件中的各個特征體,建立特征體的方法主要有擠壓、
旋轉(zhuǎn)、平掃三種。同一個模型中兩個不同的部件可以有同名的特征體組成,也就
是說不同部件中可以有同名的特征體,同名特征體可以相同也可以不同。部件的
特征體包括用各種方法建立的基本特征體、數(shù)據(jù)點(diǎn)(datum point)、數(shù)據(jù)軸(d
atum axis)、數(shù)據(jù)平面(datumplane)等等。
(3)編輯部件可以用部件管理器進(jìn)行部件復(fù)制,重命名,刪除等,部件中的
特征體可以是直接建立的特征體,還可以間接手段建立,如首先建立一個數(shù)據(jù)點(diǎn)
特征體,通過數(shù)據(jù)點(diǎn)建立數(shù)據(jù)軸特征體,然后建立數(shù)據(jù)平面特征體,再由此基礎(chǔ)
上建立某一特征體,最先建立的數(shù)據(jù)點(diǎn)特征體就是父特征體,依次往下分別為子
特征體,刪除或隱藏父特征體其下級所有子特征體都將被刪除或隱藏。××××
特征體被刪除后將不能夠恢復(fù),一個部件如果只包含一個特征體,刪除特征體時
部件也同時被刪除×××××
2.建立材料特性
(1)輸入材料特性參數(shù)彈性模量、泊松比等
(2)建立截面(section)特性,如均質(zhì)的、各項(xiàng)同性、平面應(yīng)力平面應(yīng)變等
等,截面特性管理器依賴于材料參數(shù)管理器
(3)分配截面特性給各特征體,把截面特性分配給部件的某一區(qū)域就表示該
區(qū)域已經(jīng)和該截面特性相關(guān)聯(lián)
3.建立剛體
(1)部件包括可變形體、不連續(xù)介質(zhì)剛體和分析剛體三種類型,在創(chuàng)建部件
時需要指定部件的類型,一旦建立后就不能更改其類型。采用旋轉(zhuǎn)方式建立部件,
在繪制軸對稱部件的外形輪廓時不能超過其對稱軸。
(2)剛體是不能夠施加質(zhì)量、慣性軸等特性的,建立剛體后必須給剛體指定
一個參考點(diǎn)(referencepoint)。在加載模塊里對參考點(diǎn)施加約束和定義其運(yùn)動,
對參考點(diǎn)施加的荷載或運(yùn)動就相當(dāng)于施加給了整個剛體。
4.模型裝配
(1)在裝配(assemble)模塊里首先建立部件實(shí)例(part instance),一個部
件實(shí)例可以看作部件的代表,但并不是原部件的拷貝。實(shí)例一直和原部件保持關(guān)
聯(lián),當(dāng)原部件幾何形狀發(fā)生變化時,實(shí)例也發(fā)生相應(yīng)變化。不能對部件實(shí)例直接
編輯,一個裝配模型可以包含一個部件的多個實(shí)例。所有裝配模型中的實(shí)例都是
該裝配模型的特征體,在創(chuàng)建第一個實(shí)例時所生成的裝配模型總體坐標(biāo)系也是該
裝配模型的一個實(shí)例。
同一個部件中所有特征體在裝配模塊中對該部件建立實(shí)例時會形成一個整
體,也即形成了裝配模型中一個特征體。選擇該實(shí)例時,該實(shí)例在裝配之前原部
件中所有特征體都被選擇了,原部件中所有特征體在裝配后形成了一個整體。
對于各部件的實(shí)例,可以在view菜單assemblydisplay options 選項(xiàng)里選擇i
nstance 標(biāo)簽對現(xiàn)有的各實(shí)例決定其是否顯示在當(dāng)前視窗中,這一功能對選擇視
窗中的對象很有幫助。
所有建立的部件實(shí)例組成了裝配模型新的特征體,在特征體管理器中查看。
后續(xù)所有模塊的操作對象就是所生成的部件實(shí)例,也即裝配模型中的特征體,而
不是原來的部件。
『65』:部件實(shí)例有獨(dú)立的和非獨(dú)立的兩種,缺省狀態(tài)是非獨(dú)立實(shí)例。獨(dú)立
的實(shí)例劃分網(wǎng)格時獨(dú)立劃分,與源部件不相關(guān),非獨(dú)立實(shí)例劃分網(wǎng)格時和源部件
相關(guān)聯(lián)。
(2)在部件模塊里定義部件,在材料特性模塊來賦予部件材料參數(shù),然而,
在使用裝配模塊將各個部件裝配成一個模型時,所操作的對象僅僅是部件實(shí)例,
而不是部件本身。在交互模塊、加載模塊和單元劃分模塊里所操作的對象都是裝
配集合模型中各個部件的實(shí)例。
(3)創(chuàng)建了一個部件實(shí)例后,ABAQUS 需要生成一個裝配體的總體坐標(biāo)系
定位該實(shí)例,該裝配體的總體坐標(biāo)系與創(chuàng)建部件時的總體坐標(biāo)系是兩個不同的坐
標(biāo)系。在創(chuàng)建部件基特征體時的繪圖(sketch)坐標(biāo)原點(diǎn)與裝配體的總體坐標(biāo)系
原點(diǎn)重合,并且xy 坐標(biāo)平面和裝配體總體坐標(biāo)系xy 平面平行。創(chuàng)建了第一個實(shí)
例后,裝配模塊會在當(dāng)前視圖中顯示出整體坐標(biāo)系的原點(diǎn)和方向,ABAQUS 定
位該實(shí)例的方法就是將該實(shí)例基特征體的坐標(biāo)原點(diǎn)(繪制平面草圖的坐標(biāo)原點(diǎn))
與裝配體總體坐標(biāo)系原點(diǎn)重合。
(4)定位各個部件實(shí)例
除了移動和旋轉(zhuǎn)方法外,裝配模塊提供了定位各個部件實(shí)例的工具集,通過
選擇實(shí)例的面或邊來定位?？梢赃x擇部件實(shí)例的面或邊移動,成為移動部件實(shí)例,
也可以選擇面或邊固定,成為固定部件實(shí)例。常見的定位標(biāo)準(zhǔn)包括:平行面、面
對面、平行邊、邊對邊、共軸、點(diǎn)重合、坐標(biāo)系平行、接觸。各定位標(biāo)準(zhǔn)之間互
不影響,可以用新的定位標(biāo)準(zhǔn)替換原定位標(biāo)準(zhǔn)使實(shí)例重新定位。
平行面:兩個選擇的面相互平行
面對面:選擇的兩個面相互平行并且有一個給定的間距
平行邊:所選擇的兩個邊相互平行
邊對邊:所選擇的兩個邊相互平行并且有一個給定的間距或者兩個邊共線
共軸:兩個選擇的面軸線重合
每一個定位標(biāo)準(zhǔn)都作為裝配模型的特征體而保存,可以在特征體管理器里進(jìn)
行編輯,也即用來定位的面、邊、點(diǎn)、軸、坐標(biāo)系都成為了裝配體的特征體。
5.定義分析步驟:
(1)對模型施加荷載和邊界條件之前或者定義模型的接觸問題之前,必須定
義不同的分析步驟。然后可以指定在哪一步施加荷載,在哪一步施加邊界條件,
哪一步去定相互關(guān)聯(lián)。
創(chuàng)建了分析步驟后,CAE 會選擇分析過程相應(yīng)的輸出變量,選擇變量寫入輸
出結(jié)果文件數(shù)據(jù)庫的頻率。
(2)CAE 缺省地創(chuàng)建初始步(initial)
分析步驟創(chuàng)建完成后自動生成了輸出結(jié)果管理器
(3)輸出結(jié)果要求
ABAQUS 求解器通常計(jì)算每一個增量步許多變量值,而往往我們只對其中某
一小部分計(jì)算數(shù)據(jù)感興趣,軟件提供了指定要輸出到計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)庫中的某些變
量結(jié)果的功能。輸出要求包括一下一些信息:
(a)所需要的變量或者變量分量;
(b)模型中某一特定區(qū)域和積分點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果;
(c)寫到計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)庫中各變量值的寫入頻率;
建立了第一分析步后,CAE 缺省地選擇和相應(yīng)的分析過程中輸出變量集。缺
省的情況下,CAE 輸出模型中每個節(jié)點(diǎn)或積分點(diǎn)的計(jì)算值。
●場變量輸出(field)和歷程輸出(history)
(a)場變量輸出:
在通常情況下,后處理模塊采用變形形狀、等直線或矢量圖來看實(shí)時輸出結(jié)
果,由ABAQUS 生成的實(shí)時輸出結(jié)果數(shù)據(jù)庫文件都很大,因此可以通過輸出要
求來限制結(jié)果數(shù)據(jù)庫的大小。
(b)歷程輸出:
ABAQYUS 對模型中指定點(diǎn)產(chǎn)生歷程輸出數(shù)據(jù)。在大多數(shù)情況下可以使用后
處理模塊在XY 坐標(biāo)系中查看歷史輸出結(jié)果。結(jié)果的輸出頻率依賴于如何使用計(jì)
算生成的各種數(shù)據(jù),輸出頻率可以很高?？梢越v史輸出要求,通過該要求限
制歷史輸出頻率。在建立歷史輸出要求時可以指定某一個獨(dú)立的變量寫入輸出結(jié)
果數(shù)據(jù)庫。
●輸出要求的傳遞(propagate)
創(chuàng)建了第一個分析步后,ABAQUS自動創(chuàng)建一個缺省的場變量輸出要求和歷
程輸出要求,并將其傳遞給其后創(chuàng)建的分析步。
●通用分析步(generalstep)和線性干擾分析步(linearperturbation
step)
分析步包括通用步和線性干擾步兩大類,對第一個建立的通用步和線性干擾
步ABAQUS 自動建立一個缺省的實(shí)時輸出結(jié)果要求和歷史輸出結(jié)果要求。這兩
種要求都可以傳遞給其后的分析步,當(dāng)在已有的分析步中插入新的通用分析步或
者線性干擾分析步時,其上一個分析步相應(yīng)的輸出結(jié)果要求會自動傳遞給該分析
步。如果在所有已有分析步之前插入一個新的分析步,ABAQUS 將不會建立一
個缺省的結(jié)果輸出要求給該新的分析步,這時可以創(chuàng)建一個新的結(jié)果輸出要求,
也可以在結(jié)果輸出要求管理器中將該分析步的下一分析步輸出結(jié)果要求移動到
該分析步。
如果刪除一個分析步,相應(yīng)的結(jié)果輸出要求以及其后由該步傳遞的各分析步
的輸出結(jié)果要求都將被刪除。如果某一個分析步?jīng)]有相應(yīng)的結(jié)果輸出要求,在計(jì)
算模塊(job)里生成輸入文件時將會給出警告。
輸出文件用于從計(jì)算結(jié)果中繪制變形形狀,等直線。
輸出文件管理器是依賴于步驟管理器而存在的,
6.選擇監(jiān)視自由度
可以定義模型中選定部分的特殊單元和節(jié)點(diǎn)集合,對這些集合可以在屬性模
塊中分配斷面特性、在交互模塊中創(chuàng)建接觸節(jié)點(diǎn)和表面集合的接觸對、在加載模
塊中加載和施加邊界條件、在步驟模塊中指定輸出文件要求、在顯示模塊中顯示
特定區(qū)域的計(jì)算結(jié)果。
7.在交互模塊中創(chuàng)建接觸表面用于相互作用的接觸問題
在復(fù)雜的接觸模型中首先要要用表面工具集創(chuàng)建接觸接觸表面集合供后面指
定主從接觸表面是選擇方便,但是如果模型簡單,接觸表面很容易選擇就無需創(chuàng)
建接觸表面,可以直接從模型中選擇。當(dāng)創(chuàng)建一個曲面接觸面,必須指明是內(nèi)表
面還是外表面,可以通過所給出的矢量箭頭確定。一個表面集合中可以有多個表
面,從表面集合管理器中可以查看各表面集合。
8.建立交互作用特性
交互作用是用來建立模型中接觸表面或相距很近的表面之間力學(xué)關(guān)系的對
象?？梢越⒁幌盗薪换プ饔锰匦?它和交互作用相互獨(dú)立,每個交互作用都可
以被分配到交互作用特性。交互作用特性共有三種:接觸特性(contact)、膜條
件特性(filecondition)、激勵和傳導(dǎo)特性(actuator/sensor)
接觸交互作用特性可以是切向接觸和法向接觸,接觸面間可以是有摩擦、無
摩擦和阻尼接觸,還可以相互間分離。接觸交互作用特性中通常包含阻尼、熱傳
導(dǎo)、熱輻射、摩擦生熱等信息。接觸交互作用特性可以被通用接觸、面對面接觸
或自我接觸等交互作用引用。
膜條件交互作用特性定義膜層傳熱系數(shù)為溫度的函數(shù)。膜條件特性只能被膜
條件交互作用引用。
9.建立交互作用
交互作用依賴于所建立的分析步。建立交互作用時必須指定主作用面和從作
用面。對于主、從作用面可以從已經(jīng)創(chuàng)建的作用面集合中選擇,也可以從視窗中
直接選擇。
10.施加邊界條件和荷載
在加載模塊(load)中施加邊界條件和荷載。施加邊界條件也依賴于說建立
的分析步。
實(shí)體單元(solidelement)只有平動自由度,沒有轉(zhuǎn)動自由度,所以施加邊
界條件時只需約束起平動自由度即可。對于分析剛體來說,約束只能施加給分析
剛體的參考點(diǎn)。
缺省的情況下,ABAQUS 將邊界條件傳遞給其后的每一個分析步。對每一個
分析步中的邊界條件可以進(jìn)行編輯和修改。
11.網(wǎng)格劃分
(1)進(jìn)入單元劃分模塊后,ABAQUS 的顏色代表該模型中不同區(qū)域適合用
哪種方法就行單元劃分。綠色表示可以可以采用結(jié)構(gòu)法劃分,黃色表示可以用旋
轉(zhuǎn)掃描法劃分,橙色表示該區(qū)域不能用缺省的單元(實(shí)體單元缺省的單元為六面
體單元hexahedral)形狀進(jìn)行單元劃分,必須對該區(qū)域進(jìn)行分解后才能用缺省的
單元形狀進(jìn)行單元劃分。當(dāng)然,可以采用四面體單元(tetrahedral)利用只有網(wǎng)
格技術(shù)對任何形狀的模型區(qū)域進(jìn)行單元劃分。
(2)分解模型(partition)
可以對模型中的邊(edge)、面(face)和體(cell)進(jìn)行分解。用來將邊、
面、體分解成更小部分的點(diǎn)、邊、面都成為模型中的特征體,這些特征體和其他
特征體一樣可以在特征體管理器中查看。(如:將一個體分解成兩部分需要用一
個面將體切割成兩部分,這個面就成了模型中一個新的特征體。)
分解一個體的方法有五種,也即有五種分割特征體可以將一個特征體分解:
定義切割面(definecutting plane)、使用數(shù)據(jù)平面(usedatum plane)、
延伸平面(extendedface)、擠壓或旋轉(zhuǎn)邊(extrude/sweepedges)、N-sid
ed patch。
一次分解操作僅僅只是將被分解的對象分解成兩部分,并不能改變被分解對
象所在特征體(部件實(shí)例)的整體性,也即原特征體或其上的某一組成部分被分
解一次,該特征體并不會被分解成兩部分。
(3)單元劃分控制
不能對剛體進(jìn)行單元劃分。在meshcontrol 中指定單元類型(六面體單元、
四面體單元等等)和單元劃分方法(結(jié)構(gòu)劃分法(structured)、自由劃分法(fr
ee)、旋轉(zhuǎn)劃分法(sweep)等等)。操作的對象是被分解后的邊、面、和體,
可以對同一實(shí)例(裝配模型的特征體)分解后產(chǎn)生的不同邊、面、體分別采用不
同的單元劃分方法,指定不同的單元類型。
(4)分配單元類型
選擇單元庫(standard、explicit)、確定線性單元(linear)或者二次單元(q
uadratic)、確定這兩種單元的特性:雜交元(hybrid formulation)、縮步積分(r
educed integration)、非協(xié)調(diào)單元模式(incompatible modes)。操作的對象是被
分解后的邊、面、和體,可以對同一實(shí)例(裝配模型的特征體)分解后產(chǎn)生的不
同邊、面、體分別指定不同的單元庫、單元特性等。
(5)指定單元大小
指定劃分單元的近似尺寸。操作的對象是被分解后的邊、面、和體。
(6)劃分單元
操作對象是整個實(shí)例(裝配體的特征體)
12.提交工作
13.畫布對象
畫布可以看作是一個無限的屏幕或黑板,在上面可以布置各種對象。
畫布對象包括三大類:視窗、畫布文字注釋、畫布箭頭注釋。
(1)視窗是畫布上顯示模型和分析結(jié)果的對象?？梢援嫴忌想S意建立和刪除
視窗,控制其尺寸、位置和外觀,但是畫布上至少有一個視窗對象,不能全部刪
除所有的視窗對象。
(2)文字注釋和箭頭注釋只能根據(jù)畫布定位,與視窗無關(guān),可以在視窗之內(nèi)
也可以在視窗之外,移動視窗對文字和箭頭注釋的位置沒有任何影響,但是可以
調(diào)整他們的位置使得他們處于視窗之中。
14.草圖模塊(sketch)
草圖是二維的剖面圖,可以用于生成三位部件。在草圖模塊中可以定義平面
部件、梁、或者分割體用于擠壓、平掃、旋轉(zhuǎn)等方法形成三維部件。在草圖模塊
中也可以定義與特征體無關(guān)的獨(dú)立的二維平面斷面圖。
15.后處理文件輸出
(1) *File Output:定義輸出到結(jié)果文件
File Output 選項(xiàng)可以輸出節(jié)點(diǎn)、單元、整體數(shù)據(jù)到選定的文件。*EL FILE、
*ENGERGY FILE 和*NODE FILE 選項(xiàng)必須和*FILE OUTPUT 選相聯(lián)使用。
ABAQUS 輸入文件(inputfile)
ABAQUS 輸入文件包含模型數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。模型數(shù)據(jù)定義有限元模型:單
元、節(jié)點(diǎn)、單元特性、材料定義等等。模型數(shù)據(jù)用來組織生成部件,部件經(jīng)過裝
配后生成各種模型。
歷史數(shù)據(jù)定義對模型的操作,即求解模型響應(yīng)所需要的時間順序或加載情況
等。在ABAQUS 里將這個歷史過程分解為不同的分析步。每一個分析步都是某
一特定類型的響應(yīng),如靜載、動力響應(yīng),土體瞬時固結(jié)等等。分析步的定義必須
包括過程類型(靜態(tài)應(yīng)力分析、熱傳導(dǎo)分析等)、時間積分和非線性求解控制參
數(shù)、荷載和輸出控制。
非線性求解步和線性懾動分析步
ABAQUS 中的非線性求解步和線性懾動分析步有著明顯的差別。非線性分析
步定義一系列事件,上一個非線性步必須為下一個非線性步提供初始條件。線性
懾動分析步提供了系統(tǒng)基本狀態(tài)(BASE STATE)的線性響應(yīng),基本狀態(tài)也就
是優(yōu)先于線性懾動分析步的最后一個非線性分析步。
每一個非線性分析步都必須把前一個非線性分析步的狀態(tài)作為自己的初始條
件。例如,動力分析可以不加載,動力響應(yīng)主要來自靜力分析步中所儲存應(yīng)變能
的釋放。
(2)計(jì)算結(jié)果輸出到data file 或者results file
所給定的場變量或歷程變量可以通過下面Keyword 寫入.dat 文件,但是不能
在CAE 中實(shí)現(xiàn)。
*CONTACT PRINT *EL PRINT *ENERGY PRINT *INTERACTION PRINT *MODAL P
RINT *NODE PRINT *SECTION PRINT