有限元軟件的學(xué)習(xí)和后處理操作

2017-04-08 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

ABAQUS軟件理論的學(xué)習(xí):

首先,簡單介紹下本款軟件的特點和優(yōu)勢:ABAQUS是一套功能強大的工程模擬的有限元軟件,其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問題。 ABAQUS 包括一個豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫。并擁有各種類型的材料模型庫,可以模擬典型工程材料的性能,其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質(zhì)材料,作為通用的模擬工具, ABAQUS 除了能解決大量結(jié)構(gòu)(應(yīng)力 / 位移)問題,還可以模擬其他工程領(lǐng)域的許多問題,例如熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴散、熱電耦合分析、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析(流體滲透 / 應(yīng)力耦合分析)及壓電介質(zhì)分析。

ABAQUS所能計算的領(lǐng)域非常廣闊,包括如下:

靜態(tài)應(yīng)力/位移分析:包括線性,材料和幾何非線性,以及結(jié)構(gòu)斷裂分析等

動態(tài)分析粘彈性/粘塑性響應(yīng)分析:粘塑性材料結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析

熱傳導(dǎo)分析:傳導(dǎo),輻射和對流的瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)分析

質(zhì)量擴散分析:靜水壓力造成的質(zhì)量擴散和滲流分析等

耦合分析:熱/力耦合,熱/電耦合,壓/電耦合,流/力耦合,聲/力耦合等

非線性動態(tài)應(yīng)力/位移分析:可以模擬各種隨時間變化的大位移、接觸分析等

瞬態(tài)溫度/位移耦合分析:解決力學(xué)和熱響應(yīng)及其耦合問題

準(zhǔn)靜態(tài)分析:應(yīng)用顯式積分方法求解靜態(tài)和沖壓等準(zhǔn)靜態(tài)問題

退火成型過程分析:可以對材料退火熱處理過程進行模擬

海洋工程結(jié)構(gòu)分析。

本次所模擬的是管道受端壓力、端力矩作用下并在附加水壓的情況下發(fā)生彈性變形時的狀態(tài),屬于靜態(tài)應(yīng)力/位移分析。單元庫:ABAQUS包括內(nèi)容豐富的單元庫,單元種類多達562種。它們可以分為8個大類,稱為單元族,包括:實體單元、殼單元、薄膜單元梁單元、桿單元、剛體元、連接元。其有不同的模塊解決不同情況下的有限元計算問題,包括Abaqus/CAE,有限元建模、后處理以及過程自動化的完整解決方案;Abaqus/Standard,適合求解靜態(tài)和低速動力學(xué)問題。除此兩款經(jīng)典的求解模塊之外,ABAQUS還退出了幾款專門的求解模塊,針對海洋工程領(lǐng)域的ABAQUS/Aqua, 能夠完成導(dǎo)管架和立管的結(jié)構(gòu)分析,拖管過程模擬計算以及浮體結(jié)構(gòu)分析計算;可以計算結(jié)構(gòu)浮力、風(fēng)載荷以及波流載荷作用下的拖曳力和慣性力等環(huán)境載荷; Abaqus/Design,作為Abaqus/Standard的補充附加模塊,主要用于設(shè)計靈敏度分析(DSA); Abaqus/Foundation,提供Abaqus/Standard中的線性靜力學(xué)和線性動力學(xué)分析功能; Abaqus/Explicit, 特別適合于模擬瞬態(tài)動力學(xué)為主的問題的有限元產(chǎn)品;Abaqus/CFD,提供了計算流體動力學(xué)分析功能。

以上是我們小組對ABAQUS這款有限元軟件的一些簡單了解,有了基本的知識之后我們開始了這款軟件的實用性探索和使用,開始提取加載力和力矩在水壓環(huán)境下變形管道中性層上的位移坐標(biāo)數(shù)據(jù):

1. 位移最大截面處中性層坐標(biāo)確定和提取:

(1) 我們打開ABAQUS/Viewer界面------Viewer專門可用于結(jié)果的查看、分析及數(shù)據(jù)處理。載入odb文件,稍等片刻后管道的有限元模型便呈現(xiàn)在視圖框中。

a.打開Result—Active steps/Frames,確定加載步驟step-1,step-2,step-3全部選,從而使得有限元模型在力、力矩、水壓的作用順序下發(fā)生變形。

b.打開Result—steps/Frames,勾選step-3最后一步,確定變形狀態(tài)處于全部載荷過程結(jié)束后的狀態(tài)。

有限元軟件的學(xué)習(xí)和后處理操作abaqus靜態(tài)分析圖片2

。

(2) 接下來我們大致確定最大位移變形的截面,并推算節(jié)點編號,方便用Node label提取點的信息。

a.點擊DEFORMED SHAPE, 查看變形后的管道并確定其變形最大的截面,大致為距離端面第七個截面處。

b.由于中間段管道中性層無法手動選取,只能靠從端面中性層節(jié)點編號推算其得到。利用查詢功能查詢出相鄰截面同一高度上節(jié)點編號的差值,為363。

c.查詢得端面中性層最高點編號為152,則第七個截面處中性層最高點編號為152+363*7=2693,而我們只需要提取右上側(cè)的30個節(jié)點,則可推出節(jié)點編號可由一個數(shù)列表示----[2664:2693:1]。

d.利用create X-Y data 在圖上標(biāo)出這三十個點,驗證其位置的正確性。點擊ODB field out put;點擊繼續(xù)之后再position選擇欄中選擇Unique Nodal,并在下方點選U-spatical displacement( 空間點位移,由于此功能只能輸出線位移、角位移和應(yīng)力應(yīng)變等,無法批量輸出坐標(biāo),是ABAQUS后處理的一大缺憾);在ELEMENT NODE里點選Node labels, 在Node labels 中輸入點的坐標(biāo)(此處支持?jǐn)?shù)列的批量輸入)2664::2693:1; 點擊下方highlight items in viewport。圖中便顯示出橘黃色的30個點,勾勒出右上方1/4圓弧。

有限元軟件的學(xué)習(xí)和后處理操作abaqus靜態(tài)分析圖片3

(3) 確定需要導(dǎo)出的節(jié)點編號后,我們使用查詢功能導(dǎo)出變形后的節(jié)點坐標(biāo)。

a.打開Query—Node—Probe values。查詢對象選擇Node,選擇方式選擇Key—in label(即通過節(jié)點編號選擇)

b.在nodal label 框中依次輸入2664、2665~2693 這30個數(shù),下方同時出現(xiàn)這30個點的坐標(biāo)和MISES應(yīng)力,點擊Write to file輸出txt格式的數(shù)據(jù)。手動篩選并且按照橫、縱坐標(biāo)整理到Excel表格當(dāng)中,方便matlab計算處理。