abaqus軸孔接觸

2017-09-02 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

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ABAQUS/CAE典型例題
我們將通過(guò)ABAQUS/CAE完成右圖的建模及分析過(guò)程。
首先我們創(chuàng)建幾何體
一、創(chuàng)建基本特征:
1、首先運(yùn)行ABAQUS/CAE,在出現(xiàn)的對(duì)話框內(nèi)
選擇Create Model Database。
2、從Module列表中選擇Part,進(jìn)入Part模塊
3、選擇Part→Create來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新的部件。在
提示區(qū)域會(huì)出現(xiàn)這樣一個(gè)信息。
4、CAE彈出一個(gè)如右圖的對(duì)話框。將這個(gè)部件
命名為Hinge-hole,確認(rèn)Modeling Space、Type和Base
Feature的選項(xiàng)如右圖。
5、輸入0.3作為Approximate size的值。點(diǎn)擊
Continue。ABAQUS/CAE初始化草圖,并顯示格子。
6、在工具欄選擇Create Lines: Rectangle(4 Lines)
,在提示欄出現(xiàn)如下的提示后,
輸入(0.02,0.02)和(-0.02,-0.02),然后點(diǎn)擊3鍵鼠標(biāo)的
中鍵(或滾珠)。
7、在提示框點(diǎn)擊OK按鈕。CAE彈出
Edit Basic Extrusion對(duì)話框。
8、輸入0.04作為Depth的數(shù)值,點(diǎn)擊
OK按鈕。
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二、在基本特征上加個(gè)輪緣
1、在主菜單上選擇Shape→Solid→Extrude。
2、選擇六面體的前表面,點(diǎn)擊左鍵。
3、選擇如下圖所示的邊,點(diǎn)擊左鍵。
4、如右上圖那樣利用圖標(biāo)創(chuàng)建三條線段。
5、在工具欄中選擇Create Arc: Center and 2 Endpoints
6、移動(dòng)鼠標(biāo)到(0.04,0.0),圓心,點(diǎn)擊左鍵,然后將鼠標(biāo)移到(0.04,0.02)再次點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵,從已
畫(huà)好區(qū)域的外面將鼠標(biāo)移到(0.04,-0.02),這時(shí)你可以看到在這兩個(gè)點(diǎn)之間出現(xiàn)一個(gè)半圓,點(diǎn)擊左鍵完成這
個(gè)半圓。
7、在工具欄選擇Create Circle: Center and Perimeter
8、將鼠標(biāo)移動(dòng)到(0.04,0.0)點(diǎn)擊左鍵,然后將鼠標(biāo)移動(dòng)到(0.05,0.0)點(diǎn)擊左鍵。
9、從主菜單選擇Add→Dimension→Radial,為剛完成的圓標(biāo)注尺寸。
10、選擇工具欄的Edit Dimension Value圖標(biāo)
11、選擇圓的尺寸(0.01)點(diǎn)擊左鍵,在提示欄輸入0.012,按回車。再次點(diǎn)擊Edit Dimension Value,
退出該操作。
12、點(diǎn)擊提示欄上的Done按鈕。
13、在CAE彈出的Edit Extrusion對(duì)話框內(nèi)輸入0.02作為深度的值。CAE以一個(gè)箭頭表示拉伸的
方向,點(diǎn)擊Clip可改變這個(gè)方向。點(diǎn)擊OK,完成操作。
三、創(chuàng)建潤(rùn)滑孔
1、進(jìn)入Sketch模塊,從主菜單選擇Sketch→Create,
命名為Hole,設(shè)置0.2為Approximate Size的值,點(diǎn)擊Continue。
2、創(chuàng)建一個(gè)圓心在(0,0),半徑為0.003的圓,然后點(diǎn)擊
Done,完成這一步驟。
3、回到Part模塊,在Part下拉菜單中選擇Hinge-hole。
4、在主菜單中選擇Tools→Datum,按右圖所示選擇對(duì)
話框內(nèi)的選項(xiàng),點(diǎn)擊Apply。
5、選擇輪緣上的一條邊,見(jiàn)下圖,參數(shù)的值是從0到1,
如果,箭頭和圖中所示一樣就輸入0.25,敲回車,否則就輸入
0.75。ABAQUS/CAE在這條邊的1/4處上創(chuàng)建一個(gè)點(diǎn)。
6、創(chuàng)建一個(gè)基線,在Create Datum對(duì)話框內(nèi)選擇Axis,
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在Method選項(xiàng)中選擇2 Points,點(diǎn)擊Apply。選擇圓的中心點(diǎn)和剛才創(chuàng)建的基點(diǎn),ABAQUS/CAE將創(chuàng)建
如右上圖所示的基線。
7、在Create Datum對(duì)話框內(nèi)選擇Plane,在Method中選擇Point and normal,點(diǎn)擊OK,選擇
剛才創(chuàng)建的基點(diǎn)和基線。你的模型將如左下圖所示。
8、從主菜單中選擇Shape→Cut→Extrude,選擇創(chuàng)建的基準(zhǔn)面和右上圖所示的邊,點(diǎn)擊左鍵。
9、從主菜單中選擇Add→Sketch,選擇hole然后點(diǎn)擊OK,在提示欄中點(diǎn)擊Translate
通過(guò)下面兩步將Hole移到最終位置。
A:先點(diǎn)擊hole的圓心,然后點(diǎn)擊創(chuàng)建的基點(diǎn),圓心就移動(dòng)到了以基點(diǎn)上。
B:點(diǎn)擊工具攔中的Edit Vertex Location,然后點(diǎn)擊移動(dòng)后的圓心(基點(diǎn)),點(diǎn)擊提示攔的
Done,再點(diǎn)擊提示攔中隨后出現(xiàn)的Translate按鈕,輸入(0,0)和(0,0.01)敲回車,最后點(diǎn)擊Done。
10、在Edit Cut Extrusion對(duì)話框中選擇Blind作為Type的選項(xiàng),0.015作為深度,如果需要可
以選擇Flip改變箭頭的方向,然后點(diǎn)擊OK。
四、創(chuàng)建不含潤(rùn)滑孔的鉸鏈
1、從主菜單選擇Part→Copy→Hinge-hole,命名新的部件為Hinge-solid,點(diǎn)擊OK。
2、在Part下拉菜單中選中Hinge-Soild,從工具欄里選擇Delete Feature選中創(chuàng)建的基點(diǎn),
點(diǎn)擊提示欄里的Yes,刪除基點(diǎn)和他的子特征。
五、創(chuàng)建一個(gè)剛體銷釘
1、從主菜單里選擇Part→Create,命名為Pin,選擇
Modeling Space為3D,類型為Analytical rigid,選擇
Revolved shell為基本的特征,輸入0.2作為
Approximate size的值,然后點(diǎn)擊Continue。
2、從工具欄選擇Create Lines: Connected創(chuàng)建一條
從(0.012,0.03)到(0.012,-0.03)的直線,然后點(diǎn)擊Done,退
出草圖。
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3、從主菜單中,選擇Tools→Reference Point,
選擇銷釘周線頂部的點(diǎn)。保存模型數(shù)據(jù)為hinge.cae。
接下來(lái)我們將為建立好的幾何模型添加材料,并將其組裝起來(lái)。
一、創(chuàng)建材料
1、進(jìn)入Property模塊,在主菜單中選擇Material→Create來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新的材料。
2、在Edit Material對(duì)話框,命名這個(gè)材料為Steel,選擇Mechanical→Elasticity→Elastic,
在楊氏模量中輸入209.E9,輸入0.3作為泊松比。點(diǎn)擊OK,退出材料編輯。
3、從主菜單中選擇Section→Create,在Create Section對(duì)話框中定義這個(gè)區(qū)域?yàn)镾oildSection,
在Category選項(xiàng)中接受Soild作為默認(rèn)的選擇,在Type選項(xiàng)中接受Homogeneous作為默認(rèn)的選擇,
點(diǎn)擊Continue。
4、在出現(xiàn)的Edit Section對(duì)話框中選擇Steel作為材料,接受1作為Plane stress/strain
thickness,并點(diǎn)擊OK。
5、在Part中選擇Hinge-hole,從主菜單中選擇Assign→Section,選擇整個(gè)Part,ABAQUS將
會(huì)把你選擇的區(qū)域高亮化,在對(duì)話欄點(diǎn)擊Done,在出現(xiàn)的Assign Section對(duì)話框中點(diǎn)擊OK。
6、重復(fù)第五步,為Hinge-soild分配材料。
二、部件組裝
1、進(jìn)入Assembly模塊,從主菜單中選擇Instance→Create,在Create Instance對(duì)話框中選
擇Hinge-hole,點(diǎn)擊Apply。
2、在Create Instance對(duì)話框中選擇Hinge-soild,選中Auto-offset from other
instances,點(diǎn)擊OK。
3、從主菜單中,選擇Constraint→Face to Face,選擇左下圖所示的表面,再選擇如右下圖的表
面,點(diǎn)擊Flip,如果兩個(gè)箭頭同向,點(diǎn)擊OK,在提示欄輸入0.04,敲回車。
4、從主菜單中選擇Constraint→Coaxial,先選擇如左下圖所示的孔,再選擇如右下圖所示的孔,
點(diǎn)擊Flip如果箭頭如右下圖所示,點(diǎn)擊OK。
5、從主菜單中選擇Constraint→Edge to Edge,選擇如左下圖所示的邊,再選擇如右下圖所示的
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邊,點(diǎn)擊Flip如果箭頭如右下圖所示,點(diǎn)擊OK。完成鉸鏈的組裝。
6、從主菜單中選擇Instance→Create,選擇Pin,點(diǎn)擊OK。
7、從主菜單中選擇Constraint→Coaxial,選擇Pine和鉸鏈中的孔,如果需要點(diǎn)擊Flip,點(diǎn)擊OK。
顯示如左下圖所示。
8、從主菜單中選擇Instance→Translate,選擇Pine,點(diǎn)擊Done,在CAE警告信息欄中點(diǎn)擊Yes。
在提示欄輸入(0,0,0)和(0,0,0.02),敲回車。在提示欄點(diǎn)擊OK。最終的構(gòu)形如右上圖顯示。
接下來(lái),我們定義分析步,接觸,邊界條件以及加載。
一、定義分析步。
1、進(jìn)入Step模塊,從主菜單中選擇Step→Create,命名這個(gè)分析步為Contact,接受默認(rèn)的Static,
General,點(diǎn)擊Continue。在出現(xiàn)的Edit Step對(duì)話框中,接受所有默認(rèn)選擇,并點(diǎn)擊OK,創(chuàng)建一個(gè)分
析步。
2、重復(fù)上一步,創(chuàng)建一個(gè)分析步,命名為L(zhǎng)oad,在Edit Step對(duì)話框中,進(jìn)入Incrementation子
選項(xiàng),輸入0.1為Initial Increment Size。點(diǎn)擊OK,完成分析步的創(chuàng)建。
3、為輸出結(jié)果創(chuàng)建幾何集,在主菜單選擇Tools→Set→Create,命名這個(gè)幾何集為ndisp-output,
點(diǎn)擊Continue。選擇如左下圖所示的點(diǎn)。點(diǎn)擊Done,完成該步驟。
Select this
edge
Select this
face
Select these vertices
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4、采用相同的技術(shù),定義右上圖所選的面為fixed-face-output,所選的邊為hole-output。
5、從主菜單中選擇Output→Field Output Requests→Manager,從出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇
F-output-1,點(diǎn)擊Edit,刪除變量PE,PEEQ和PEMAG,刪除選擇Forces/Reactions,點(diǎn)擊OK,
點(diǎn)擊Dismiss退出Field Output Requests Manager。
6、從主菜單中選擇Output→History Output Requests→Manager,從出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇
H-output-1,點(diǎn)擊Edit,在Domain中選擇Set name,并選擇ndisp-output,去掉Energy選項(xiàng),
輸入U(xiǎn)1,U2,U3。點(diǎn)擊OK。
7、創(chuàng)建新的歷史輸出,為Fixed-face-output輸出變量RF1,為Hole-output輸出變量S11,MISES
和E11。點(diǎn)擊Dismiss,退出History Output Requests Manager。
8、從主菜單中選擇Tools→Set→Create,命名為Monitor,點(diǎn)擊Continue,選擇ndisp-output
集中為于Hinge-Soild上的點(diǎn),點(diǎn)擊Done,完成幾何集的創(chuàng)建。
9、從主菜單中選擇Output→DOF Monitor,選中Monitor a degree of freedom throughout
the analysis,在Point region選擇Monitor,在Degree of freedom中輸入1,點(diǎn)擊OK。
二、定義表面和相互作用
1、進(jìn)入Interaction模塊,選擇View→Assembly Display Options,在Assembly Display
Options對(duì)話框中點(diǎn)擊Instance,點(diǎn)擊Hinge-hole-1和Hinge-solid-1,最后點(diǎn)擊Apply。
ABAQUS/CAE只顯示Pin部件。
2、從主菜單中選擇Tools→Surface→Create,命名這個(gè)表面為Pin,點(diǎn)擊Continue,選擇銷釘外
表面,點(diǎn)擊提示欄內(nèi)的Done,在銷釘上出現(xiàn)兩箭頭,選擇Magenta作為銷釘表面的法向。
3、采用第一步的方法,只顯示Hinge-hole-1。從主菜單中選擇Tools→Surface→
Create,命名這個(gè)表面為Flange-h,點(diǎn)擊Continue,選擇如左下圖的表面。采用同樣的技術(shù)創(chuàng)建一個(gè)叫
Inside-h的表面,如右下圖。
4、只顯示Hinge-soild-1,創(chuàng)建和Flange-h表面緊靠在一起的表面,命名為Flange-s。同樣創(chuàng)建一
個(gè)表面,命名為Inside-s,該表面和Inside-h通過(guò)pin連接在一起。
三、定義模型各部分之間的接觸
1、從主菜單選擇Interaction→Property→Create,在出現(xiàn)的對(duì)話框中命名其為NoFric,接受
Contact作為默認(rèn)選擇,點(diǎn)擊Continue。在后出現(xiàn)的Edit Contact Property對(duì)話框中,選擇
Mechanical→Tangential Behavior, 接受默認(rèn) 的選擇 , 然后選擇Mechanical→Normal
Behavior,接受默認(rèn)的選擇,點(diǎn)擊OK。
2、從主菜單中選擇Interaction→Manager,然后點(diǎn)擊Create,在出現(xiàn)的對(duì)話框中,命名其為
Hingepin-hole,接受默認(rèn)選擇,點(diǎn)擊Continue。在提示欄的右下角點(diǎn)擊Surface,在Region Selection
對(duì)話框中選擇Pin作為主表面,點(diǎn)擊Continue。采用同樣技術(shù),選取Inside-h作為從表面,點(diǎn)擊Continue。
觀察出來(lái)的對(duì)話框,并接受默認(rèn)的選擇,點(diǎn)擊OK。
3、采用相同的技術(shù)定義一個(gè)相互作用為Hingepin-soild,用pin作為主表面,Inside-s作為從表面,
NoFric為相互作用的特性。創(chuàng)建一個(gè)Flanges的相互作用,用Flange-h作為主表面,Flange-s作為從表
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面。然后點(diǎn)擊Dismiss退出Interaction Manager。
四、定義邊界條件
1、進(jìn)入Load模塊,從主菜單中選擇BC→Manager,在Boundary Condition Manager中點(diǎn)
擊Create,在出現(xiàn)的Create Boundary Condition對(duì)話框中,命名這個(gè)邊界條件為Fixed,接受默認(rèn)
的選擇,點(diǎn)擊Continue,在出現(xiàn)的Region Selection對(duì)話框中選擇Fixed-face-output,點(diǎn)擊Continue,
在出現(xiàn)的Edit Boundary Conditions對(duì)話框中選中Encastre,點(diǎn)擊OK。
2、在Boundary Condition Manager中點(diǎn)擊Create,命名這個(gè)邊界條件為NoSlip,選擇
Displacement/Rotation,點(diǎn)擊Continue。選擇pin的剛體參考點(diǎn),點(diǎn)擊Done,在Edit Boundary
Conditions對(duì)話框中選中所有選項(xiàng),點(diǎn)擊OK。
3、在Boundary Condition Manager中,選中下圖所示,點(diǎn)擊Edit,去掉U1和UR2的選擇,
點(diǎn)擊OK,可以注意到,在Load步時(shí),NoSlip的狀態(tài)變?yōu)镸odified。
4、繼續(xù)創(chuàng)建一個(gè)叫Constrain的邊界條件,選擇Displacement/Rotation,選擇我們前面定義的
Monitor,約束它在1,2,3三個(gè)方向的平動(dòng)。按照3步中的辦法,在Load分析步,釋放1方向的約束。完
成所有后,退出Boundary Condition Manager。
五、施加載荷
1、從工具欄中選擇Create Load按鈕,在對(duì)話框中,
命名這個(gè)載荷為Pressure,接受以Load作為載荷施加的分
析步,選擇載荷類型為Pressure,點(diǎn)擊Continue。
2、選擇右圖的底面,點(diǎn)擊Done,在對(duì)話框中,輸入
-1.E6,接受默認(rèn)的選擇,點(diǎn)擊OK。
下面我們對(duì)該模型進(jìn)行網(wǎng)格的劃分
1、進(jìn)入Mesh模塊,從主菜單選擇Tools→Partition,在Create Partition對(duì)話框中,選擇Cell,
選擇Extend face作為技術(shù),點(diǎn)擊Apply。選擇整個(gè)Hinge-soild-1,選擇左下圖的面,點(diǎn)擊提示欄中的
Create Partition按鈕。CAE形成如右下圖所示圖形。
2、同第一步,先將Hinge-hole分成兩個(gè)部分。
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3、從Create Partition對(duì)話框中,選擇Cell,選擇
Define cutting plane,點(diǎn)擊Apply,選擇整個(gè)Hinge-hole,
點(diǎn)擊Done,在提示欄選擇3 Points,選擇如右圖的三點(diǎn),
點(diǎn)擊Create Partition按鈕,CAE將整個(gè)hinge-hole分
為3塊。
4、采用Define cutting plane將hinge-hole分成
如左下圖的數(shù)個(gè)部分(用3 Points)。
5、再采用上面相同的技術(shù)將突起的底部分割成2個(gè)部
分,最終結(jié)果如右下圖所示。
6、從主菜單選擇Mesh→Controls,選中除了銷釘以外的所有部分,點(diǎn)擊Done,在對(duì)話框內(nèi)接受默
認(rèn)的選項(xiàng),點(diǎn)擊OK。
7、從主菜單選擇Mesh→Element Type,用相同的技術(shù)選中除了銷釘以外的所有部分,點(diǎn)擊Done,
在對(duì)話框中,接受所有的默認(rèn)選擇,點(diǎn)擊OK。
8、從主菜單選擇Seed→Instance,選中2個(gè)鉸鏈,點(diǎn)擊Done,在提示欄中輸入0.004,敲回車,
點(diǎn)擊Done。
9、從主菜單選擇Mesh→Instance,選中2個(gè)鉸鏈,點(diǎn)擊Done。CAE將為鉸鏈劃分網(wǎng)格。
最后我們對(duì)模型進(jìn)行分析,并可視化結(jié)果
一、建立任務(wù)
1、進(jìn)入Job模塊,從主菜單選擇Job→Create,命名其為pullhinge,點(diǎn)擊Continue,接受所有的
默認(rèn)選擇,點(diǎn)擊OK。
2、從主菜單選擇Job→Manager,在Job Manager中點(diǎn)擊Submit提交任務(wù),點(diǎn)擊Monitor
來(lái)觀察分析的進(jìn)程。
3、分析結(jié)束后,點(diǎn)擊Results,對(duì)結(jié)果進(jìn)行可視化。
二、可視化結(jié)果
1、點(diǎn)擊工具欄的Plot Deformed Shape按鈕, 顯示結(jié)構(gòu)變形結(jié)果。
2、從主菜單選擇Plot→Contours,顯示云圖,通過(guò)主菜單的Result→Field Output,可以改變
等高線所代表的變量。
3、從主菜單選擇Animate→Time History,可以觀看CAE制作的動(dòng)畫(huà)過(guò)程。
4、從主菜單選擇Result→History Output,可以選取你想要繪制的X-Y曲線。

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