Abaqus基礎(chǔ)教程——用ABAQUS/CAE生成橋式吊架模型(二)

2013-08-14 by:廣州有限元培訓(xùn)實(shí)踐中心來源:仿真在線

Abaqus基礎(chǔ)教程——用ABAQUS/CAE生成橋式吊架模型(二)

2.3.3 創(chuàng)建材料

用戶應(yīng)用Property(特性)模塊創(chuàng)建材料和定義材料的參數(shù)。在本例中全部桁架的桿件是鋼制桿件,并假設(shè)線彈性,采用楊氏模量為200GPa和泊松比為0.3。這樣,應(yīng)用這些參數(shù),將創(chuàng)建單一的線彈性材料。

定義材料:

1. 在工具欄的模塊Module列表中,選擇Property進(jìn)入到Property(特性)模塊,系統(tǒng)載入時(shí)光標(biāo)會(huì)變?yōu)樯陈┬螤睢?

2. 在主菜單欄中選Material-->Create,創(chuàng)建新的材料,顯示Edit Material(編輯材料)對(duì)話框。

3. 取材料名為Steel。

4. 應(yīng)用在材料編輯器瀏覽區(qū)的菜單欄來展現(xiàn)菜單中所包含的材料選項(xiàng),某些菜單條目還有子菜單。例如,圖2-8顯示了Mechanical-->Elasticity菜單條目下的選項(xiàng)。當(dāng)選擇某一材料選項(xiàng)后,在菜單下方將展開相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入格式。

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5. 從材料編輯器的菜單欄中選Mechanical-->Elasticity-->Elastic,ABAQUS/CAE顯示彈性數(shù)據(jù)輸入格式。

6. 在相應(yīng)的格子中分別鍵入楊氏模量200.0E9和泊松比0.3的值,為了在格子之間切換光標(biāo),應(yīng)用[Tab]鍵或者移動(dòng)光標(biāo)到新的格子中并點(diǎn)擊。

7. 點(diǎn)擊OK,退出材料編輯器。

2.3.4 定義和賦于截面(Section)特性

用戶定義一個(gè)模型的截面(Section)特性,需要在Property模塊中創(chuàng)建一個(gè)截面(section)。在截面創(chuàng)建后,用戶可以應(yīng)用下面兩種方法中的一種將該截面特性賦予到當(dāng)前圖形窗(viewport)中的部件:

Ÿ 用戶可以直接選擇部件中的區(qū)域,并賦予截面特性到該區(qū)域。

Ÿ 用戶可以利用Set(集合)工具創(chuàng)建一個(gè)同類(homogeneous)集,它包含該區(qū)域并賦予截面特性到該集合。

對(duì)本桁架模型,通過在視圖中選擇桁架部件,你將創(chuàng)建一個(gè)單一的賦予這個(gè)桁架的截面特性。截面特性將參照剛剛創(chuàng)建的材料Steel,并定義各桿件的橫截面面積。

定義桁架(truss)截面

桁架截面的定義僅需要材料參數(shù)和橫截面面積。記住桁架單元是直徑為0.005m的圓桿,所以其橫截面面積為1.963×10^-5m²。

提示: 可以在ABAQUS/CAE的命令行接口(CLI)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。例如,計(jì)算桿件的橫截面面積,點(diǎn)擊ABAQUS/CAE窗口左下角的選項(xiàng)頁標(biāo)進(jìn)入CLI,在命令提示后鍵入3.1416*0.005**2/4.0,然后回車[Enter],橫截面面積的值會(huì)顯示在CLI中。

定義桁架截面:

1. 從主菜單欄中選擇Section-->Create。

顯示Create Section(創(chuàng)建截面)對(duì)話框。

2. 在Create Section對(duì)話框中:

a.命名截面名稱:FrameSection。

b.在Category(類別)表中選擇Beam(梁)。

c.在Type(類型)表中選擇Truss(桁架)。

d.點(diǎn)擊Continue。

顯示Edit Section(編輯截面)對(duì)話框。

3. 在Edit Section對(duì)話框中:

a. 接受默認(rèn)的Steel選擇作為截面的Material(材料)屬性。若已定義了其它材料,可點(diǎn)擊Material文本框旁的下拉箭頭觀察所列出的材料表,并選擇對(duì)應(yīng)的材料。

b. 在Cross-Sectional area(橫截面面積)格中填入1.963E-5的值。

c. 點(diǎn)擊OK。

將截面特性賦于桁架

用戶應(yīng)用Property模塊中的Assign菜單項(xiàng)將以FrameSection命名的截面特性賦予桁架。

將截面特性賦于桁架的步驟:

1. 在主菜單欄中選Assign-->Section。

ABAQUS/CAE在提示區(qū)會(huì)顯示相應(yīng)的提示指導(dǎo)你完成后續(xù)的操作。

2. 選擇整個(gè)部件作為應(yīng)用截面賦值的區(qū)域:

a. 在圖形窗左上角點(diǎn)擊和按住鼠標(biāo)鍵1。

b.拖動(dòng)鼠標(biāo)創(chuàng)建一個(gè)圍繞桁架的框。

c. 松開鼠標(biāo)鍵1。

ABAQUS/CAE使整個(gè)桁架結(jié)構(gòu)變亮。

3. 在圖形窗中點(diǎn)擊鼠標(biāo)中鍵或點(diǎn)擊提示區(qū)的Done按鈕,表示接受所選擇的幾何形體。

顯示Assign Section對(duì)話框,列出已經(jīng)存在的截面。

4. 接受默認(rèn)的FrameSection的截面特性,并點(diǎn)擊OK。

ABAQUS/CAE將桁架截面特性賦予桁架并關(guān)閉Assign Section對(duì)話框。

2.3.5 定義裝配(Assembly)

每一個(gè)部件都創(chuàng)建在自己的坐標(biāo)系中,在模型中彼此互相獨(dú)立。通過創(chuàng)建各個(gè)部件的實(shí)體(instance)并在整體坐標(biāo)系中將它們相互之間定位,用戶應(yīng)用Assembly(裝配)模塊定義裝配件的幾何形狀。盡管一個(gè)模型可能包含多個(gè)部件,但只能包含一個(gè)裝配件。

關(guān)于本例,用戶將創(chuàng)建一個(gè)吊車桁架的單一實(shí)體。ABAQUS/CAE定位這個(gè)實(shí)體,因此,所定義的桁架圖形方向重合于裝配件的默認(rèn)坐標(biāo)系方向。

定義裝配的步驟:

1. 在位于工具欄的Module列表中,點(diǎn)擊Assembly,進(jìn)入裝配模塊。

裝配模塊載入時(shí)光標(biāo)會(huì)變?yōu)樯陈┬螤睢?

2. 從主菜單欄中選取Instance-->Create。

顯示Create Instance(創(chuàng)建實(shí)體)對(duì)話框。

3. 在該對(duì)話框中,選擇Frame,并點(diǎn)擊OK。

ABAQUS/CAE創(chuàng)建一個(gè)吊車桁架的實(shí)體。在本例中,桁架的單一實(shí)體就定義了裝配件。桁架顯示在整體坐標(biāo)系的1-2平面中(一個(gè)右手的笛卡兒直角坐標(biāo)系)。在視窗左下角的三向坐標(biāo)系標(biāo)出了觀察模型的方位。在圖形窗中的第二個(gè)三向坐標(biāo)系標(biāo)出了坐標(biāo)原點(diǎn)和整體坐標(biāo)系的方向(X-、Y-、和Z-軸)。整體1-軸為吊架的水平軸,整體2-軸為豎直軸,整體3-軸垂直于桁架平面。對(duì)于類似這樣的二維問題,ABAQUS要求模型必須位于一個(gè)平面內(nèi),該平面平行于整體的1-2平面。

2.3.6 設(shè)置分析過程

現(xiàn)在,已經(jīng)創(chuàng)建了裝配件,你可進(jìn)入到Step(分析步)模塊來設(shè)置分析過程。在本模擬中,我們感興趣的是桁架的靜態(tài)響應(yīng),吊車桁架在中心點(diǎn)施加一個(gè)10kN的荷載,在左端完全約束,在右端滾軸約束(如圖2-4所示)。這是個(gè)單一事件,只需要單一分析步進(jìn)行模擬。因此,整個(gè)分析由兩個(gè)步驟組成:

Ÿ 一個(gè)初始步(initial step),施加邊界條件約束桁架的端點(diǎn)。

Ÿ 一個(gè)分析步(analysis step),在桁架的中心施加集中力。

ABAQUS/CAE會(huì)自動(dòng)生成初始步,但是用戶必須應(yīng)用Step模塊自己創(chuàng)建分析步。在Step模塊中,也允許用戶指定在分析過程中任何步驟的輸出數(shù)據(jù)。

在ABAQUS中有兩類分析步:一般分析步(general analysis steps),可以用來分析線性或非線性響應(yīng),和線性攝動(dòng)步(linear perturbation steps),只能用來分析線性問題。在ABAQUS/Explicit中只能使用一般分析步。在本模擬中,你可以定義一個(gè)靜態(tài)線性攝動(dòng)步。關(guān)于攝動(dòng)過程將在第11章“多步驟分析”中進(jìn)一步討論。

創(chuàng)建一個(gè)分析步

應(yīng)用Step模塊在初始分析步之后創(chuàng)建一個(gè)靜態(tài)的線性攝動(dòng)步。

1. 在工具欄中的Module列表中,點(diǎn)擊Step進(jìn)入Step(分析步)模塊。

Step模塊載入時(shí)光標(biāo)會(huì)變?yōu)樯陈┬螤睢?

2. 從主菜單欄中,選擇Step-->Create創(chuàng)建分析步。

顯示Create Step(創(chuàng)建分析步)對(duì)話框,它列出了所有的一般分析過程,和一個(gè)默認(rèn)的分析步名稱為Step-1。

3. 將分析步名字改變?yōu)锳pply load。

4. 選擇Linear perturbation(線性攝動(dòng))作為procedure type(過程類型)。

5. 在Create Step對(duì)話框的線性攝動(dòng)過程列表中,選擇Static,Linear Perturbation(靜態(tài)線性攝動(dòng)),并點(diǎn)擊繼續(xù)Continue。

顯示Edit Step(編輯分析步)對(duì)話框,默認(rèn)設(shè)置靜態(tài)線性攝動(dòng)步。

6. 在默認(rèn)選擇的Basic(基礎(chǔ))頁,在Description(描述)域里鍵入10kN Central load。

7. 點(diǎn)擊Other(其他)頁并查看它的內(nèi)容;你可以接受對(duì)該步驟所提供的默認(rèn)值。

8. 點(diǎn)擊OK創(chuàng)建了分析步,并退出Edit Step對(duì)話框。

設(shè)定輸出數(shù)據(jù)

有限元分析可以創(chuàng)建非常大量的輸出數(shù)據(jù)。ABAQUS允許用戶控制和管理這些輸出數(shù)據(jù),從而只產(chǎn)生需要用來說明模擬結(jié)果的數(shù)據(jù)。從一個(gè)ABAQUS分析中可以輸出四種類型的數(shù)據(jù):

Ÿ 結(jié)果輸出保存到一個(gè)中間二進(jìn)制文件中,由ABAQUS/CAE應(yīng)用于后處理。這個(gè)文件稱為ABAQUS輸出數(shù)據(jù)庫(kù)文件,文件后綴為.odb。

Ÿ 結(jié)果以打印列表的形式輸出到ABAQUS數(shù)據(jù)(.dat)文件中。僅在ABAQUS/Standard有輸出數(shù)據(jù)文件的功能。

Ÿ 重啟動(dòng)數(shù)據(jù)用于繼續(xù)分析過程,輸出在ABAQUS重啟動(dòng)(.res)文件中。

Ÿ 結(jié)果保存在一個(gè)二進(jìn)制文件中,用于第三方軟件進(jìn)行后處理,寫入到ABAQUS結(jié)果(.fil)文件。

在吊車桁架模擬中只用到這里的第一種輸出。關(guān)于數(shù)據(jù)(.dat)文件打印輸出的詳細(xì)討論,請(qǐng)參閱ABAQUS分析用戶手冊(cè)(ABAQUS Analysis User’s Manual)的第4.1.2節(jié)“Output to the data and results files”。

默認(rèn)情況下,ABAQUS/CAE將分析結(jié)果寫入到輸出數(shù)據(jù)庫(kù)(.odb)文件中。每創(chuàng)建一個(gè)分析步,ABAQUS/CAE就默認(rèn)生成一個(gè)該步驟的輸出要求。在ABAQUS分析用戶手冊(cè)中列出了默認(rèn)寫入到輸出數(shù)據(jù)庫(kù)中的預(yù)選變量列表。如果接受默認(rèn)的輸出,用戶不需要作任何事情。用戶可以使用Field output Requests Manager(場(chǎng)變量輸出管理器)來設(shè)置可能的變量輸出,這些變量來自整個(gè)模型或模型的大部分區(qū)域,它們以相對(duì)較低的頻率寫入到輸出數(shù)據(jù)庫(kù)中。用戶可以使用History output Requests Manager(歷史變量輸出管理器)來設(shè)置可能需要的輸出數(shù)據(jù),它們以較高的頻率將來自一小部分模型的數(shù)據(jù)寫入到輸出數(shù)據(jù)庫(kù)中。例如,某一節(jié)點(diǎn)的位移。

對(duì)于本例,用戶將檢查對(duì).odb文件的輸出要求并接受默認(rèn)設(shè)置。

檢查.odb文件的輸出要求:

1. 從主菜單欄中選擇Output-->Field Output Requests-->Manager。

ABAQUS/CAE顯示Field Output Requests Manager(場(chǎng)變量輸出設(shè)置管理器)。管理器沿著對(duì)話框的左邊按字母排列出現(xiàn)有的變量輸出設(shè)置。沿著對(duì)話框的頂部按執(zhí)行次序排列出所有分析步的名字。通過這兩個(gè)列表顯示了在每一個(gè)分析步中每一個(gè)輸出設(shè)置的狀態(tài)。

應(yīng)用Field Output Requests Manager,你可以進(jìn)行如下工作:

·選擇ABAQUS寫入輸出數(shù)據(jù)庫(kù)的變量。

·選擇ABAQUS生成輸出數(shù)據(jù)的截面點(diǎn)。

·選擇ABAQUS生成輸出數(shù)據(jù)的模型區(qū)域。

·改變ABAQUS將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫(kù)的頻率。

2. 檢查ABAQUS/CAE生成的默認(rèn)輸出請(qǐng)求,對(duì)于Static,Linear Perturbation已經(jīng)創(chuàng)建的并命名為Apply load的分析步。

點(diǎn)擊列表中標(biāo)有Created的單元格;單元格變成為高亮度顯示,與單元格有關(guān)的下面信息出現(xiàn)在管理器底部的列表欄中:

·在這個(gè)表中的分析步中所執(zhí)行的分析過程類型。

·輸出設(shè)置變量列表。

·輸出設(shè)置的狀態(tài)。

3. 在Field Output Requests Manager的右邊,點(diǎn)擊Edit(編輯)查看輸出設(shè)置的更詳細(xì)信息。

出現(xiàn)了場(chǎng)變量輸出編輯器(field output editor),在對(duì)話框的Output Variables(輸出變量)區(qū)有一個(gè)文本框,它列出了所有將被輸出的變量。如果你改變輸出設(shè)置,通過點(diǎn)擊上面文本框中的Preselected defaults(初始默認(rèn)),你總是能夠返回到默認(rèn)的輸出設(shè)置。

4. 點(diǎn)擊每個(gè)輸出變量類名稱旁邊的箭頭可以清楚地看到哪些變量將被輸出。每個(gè)變量類標(biāo)題旁邊的小方框使你看一眼是否輸出該類型的所有變量。若小方框填滿,表示輸出所有的變量,若小方框填滿一部分,則表示只輸出其中的某些變量。

基于顯示在對(duì)話框底部的選擇,在分析過程中,在模型中每個(gè)默認(rèn)的截面點(diǎn)[1](section point)將要生成數(shù)據(jù),并且在每一個(gè)增量步將其寫入輸出數(shù)據(jù)庫(kù)。

5. 由于你不希望對(duì)于默認(rèn)的輸出設(shè)置做出任何修改,點(diǎn)擊Cancel(取消)關(guān)閉場(chǎng)變量輸出編輯器。

6. 點(diǎn)擊Dismiss(離開)關(guān)閉場(chǎng)變量輸出設(shè)置管理器。

注意:什么是Dismiss與Cancel按鈕的區(qū)別?Dismiss按鈕出現(xiàn)在包含只讀數(shù)據(jù)的對(duì)話框中。例如,Field Output Requests Manager允許你閱讀輸出設(shè)置,但是你要修改輸出變量的設(shè)置必須應(yīng)用場(chǎng)變量輸出編輯器。點(diǎn)擊Dismiss按鈕直接關(guān)閉Field Output Requests Manager。反之,Cancel按鈕出現(xiàn)在允許你做出修改的對(duì)話框中,點(diǎn)擊Cancel按鈕關(guān)閉對(duì)話框但是不保存所修改的內(nèi)容。

7. 從主菜單欄中通過選擇Output-->HistoryOutput Requests-->Manager用類似的方式可以查看歷史變量輸出設(shè)置,并打開歷史變量輸出編輯器(history output editor)。

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