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abaqus建模流程——学习笔记

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Abaqus 建模流程

Abaqus标准版共有“部件(part)”、“材料特性(propoterty)”、“装配(assemble)”、“计算步骤(step)”、“交互(interaction)”、“加载(load)”、“单元划分(mesh)”、“计算(job)”、“后处理(visualization)”、“草图(sketch)”十大模块组成。 建模方法:

1 首先建立“部件”

(1)根据实际模型的尺寸决定绘图区的大小,一般为模型的1.5倍,间距大小可以在edit菜单sketcher options选项里调整。

(2)在绘图区分别建立部件中的各个特征体,建立特征体的方法主要有挤压、旋转、平扫三种。同一个模型中两个不同的部件可以有同名的特征体组成,也就是说不同部件中可以有同名的特征体,同名特征体可以相同也可以不同。部件的特征体包括用各种方法建立的基本特征体、数据点(datum point)、数据轴(datum axis)、数据平面(datum plane)等等。选择多个元素时,可以同时按住shift键,或者按住鼠标左键进行窗选;如果取消对某个元素的选择可以同时按住ctrl键。同时按住ctrl、shift和鼠标左键(中键、右键)然后平移鼠标可以进行旋转(平移、缩放)。如果想修改或撤销已经完成的操作,可以在窗口左侧的模型树中找到此项操作,在上面点击右键,选择Edit或delete。 (3)编辑部件可以用部件管理器进行部件复制,重命名,删除等,部件中的特征体可以是直接建立的特征体,还可以间接手段建立,如首先建立一个数据点特征体,通过数据点

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建立数据轴特征体,然后建立数据平面特征体,再由此基础上建立某一特征体,最先建立的数据点特征体就是父特征体,依次往下分别为子特征体,删除或隐藏父特征体其下级所有子特征体都将被删除或隐藏。 (4)部件类型: ? 可变形体:任意形状的,可以包含不同维数的特征(实体、表面、线);在荷载作用下可以变形。

? 不连续介质刚体:任意形状的;在荷载作用下不可变形。 ? 解析刚体:只可以用直线、圆弧和抛物线创建的形状;在荷载作用下不可变形

? 欧拉部件:实体区域;定义在欧拉分析中材料可以流动的区域

刚体是不能够施加质量、惯性轴等特性的,建立刚体后必须给刚体指定一个参考点(reference point),在加载模块里对参考点施加约束和定义其运动,对参考点施加的荷载或运动就相当于施加给了整个刚体。除了刚形体有旋转的情况或者要求绕刚体中的某一轴的反力矩情况外,参考点的位置并不重要,上述两种情况,参考点应该位于绕其转动的轴上。在创建部件时需要指定部件的类型,一旦建立后就不能更改其类型。对于形状简单的刚性部件,使用解析刚体可以精确模拟部件的几何形状,而且可以减小计算代价,但如果刚性部件的几何形状较复杂,无法用解析刚体来建模,就需要使用离散刚体。

解析刚体不需要画网格,离散刚体需要画网格(边界由网格节点控制),且要在发生接触的部位划分足够细的网格,以保证不出现大的尖角。

创建刚体的三种方法:1.离散刚体和解析刚体;2.Interaction模块中的刚体约束和显示体约束,可以将变形体变为刚体;3.定义一块钢板,其属性定义弹模无限大、

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泊松比无限小,可以模拟刚体。

(5)分区将部件再细分为不同的区域,区域可以用于创建几何集,还可以用于划分网格,一般在Assembly和Mesh模块创建可划分网格的分区效果更好。

(6)在修改部件几何形状时,尽量修改顶点位置或编辑尺寸,而不要创建或删除线段,这样可以减少对已定义的部件特征、集合和面的影响。在修改几何模型后,必须对原模型的截面属性、面、集合、载荷、边界条件和约束进行全面检查,以便确定原模型是否受到影响。

(7)在创建轴对称部件时,ABAQUS/CAE要求旋转轴必须是竖直方向的辅助线,而且轴对称部件的整个平面图都要位于旋转轴的右侧。

(8)ABAQUS/CAE 推荐的建模方法是把整个数值模型(如材料、边界条件、荷载等)都直接定义在几何模型上,而不是像其他前处理器那样定义在单元和节点上,这样在修改网格时不必重新定义材料和边界条件等模型参数。在处理复杂问题时,可以先简单地划分粗网格,得到初步的模拟结果 ,然后再在适当的区域细化网格。

一般先划分网格,这样做的好处是,往往在划分网格的过程中,会发现部件的几何模型需要进一步修改,例如存在过小的圆角或线段,导致不必要的细化网格;而经过这些修改后,已经定义好的边界条件、载荷和接触等可能变为无效的,需要再重新定义。

(9)利用Sketch模块创建独立的草图。该种方法创建的草图不与任何的部件相关联,可以保留,作后继使用。Sketch 约束定义了几何实体之间的逻辑关系,如平行、垂直、切线、一致、同心等等。

2 建立材料特性

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(1)输入材料特性参数如弹性模量、泊松比等

大多数实验数据常常是用名义应力和名义应变的值给出的。这时,必须把塑性材料的数据从名义应力/应变的值转换为真实应力/应变的值。当应变很小时,真实值和名义值之间差别很小,而当应变很大时,二者之间就会有明显的差别;因此,如果模拟的应变比较大,就一定要向ABAQUS提供合适的应力-应变数据,这是极为重要的。对一般多维应力状态,用屈服准则确定应力属于弹性还是弹塑性范围。

定义截面属性时,平面应力单元、平面应变单元和轴对称单元都应该定义为实体截面属性(*SOLID SECTION),而不是壳截面属性(*SHELL SECTION) 。

在进行弹塑性分析时,同样可以使用分区的方法,将部件中重要的、塑性变形较大的区域定义为弹塑性材料,将不重要的、几乎不发生塑性变形的区域定义为弹性材料,以便使分析更容易收敛,缩短计算时间。

尽量不要对塑性材料施加点载荷,而是根据实际情况来使用面载荷或线载荷。如果必须在某个节点上施加点载荷,可以使用耦合约束来为载荷作用点附近的几个节点建立刚性连接,这样这些节点就会共同承担点载荷。

材料方向:对于壳、梁和桁架单元,局部的材料方向总是随着变形而转动。对于实体单元,仅当单元中提供了非默认的局部材料方向时,它的局部材料方向才随着变形而转动,否则,默认的局部材料方向在整个分析中将始终保持不变。 (2)建立截面(section)特性,如均质的、各项同性、平面应力平面应变等等,截面特性管理器依赖于材料参数管理器

(3)分配截面特性给特征体,把截面特性分配给部件的某一区域就表示该区域已经和该截面特性相关联

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模型装配

在装配(assemble)模块里首先建立部件实例(part instance),一个部件实例可以看作部件的代表,但并不是原部件的拷贝。实例一直和原部件保持关联,当原部件几何形状发生变化时,实例也发生相应变化。一个装配模型可以包含一个部件的多个实例,在创建第一个实例时所生成的装配模型总体坐标系是该装配模型的一个实例。

同一个部件中所有特征体在装配模块中对该部件建立实例时会形成一个整体,选择该实例时,该实例在装配之前原部件中所有特征体都被选择了。后续所有模块的操作对象就是所生成的部件实例,也即装配模型中的特征体,而不是原来的部件。

对于各部件的实例,可以在view菜单assembly display options选项里选择instance标签对现有的各实例决定其是否显示在当前视窗中,这一功能对选择视窗中的对象很有帮助。

(1)部件实例有独立的和非独立的两种,缺省状态是非独立实例。

(2)在交互模块、加载模块和单元划分模块里操作的对象都是装配模型中各个部件实例。

(3)创建了一个部件实例后,ABAQUS需要生成一个装配体的总体坐标系定位该实例,该装配体的总体坐标系与部件的总体坐标系是两个不同的坐标系。创建部件基特征体时的绘图(sketch)坐标原点与装配体的总体坐标系原点重合,并且xy坐标平面和装配体总体坐标系xy平面平行。创建了第一个实例后,ABAQUS定位该实例的方法就是将该实例基特征体的坐标原点(绘制平面草图的坐标原点)与装配体总体坐标系原点重合。 (4)定位各个部件实例

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