ABAQUS學習

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

Abaqus 標準版共有“部件(part)”、“材料特性(propoterty)”、“裝配
(assemble)”、“計算步驟(step)”、“交互(interaction)”、“加載(loa
d)”、“單元劃分(mesh)”、“計算(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)建的實體,如擠壓體、切割擠壓體、數(shù)據(jù)點、參考點、
數(shù)據(jù)軸,數(shù)據(jù)平面,裝配體的裝配約束、裝配體的實例等等。
1.首先建立“部件”
(1)根據(jù)實際模型的尺寸決定部件的近似尺寸,進入繪圖區(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(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行部件復制,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
特征體,通過數(shù)據(jù)點建立數(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,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、各項同性、平面應力平面應變等
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(referencepoint)。在加載模塊里對參考點施加約束和定義其運動,
對參考點施加的荷載或運動就相當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例(part instance),一個部
件實例可以看作部件的代表,但并不是原部件的拷貝。實例一直和原部件保持關(guān)
聯(lián),當原部件幾何形狀發(fā)生變化時,實例也發(fā)生相應變化。不能對部件實例直接
編輯,一個裝配模型可以包含一個部件的多個實例。所有裝配模型中的實例都是
該裝配模型的特征體,在創(chuàng)建第一個實例時所生成的裝配模型總體坐標系也是該
裝配模型的一個實例。
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。選擇該實例時,該實例在裝配之前原部
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。
對于各部件的實例,可以在view菜單assemblydisplay options 選項里選擇i
nstance 標簽對現(xiàn)有的各實例決定其是否顯示在當前視窗中,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例,也即裝配模型中的特征體,而
不是原來的部件。
『65』:部件實例有獨立的和非獨立的兩種,缺省狀態(tài)是非獨立實例。獨立
的實例劃分網(wǎng)格時獨立劃分,與源部件不相關(guān),非獨立實例劃分網(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例。
(3)創(chuàng)建了一個部件實例后,ABAQUS 需要生成一個裝配體的總體坐標系
定位該實例,該裝配體的總體坐標系與創(chuàng)建部件時的總體坐標系是兩個不同的坐
標系。在創(chuàng)建部件基特征體時的繪圖(sketch)坐標原點與裝配體的總體坐標系
原點重合,并且xy 坐標平面和裝配體總體坐標系xy 平面平行。創(chuàng)建了第一個實
例后,裝配模塊會在當前視圖中顯示出整體坐標系的原點和方向,ABAQUS 定
位該實例的方法就是將該實例基特征體的坐標原點(繪制平面草圖的坐標原點)
與裝配體總體坐標系原點重合。
(4)定位各個部件實例
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例的工具集,通過
選擇實例的面或邊來定位?？梢赃x擇部件實例的面或邊移動,成為移動部件實例,
也可以選擇面或邊固定,成為固定部件實例。常見的定位標準包括:平行面、面
對面、平行邊、邊對邊、共軸、點重合、坐標系平行、接觸。各定位標準之間互
不影響,可以用新的定位標準替換原定位標準使實例重新定位。
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
每一個定位標準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
行編輯,也即用來定位的面、邊、點、軸、坐標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
一小部分計算數(shù)據(jù)感興趣,軟件提供了指定要輸出到計算結(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)域和積分點的計算結(jié)果;
(c)寫到計算結(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)點或積分點的計算值。
●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時輸出結(jié)
果,由ABAQUS 生成的實時輸出結(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
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)]有相應的結(jié)果輸出要求,在計
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、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。
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行編輯和修改。
11.網(wǎng)格劃分
(1)進入單元劃分模塊后,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(實體單元缺省的單元為六面
體單元hexahedral)形狀進行單元劃分,必須對該區(qū)域進行分解后才能用缺省的
單元形狀進行單元劃分。當然,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)進行分解。用來將邊、
面、體分解成更小部分的點、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 選項可以輸出節(jié)點、單元、整體數(shù)據(jù)到選定的文件。*EL FILE、
*ENGERGY FILE 和*NODE FILE 選項必須和*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、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,如靜載、動力響應,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)應力分析、熱傳導分析等)、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,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,動力響應主要來自靜力分析步中所儲存應變能
的釋放。
(2)計算結(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 中實現(xiàn)。
*CONTACT PRINT *EL PRINT *ENERGY PRINT *INTERACTION PRINT *MODAL P
RINT *NODE PRINT *SECTION PRINT