ABAQUS學(xué)習(xí)

2016-10-05 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

Abaqus 標(biāo)準(zhǔn)版共有“部件(part)”、“材料特性(propoterty)”、“裝配
(assemble)”、“計(jì)算步驟(step)”、“交互(interaction)”、“加載(loa
d)”、“單元?jiǎng)澐?mesh)”、“計(jì)算(job)”、“后處理(visualization)”、
“草圖(sketch)”十大模塊組成。
建模方法:
一個(gè)模型(model)通常由一個(gè)或幾個(gè)部件(part)組成,“部件”又由一個(gè)
或幾個(gè)特征體(feature)組成,每一個(gè)部分至少有一個(gè)基本特征體(base featur
e),特征體可以是所創(chuàng)建的實(shí)體,如擠壓體、切割擠壓體、數(shù)據(jù)點(diǎn)、參考點(diǎn)、
數(shù)據(jù)軸,數(shù)據(jù)平面,裝配體的裝配約束、裝配體的實(shí)例等等。
1.首先建立“部件”
(1)根據(jù)實(shí)際模型的尺寸決定部件的近似尺寸,進(jìn)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(xiàng)里調(diào)整。
(2)在繪圖區(qū)分別建立部件中的各個(gè)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(gè)模型中兩個(gè)不同的部件可以有同名的特征體組成,也就
是說(shuō)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(diǎn)(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(jìn)行部件復(fù)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(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)
特征體,通過(guò)數(shù)據(jù)點(diǎn)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(diǎn)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(jí)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(fù),一個(gè)部件如果只包含一個(gè)特征體,刪除特征體時(shí)
部件也同時(shí)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(xiàng)同性、平面應(yīng)力平面應(yīng)變等
等,截面特性管理器依賴(lài)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(lèi)型,在創(chuàng)建部件
時(shí)需要指定部件的類(lèi)型,一旦建立后就不能更改其類(lèi)型。采用旋轉(zhuǎn)方式建立部件,
在繪制軸對(duì)稱(chēng)部件的外形輪廓時(shí)不能超過(guò)其對(duì)稱(chēng)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(gè)參考點(diǎn)(referencepoint)。在加載模塊里對(duì)參考點(diǎn)施加約束和定義其運(yùn)動(dòng),
對(duì)參考點(diǎn)施加的荷載或運(yùn)動(dòng)就相當(dāng)于施加給了整個(gè)剛體。
4.模型裝配
(1)在裝配(assemble)模塊里首先建立部件實(shí)例(part instance),一個(gè)部
件實(shí)例可以看作部件的代表,但并不是原部件的拷貝。實(shí)例一直和原部件保持關(guān)
聯(lián),當(dāng)原部件幾何形狀發(fā)生變化時(shí),實(shí)例也發(fā)生相應(yīng)變化。不能對(duì)部件實(shí)例直接
編輯,一個(gè)裝配模型可以包含一個(gè)部件的多個(gè)實(shí)例。所有裝配模型中的實(shí)例都是
該裝配模型的特征體,在創(chuàng)建第一個(gè)實(shí)例時(shí)所生成的裝配模型總體坐標(biāo)系也是該
裝配模型的一個(gè)實(shí)例。
同一個(gè)部件中所有特征體在裝配模塊中對(duì)該部件建立實(shí)例時(shí)會(huì)形成一個(gè)整
體,也即形成了裝配模型中一個(gè)特征體。選擇該實(shí)例時(shí),該實(shí)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(gè)整體。
對(duì)于各部件的實(shí)例,可以在view菜單assemblydisplay options 選項(xiàng)里選擇i
nstance 標(biāo)簽對(duì)現(xiàn)有的各實(shí)例決定其是否顯示在當(dāng)前視窗中,這一功能對(duì)選擇視
窗中的對(duì)象很有幫助。
所有建立的部件實(shí)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(duì)象就是所生成的部件實(shí)例,也即裝配模型中的特征體,而
不是原來(lái)的部件。
『65』:部件實(shí)例有獨(dú)立的和非獨(dú)立的兩種,缺省狀態(tài)是非獨(dú)立實(shí)例。獨(dú)立
的實(shí)例劃分網(wǎng)格時(shí)獨(dú)立劃分,與源部件不相關(guān),非獨(dú)立實(shí)例劃分網(wǎng)格時(shí)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(lái)賦予部件材料參數(shù),然而,
在使用裝配模塊將各個(gè)部件裝配成一個(gè)模型時(shí),所操作的對(duì)象僅僅是部件實(shí)例,
而不是部件本身。在交互模塊、加載模塊和單元?jiǎng)澐帜K里所操作的對(duì)象都是裝
配集合模型中各個(gè)部件的實(shí)例。
(3)創(chuàng)建了一個(gè)部件實(shí)例后,ABAQUS 需要生成一個(gè)裝配體的總體坐標(biāo)系
定位該實(shí)例,該裝配體的總體坐標(biāo)系與創(chuàng)建部件時(shí)的總體坐標(biāo)系是兩個(gè)不同的坐
標(biāo)系。在創(chuàng)建部件基特征體時(shí)的繪圖(sketch)坐標(biāo)原點(diǎn)與裝配體的總體坐標(biāo)系
原點(diǎn)重合,并且xy 坐標(biāo)平面和裝配體總體坐標(biāo)系xy 平面平行。創(chuàng)建了第一個(gè)實(shí)
例后,裝配模塊會(huì)在當(dāng)前視圖中顯示出整體坐標(biāo)系的原點(diǎn)和方向,ABAQUS 定
位該實(shí)例的方法就是將該實(shí)例基特征體的坐標(biāo)原點(diǎn)(繪制平面草圖的坐標(biāo)原點(diǎn))
與裝配體總體坐標(biāo)系原點(diǎn)重合。
(4)定位各個(gè)部件實(shí)例
除了移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)方法外,裝配模塊提供了定位各個(gè)部件實(shí)例的工具集,通過(guò)
選擇實(shí)例的面或邊來(lái)定位?？梢赃x擇部件實(shí)例的面或邊移動(dòng),成為移動(dòng)部件實(shí)例,
也可以選擇面或邊固定,成為固定部件實(shí)例。常見(jiàn)的定位標(biāo)準(zhǔn)包括:平行面、面
對(duì)面、平行邊、邊對(duì)邊、共軸、點(diǎn)重合、坐標(biāo)系平行、接觸。各定位標(biāo)準(zhǔn)之間互
不影響,可以用新的定位標(biāo)準(zhǔn)替換原定位標(biāo)準(zhǔn)使實(shí)例重新定位。
平行面:兩個(gè)選擇的面相互平行
面對(duì)面:選擇的兩個(gè)面相互平行并且有一個(gè)給定的間距
平行邊:所選擇的兩個(gè)邊相互平行
邊對(duì)邊:所選擇的兩個(gè)邊相互平行并且有一個(gè)給定的間距或者兩個(gè)邊共線(xiàn)
共軸:兩個(gè)選擇的面軸線(xiàn)重合
每一個(gè)定位標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)
行編輯,也即用來(lái)定位的面、邊、點(diǎn)、軸、坐標(biāo)系都成為了裝配體的特征體。
5.定義分析步驟:
(1)對(duì)模型施加荷載和邊界條件之前或者定義模型的接觸問(wèn)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(huì)選擇分析過(guò)程相應(yīng)的輸出變量,選擇變量寫(xiě)入輸
出結(jié)果文件數(shù)據(jù)庫(kù)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(dòng)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(jì)算每一個(gè)增量步許多變量值,而往往我們只對(duì)其中某
一小部分計(jì)算數(shù)據(jù)感興趣,軟件提供了指定要輸出到計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)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(diǎn)的計(jì)算結(jié)果;
(c)寫(xiě)到計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)中各變量值的寫(xiě)入頻率;
建立了第一分析步后,CAE 缺省地選擇和相應(yīng)的分析過(guò)程中輸出變量集。缺
省的情況下,CAE 輸出模型中每個(gè)節(jié)點(diǎn)或積分點(diǎn)的計(jì)算值。
●場(chǎng)變量輸出(field)和歷程輸出(history)
(a)場(chǎng)變量輸出:
在通常情況下,后處理模塊采用變形形狀、等直線(xiàn)或矢量圖來(lái)看實(shí)時(shí)輸出結(jié)
果,由ABAQUS 生成的實(shí)時(shí)輸出結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)文件都很大,因此可以通過(guò)輸出要
求來(lái)限制結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)的大小。
(b)歷程輸出:
ABAQYUS 對(duì)模型中指定點(diǎn)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(biāo)系中查看歷史輸出結(jié)果。結(jié)果的輸出頻率依賴(lài)于如何使用計(jì)
算生成的各種數(shù)據(jù),輸出頻率可以很高。可以建立歷史輸出要求,通過(guò)該要求限
制歷史輸出頻率。在建立歷史輸出要求時(shí)可以指定某一個(gè)獨(dú)立的變量寫(xiě)入輸出結(jié)
果數(shù)據(jù)庫(kù)。
●輸出要求的傳遞(propagate)
創(chuàng)建了第一個(gè)分析步后,ABAQUS自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)缺省的場(chǎng)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(xiàn)性干擾分析步(linearperturbation
step)
分析步包括通用步和線(xiàn)性干擾步兩大類(lèi),對(duì)第一個(gè)建立的通用步和線(xiàn)性干擾
步ABAQUS 自動(dòng)建立一個(gè)缺省的實(shí)時(shí)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(dāng)在已有的分析步中插入新的通用分析步或
者線(xiàn)性干擾分析步時(shí),其上一個(gè)分析步相應(yīng)的輸出結(jié)果要求會(huì)自動(dòng)傳遞給該分析
步。如果在所有已有分析步之前插入一個(gè)新的分析步,ABAQUS 將不會(huì)建立一
個(gè)缺省的結(jié)果輸出要求給該新的分析步,這時(shí)可以創(chuàng)建一個(gè)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(dòng)到
該分析步。
如果刪除一個(gè)分析步,相應(yīng)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(gè)分析步?jīng)]有相應(yīng)的結(jié)果輸出要求,在計(jì)
算模塊(job)里生成輸入文件時(shí)將會(huì)給出警告。
輸出文件用于從計(jì)算結(jié)果中繪制變形形狀,等直線(xiàn)。
輸出文件管理器是依賴(lài)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(diǎn)集合,對(duì)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(diǎn)和表面集合的接觸對(duì)、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(jì)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(wèn)題
在復(fù)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(jiǎn)單,接觸表面很容易選擇就無(wú)需創(chuàng)
建接觸表面,可以直接從模型中選擇。當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)曲面接觸面,必須指明是內(nèi)表
面還是外表面,可以通過(guò)所給出的矢量箭頭確定。一個(gè)表面集合中可以有多個(gè)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(lái)建立模型中接觸表面或相距很近的表面之間力學(xué)關(guān)系的對(duì)
象?？梢越⒁幌盗薪换プ饔锰匦?它和交互作用相互獨(dú)立,每個(gè)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(lì)和傳導(dǎo)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(wú)
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(dǎo)、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(duì)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(lài)于所建立的分析步。建立交互作用時(shí)必須指定主作用面和從作
用面。對(duì)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(lài)于說(shuō)建立
的分析步。
實(shí)體單元(solidelement)只有平動(dòng)自由度,沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,所以施加邊
界條件時(shí)只需約束起平動(dòng)自由度即可。對(duì)于分析剛體來(lái)說(shuō),約束只能施加給分析
剛體的參考點(diǎn)。
缺省的情況下,ABAQUS 將邊界條件傳遞給其后的每一個(gè)分析步。對(duì)每一個(gè)
分析步中的邊界條件可以進(jìn)行編輯和修改。
11.網(wǎng)格劃分
(1)進(jìn)入單元?jiǎng)澐帜K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?jiǎng)澐?。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(shí)體單元缺省的單元為六面
體單元hexahedral)形狀進(jìn)行單元?jiǎng)澐?必須對(duì)該區(qū)域進(jìn)行分解后才能用缺省的
單元形狀進(jìn)行單元?jiǎng)澐?。?dāng)然,可以采用四面體單元(tetrahedral)利用只有網(wǎng)
格技術(shù)對(duì)任何形狀的模型區(qū)域進(jìn)行單元?jiǎng)澐帧?/span>
(2)分解模型(partition)
可以對(duì)模型中的邊(edge)、面(face)和體(cell)進(jìn)行分解。用來(lái)將邊、
面、體分解成更小部分的點(diǎn)、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(gè)體分解成兩部分需要用一
個(gè)面將體切割成兩部分,這個(gè)面就成了模型中一個(gè)新的特征體。)
分解一個(gè)體的方法有五種,也即有五種分割特征體可以將一個(gè)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(duì)象分解成兩部分,并不能改變被分解對(duì)
象所在特征體(部件實(shí)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(huì)被分解成兩部分。
(3)單元?jiǎng)澐挚刂?/span>
不能對(duì)剛體進(jìn)行單元?jiǎng)澐?。?/span>meshcontrol 中指定單元類(lèi)型(六面體單元、
四面體單元等等)和單元?jiǎng)澐址椒?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(duì)象是被分解后的邊、面、和體,
可以對(duì)同一實(shí)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?jiǎng)澐址椒?指定不同的單元類(lèi)型。
(4)分配單元類(lèi)型
選擇單元庫(kù)(standard、explicit)、確定線(xiàn)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(duì)象是被
分解后的邊、面、和體,可以對(duì)同一實(shí)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(kù)、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(duì)象是被分解后的邊、面、和體。
(6)劃分單元
操作對(duì)象是整個(gè)實(shí)例(裝配體的特征體)
12.提交工作
13.畫(huà)布對(duì)象
畫(huà)布可以看作是一個(gè)無(wú)限的屏幕或黑板,在上面可以布置各種對(duì)象。
畫(huà)布對(duì)象包括三大類(lèi):視窗、畫(huà)布文字注釋、畫(huà)布箭頭注釋。
(1)視窗是畫(huà)布上顯示模型和分析結(jié)果的對(duì)象?？梢援?huà)布上隨意建立和刪除
視窗,控制其尺寸、位置和外觀(guān),但是畫(huà)布上至少有一個(gè)視窗對(duì)象,不能全部刪
除所有的視窗對(duì)象。
(2)文字注釋和箭頭注釋只能根據(jù)畫(huà)布定位,與視窗無(wú)關(guān),可以在視窗之內(nèi)
也可以在視窗之外,移動(dòng)視窗對(duì)文字和箭頭注釋的位置沒(méi)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(wú)關(guān)的獨(dú)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(xiàng)可以輸出節(jié)點(diǎn)、單元、整體數(shù)據(jù)到選定的文件。*EL FILE、
*ENGERGY FILE 和*NODE FILE 選項(xiàng)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(diǎn)、單元特性、材料定義等等。模型數(shù)據(jù)用來(lái)組織生成部件,部件經(jīng)過(guò)裝
配后生成各種模型。
歷史數(shù)據(jù)定義對(duì)模型的操作,即求解模型響應(yīng)所需要的時(shí)間順序或加載情況
等。在ABAQUS 里將這個(gè)歷史過(guò)程分解為不同的分析步。每一個(gè)分析步都是某
一特定類(lèi)型的響應(yīng),如靜載、動(dòng)力響應(yīng),土體瞬時(shí)固結(jié)等等。分析步的定義必須
包括過(guò)程類(lèi)型(靜態(tài)應(yīng)力分析、熱傳導(dǎo)分析等)、時(shí)間積分和非線(xiàn)性求解控制參
數(shù)、荷載和輸出控制。
非線(xiàn)性求解步和線(xiàn)性懾動(dòng)分析步
ABAQUS 中的非線(xiàn)性求解步和線(xiàn)性懾動(dòng)分析步有著明顯的差別。非線(xiàn)性分析
步定義一系列事件,上一個(gè)非線(xiàn)性步必須為下一個(gè)非線(xiàn)性步提供初始條件。線(xiàn)性
懾動(dòng)分析步提供了系統(tǒng)基本狀態(tài)(BASE STATE)的線(xiàn)性響應(yīng),基本狀態(tài)也就
是優(yōu)先于線(xiàn)性懾動(dòng)分析步的最后一個(gè)非線(xiàn)性分析步。
每一個(gè)非線(xiàn)性分析步都必須把前一個(gè)非線(xiàn)性分析步的狀態(tài)作為自己的初始條
件。例如,動(dòng)力分析可以不加載,動(dòng)力響應(yīng)主要來(lái)自靜力分析步中所儲(chǔ)存應(yīng)變能
的釋放。
(2)計(jì)算結(jié)果輸出到data file 或者results file
所給定的場(chǎng)變量或歷程變量可以通過(guò)下面Keyword 寫(xiě)入.dat 文件,但是不能
在CAE 中實(shí)現(xiàn)。
*CONTACT PRINT *EL PRINT *ENERGY PRINT *INTERACTION PRINT *MODAL P
RINT *NODE PRINT *SECTION PRINT