搜索ABAQUS中的相關(guān)約定（2）——旋轉(zhuǎn)約束的約定
2016-12-01 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
空間中,對于有限旋轉(zhuǎn)作如下規(guī)定:定義
為關(guān)于整體X、Y和Z軸的旋轉(zhuǎn)量(也就是指在一個節(jié)點(diǎn)的4、5、6自由度)。
定義
,其中
,方向P為旋轉(zhuǎn)同方向,
為右手法則得出的旋轉(zhuǎn)角度(弧度表示),見下圖。
值不是唯一確定的。在大旋轉(zhuǎn)問題中,如果總旋轉(zhuǎn)量超過
,可以加或減任意倍的
(以得到在
內(nèi)的值),而這可能會導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)分量的不連續(xù)輸出。
這個規(guī)則提供了在大多數(shù)分析中對于運(yùn)動邊條和彎矩的簡便輸入以及輸出的簡單解釋。由ABAQUS產(chǎn)生的對旋轉(zhuǎn)的輸出代表的是關(guān)于一固定軸從原參考構(gòu)型到當(dāng)前構(gòu)型的旋轉(zhuǎn)。此輸出不同于對結(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)歷史輸出。而且,這個規(guī)則成為了小旋轉(zhuǎn)分析甚至是施加到初始有限旋轉(zhuǎn)上的小旋轉(zhuǎn)情況(這種情況可在關(guān)于一個預(yù)變形狀態(tài)下小振動研究考慮)最通常的規(guī)則。
●組合旋轉(zhuǎn)
因?yàn)橛邢扌D(zhuǎn)的方向性,它不是累積的,它們被指定的方式與其它種邊條被指定的方式有所不同:在整個step上指定的旋轉(zhuǎn)增量必須是從分析步開始的構(gòu)型到該步末所需要的構(gòu)型旋轉(zhuǎn)結(jié)點(diǎn)所需要的旋轉(zhuǎn)量。對于總旋轉(zhuǎn)量,在分析中它將結(jié)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到最終的位置,但如果它是在其他的幾個初始參考構(gòu)型中施加的,那么在一個分析步中就使結(jié)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到總量來說是不夠的(也可以說是不正確的)。如果對于某結(jié)點(diǎn)施加的一個旋轉(zhuǎn)增量
下面以梁的旋轉(zhuǎn)為例來說明如何指定組合有限旋轉(zhuǎn)以及說明有限旋轉(zhuǎn)輸出:
梁最初位一x軸上,現(xiàn)在想進(jìn)行如相復(fù)合旋轉(zhuǎn):最行使梁繞z軸旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)60度,隨后梁自旋(以自己梁軸)90度,最后使梁繞在x-y平面內(nèi)垂直于梁體的軸旋轉(zhuǎn)90度。
該分析的組合旋轉(zhuǎn)分為三步,
其中:
在這個例子中,
代表每一個繞旋轉(zhuǎn)軸有限旋轉(zhuǎn)的大小。上述的三個旋轉(zhuǎn)向量分別在第一個步開始的構(gòu)型定義時施加。用*Boundary,type=velocity可以很簡便地進(jìn)行定義。為方便起見,在ABAQUS中對于velocity類型的邊條其默認(rèn)的amplitude值為常量。
如下為一個典型的ABAQUs分析步,將結(jié)點(diǎn)1固定在原點(diǎn)而將旋轉(zhuǎn)加于結(jié)點(diǎn)2上:
STEP, NLGEOM
Step 1: Rotate 60 degrees about thez-axis
*STATIC
*BOUNDARY, TYPE=VELOCITY
2, 4, 5
2, 6, 6, 1.047198
*END STEP
**
*STEP, NLGEOM
Step 2: Rotate 90 degrees about thebeam axis
*STATIC
*BOUNDARY, TYPE=VELOCITY
2, 4, 4, 0.785398
2, 5, 5, 1.36035
2, 6, 6
*END STEP
**
*STEP, NLGEOM
Step 3: Rotate beam onto z-axis
*STATIC
*BOUNDARY,TYPE=VELOCITY
2, 4, 4, 1.36035
2, 5, 5, -0.785398
2, 6, 6
*END STEP
推薦使用上述方示施加有限旋轉(zhuǎn)邊界條件(*boundary,type-velocity為默認(rèn)的amplitude定義類型)。然而,如果旋轉(zhuǎn)邊條是作為位移類型邊條加載的話,上面的輸入格式需要進(jìn)行改變,在ABAQUS/Standard中,對于某一分析步的邊條是在分析步內(nèi)定義整體或該步最終的邊界狀態(tài)。這種情況下,所有以前分析步中所指定的邊條必須要被添加到增量的旋轉(zhuǎn)向量分量上。ABAQUS/Standard的分析步定義將變?yōu)?
*STEP, NLGEOM
Step 1: Rotate 60 degrees about thez-axis
*STATIC
*BOUNDARY
2, 4, 5
2, 6, 6, 1.047198
*END STEP
**
*STEP, NLGEOM
Step 2: Rotate 90 degrees about thebeam axis
*STATIC
*BOUNDARY
2, 4, 4, 0.785398
2, 5, 5, 1.36035
2, 6, 6, 1.047198
*END STEP
**
*STEP, NLGEOM
Step 3: Rotate beam onto z-axis
*STATIC
*BOUNDARY
2, 4, 4, 2.145748
2, 5, 5, 0.574952
2, 6, 6, 1.047198
*END STEP
可以看出,第二、三步的邊條是分別加上了前幾步已定義的旋轉(zhuǎn)邊界條件!
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