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入门篇:
一.建模及后处理的一般步骤
(1)ABAQUS的一个推荐顺序
按照模块Module依次选择:Part(部件)、Property(特性,包括材料及截面)、Assembly(实体的组合)、Step(分析步,初始步Initial自动生成,后续步需自己定义,如加载步Apply load)、Interaction(相互作用)、Load(边界条件及载荷)、Mesh(网格划分及其设置)、Job(分析作业)、Visualization(后处理);
这种建模顺序是将数值模型定义在实体模型上,而非网格的单元和节点上,这样即便修改网格也无需重新定义材料及边界条件等模型参数。处理复杂问题时建议简单粗划分网格,再适当地局部细化网格。
一般创建Part常常还会用到绘图(Sketch)的操作。
以上各步骤间建议即时存档(Save),防止出现文件信息的丢失。
(2)一些快捷操作:
鼠标中键:确认结束某一步操作时,一般总在视图区中点击鼠标中键,或点击窗口底部的Done进行。
CTRL+ALT+鼠标右键/左键/中键:缩放/旋转/平移
(3)建模及分析的一些细节:
材料定义(Create Material):对话框中添加各种特性,如力学特性Mechanical→弹性Elasticity →弹性Elastic,在进行具体的设置,如弹性模量Young's Modulus及泊松比Poisson’s Ratio 的数值。
截面的定义及赋予:一般截面属性及赋予是分开的,原因是材料属性不直接赋予在单元或几何实体上,而是先在截面属性(Section)中定义材料特性,再为每个部件赋予相应的截面属性。
电子眼镜载荷模块(Load):这里包括加载(Create Load)及边界条件(Create Boundary Condition)等功能。注意荷载、边界条件所对应的分析步(一般加载放在加载步,边界条件步放在初始步),加载或赋予边界条件时应注意选中的区域(线、面)会有红高亮提示,确认不要错误地定义荷载或边条的作用位置。
网格划分:一般为布种(全局种子或局部种子,后者可以在一定区域内按尺寸及数量更精确地布种),控制参数(Assign Mesh Controls),确定单元类型及划分网格四个分步骤。
控制参数主要包括划分方法(Free、Structured、Sweep等),单元形状(如二维结构化划分里包括Quad、Quad-dominated、Tri)
桁架结构可以通过窗口上方的Object选框切换对象:组合体(Assembly)及部件(Part)
单元类型设置包括几何阶次(Geometric Order)等,如存在应力集中问题可使用二次单元(Quadratic)提高精度。设置一定参数后可直接在对话框内看到当前的单元类型(不是自选单元,而是根据设定自动生成单元)。
提交分析作业:通过Job Manager中创建(Create),设置分析参数,点击OK后即创建分析,然后选择待分析的作业,点击Submit,依次提示Submitted、Running、Completed,然后模型分析完毕,点击Job Manager 对话框的Results直接读取分析结果,进入后处理(Visualization)模块。
若Status提示为Aborted,表明模型存在问题,分析已终止,可以点击Monitor进行查看错误信息,对之前的建模步骤查错和修改,更正错误后再提交进行分析。
(4)后处理
窗口视野:点击右边的坐标系,点击z表示从z轴正向垂直投影看去(xOy平面),即使进行了旋转也可以恢复。
卡口系统点击“打开图标”,选择文件类型为odb(如下图),可以选择分析完成的结构模型,进入后处理模块。
主要功能包括未变形前图(Undeformed Shape)、变形图(Deformed Shape),多个图形重叠;云纹图(等值线图Contours)、查询(Query)等
变量选择:由直接切换变量,并使其显示在窗口中。
查询:通过右上角的符号进入Query框,在下方的后处理模块对话框里选择Probe values表示值的查
询,可以切换查询对象(节点、单元...),选择查询变量
(的左侧图标进入输出变量的设置Output Variables,见右下图),然后根据云纹图的颜及工程经验,查询关键位置(节点、单元)应力、变形等参数的值。
(选择查询点,上图为变形图)
(显示查询点的参数,上图为应力强度)
派生变量:
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Tools-Create Field Output-From Fields,进入如下对话框,可以根据数据库已有的变量,在空白框内输入已有变量的函数表达式,进而计算得到派生变量(一般用于单位换算),点击Apply和Ok。
然后在通过,进入右上对话框,选择Session Step,即可得到定义的一组派生数
据。
等值云图显示设置:,进入对话框,Basic选项卡中可以设置等值云图形式,如线状、带状等;间距(选择Continuous;选择Discrete表示离散显示,数值越大,间距越小);Color&Style选项卡可以设置云图的颜和线型;Limit选项卡可以设置最大值和最小值的范围,并显示其所在位置(Show Location)。
二、功能模块的具体介绍
(一)Part功能
ABAQUS中有两类部件:几何部件(native part)和网格部件(orphan mesh part)。
几何部件是基于特征(feature-based)的,包含了部件的几何信息、设计意图及生成规则。创建几何部件的主要方法是:使用Part功能模块中提供的拉伸(extrude)、旋转(revolve)、扫掠(sweep)、倒角(round/fillet)及放样(loft)等特征直接创建几何部件;
或者导入已有的CAD模型文件,【File-Import-Part】,然后可以导入ABAQUS支持的CAD 文件模型。
平面度怎么测量几何部件的优点在于可以方便地修改模型的几何形状,且修改网格时不必重新定义材料、载荷及边界条件。
网格部件不包含特征,而只包含节点、单元、面、集合(set)的信息。方法如下:
导入ODB文件中或INP文件中的网格;
对于几何部件进行转化:Mesh功能模块中点击【Mesh-Create Mesh Part】。
网格部件可以灵活地修改各节点和单元的位置,定义集合和面。
实际分析中,几何部件及网格部件是共存于模型的,往往采取的是混合建模的方式,用户既可以对几何部件进行操作,也可以单纯对节点、单元数据进行处理。
接触、载荷、边界条件既可以加载于几何部件,也可以作用于节点、边或面。
Part模块的主要功能如下:
主菜单Part 柔体部件(deformable part)、离散刚体部件(discrete rigid part)、解析刚体部件(analytical rigid part);
Shape 通过创建拉伸(Extrude)、旋转(revolve)、扫掠、倒角、放样等特征定义部件的几何形状。
Feature 编辑、重新生成(regenerate)、抑制(suppress)、恢复(resume)和删除几何部件的特征。
Tools 定义集合、基准、刚体部件的参考点,分割部件。
建模的具体操作见后续章节。
(二)Property 功能模块
ABAQUS不能直接指定单元或几何部件的材料特性,而是要首先定义相应的截面属性(section),然后指定截面属性的材料,再把此截面属性赋予相应的部件。
这里的截面属性包含的是广义的部件特性,而不是通常意义上的梁或板的截面形状。
主要功能如下:
主菜单Material 创建和管理材料;Section 创建和管理截面属性;Profile 创建和管理梁截面;Special-Skin 在三维物体的某一面或轴对称物体的一条边上附上一层皮肤,可以不同于物体原有的材料。小型自动胶带封箱机
Assign 指定部件的截面、取向(orientation)、法向方向和切线方向。
ABAQUS定义了多种材料本构关系,主要包括如下:
弹性材料模型(其中线弹性,可以定义弹性模量、泊松比等弹性);塑性材料模型(金属塑性,包括服从Mises屈服准则的各向同性塑性模型,可以定义屈服应力和屈服应变),等等。
(三)Assembly (装配)功能
各部件可以创建于自己的局部坐标系中,彼此相互独立。使用Assembly功能模型可以为各个部件创建实体(Instance),并在整体坐标系中为这些实体定位,形成一个完整的装配件。实体是部件在装配件中的一种映射,用户可以为一个部件重复地创建多个实体,每个实体总保持着和相应部件的联系。如果在Part功能模块中修改部件的形状尺寸,或在Property功能模块中修改部件的材料特性,这个部件相应的实体会自动改变。不能直接对实体进行上述修改。
整个模型只包含一个装配件,可以由一个或多个实体构成。如果模型中只有一个部件,可以只为这个部件创建一个实体,该实体本身就构成整个装配件。
主要操作如下:
Instance 创建实体,通过平移、旋转为实体定位,把多个实体合并(merge)为一个新的部件,或者把一个实体切割(cut)为多个新的部件。
Constraint 通过实体间的位置关系为实体进行定位,包括面与面平行(parallel face)、面与面相对(face to face)、边与边平行(parallel edge)、边与边相对(edge to edge)、轴重合(coaxial)、点重合(coincident point)、坐标系平行(parallel CSYS)等。
(四)Step(分析步)功能模块
主要可以完成以下操作:创建分析步,设定输出数据,设定自适应网格,控制求解过程。
(1)
(2)创建分析步使用主菜单Step下的各菜单项可以创建和管理各个分析步。ABAQUS/CAE的分析过程是由一系列的分析步组成的,其中包括两种:
初始分析步(Initial Step)自动创建,可以在其中定义模型初始状态下的边界条件和相互作用(interaction),不能被编辑、重命名、替换、复制或删除。
后续分析步(analysis step)在初始分析步之后,创建一个或多个后续分析步,每个后续分析步描述一个特定的分析过程,例如载荷或边界条件的变化、部件之间相互作用的变化、添加或去除某个部件等等。
后续分析步的类型主要包括两类:
①通用分析步(general analysis step)可用于线性或非线性分析,常用的通用分析步包括以下类型。Static,General:静力分析;Dynamics,Implicit:隐式动力分析;Dynamics,Explicit:显式动态分析。
②线性摄动分析步(linear perturbation step)只能用来分析线性问题。在

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