Abaqus基礎教程——用ABAQUS/CAE生成橋式吊架模型(二)

2013-08-14 by:廣州有限元培訓實踐中心來源:仿真在線

Abaqus基礎教程——用ABAQUS/CAE生成橋式吊架模型(二)

2.3.3 創建材料

用戶應用Property(特性)模塊創建材料和定義材料的參數。在本例中全部桁架的桿件是鋼制桿件,并假設線彈性,采用楊氏模量為200GPa和泊松比為0.3。這樣,應用這些參數,將創建單一的線彈性材料。

定義材料:

1. 在工具欄的模塊Module列表中,選擇Property進入到Property(特性)模塊,系統載入時光標會變為沙漏形狀。

2. 在主菜單欄中選Material-->Create,創建新的材料,顯示Edit Material(編輯材料)對話框。

3. 取材料名為Steel。

4. 應用在材料編輯器瀏覽區的菜單欄來展現菜單中所包含的材料選項,某些菜單條目還有子菜單。例如,圖2-8顯示了Mechanical-->Elasticity菜單條目下的選項。當選擇某一材料選項后,在菜單下方將展開相應的數據輸入格式。

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5. 從材料編輯器的菜單欄中選Mechanical-->Elasticity-->Elastic,ABAQUS/CAE顯示彈性數據輸入格式。

6. 在相應的格子中分別鍵入楊氏模量200.0E9和泊松比0.3的值,為了在格子之間切換光標,應用[Tab]鍵或者移動光標到新的格子中并點擊。

7. 點擊OK,退出材料編輯器。

2.3.4 定義和賦于截面(Section)特性

用戶定義一個模型的截面(Section)特性,需要在Property模塊中創建一個截面(section)。在截面創建后,用戶可以應用下面兩種方法中的一種將該截面特性賦予到當前圖形窗(viewport)中的部件:

Ÿ 用戶可以直接選擇部件中的區域,并賦予截面特性到該區域。

Ÿ 用戶可以利用Set(集合)工具創建一個同類(homogeneous)集,它包含該區域并賦予截面特性到該集合。

對本桁架模型,通過在視圖中選擇桁架部件,你將創建一個單一的賦予這個桁架的截面特性。截面特性將參照剛剛創建的材料Steel,并定義各桿件的橫截面面積。

定義桁架(truss)截面

桁架截面的定義僅需要材料參數和橫截面面積。記住桁架單元是直徑為0.005m的圓桿,所以其橫截面面積為1.963×10^-5m²。

提示: 可以在ABAQUS/CAE的命令行接口(CLI)進行簡單的計算。例如,計算桿件的橫截面面積,點擊ABAQUS/CAE窗口左下角的選項頁標進入CLI,在命令提示后鍵入3.1416*0.005**2/4.0,然后回車[Enter],橫截面面積的值會顯示在CLI中。

定義桁架截面:

1. 從主菜單欄中選擇Section-->Create。

顯示Create Section(創建截面)對話框。

2. 在Create Section對話框中:

a.命名截面名稱:FrameSection。

b.在Category(類別)表中選擇Beam(梁)。

c.在Type(類型)表中選擇Truss(桁架)。

d.點擊Continue。

顯示Edit Section(編輯截面)對話框。

3. 在Edit Section對話框中:

a. 接受默認的Steel選擇作為截面的Material(材料)屬性。若已定義了其它材料,可點擊Material文本框旁的下拉箭頭觀察所列出的材料表,并選擇對應的材料。

b. 在Cross-Sectional area(橫截面面積)格中填入1.963E-5的值。

c. 點擊OK。

將截面特性賦于桁架

用戶應用Property模塊中的Assign菜單項將以FrameSection命名的截面特性賦予桁架。

將截面特性賦于桁架的步驟:

1. 在主菜單欄中選Assign-->Section。

ABAQUS/CAE在提示區會顯示相應的提示指導你完成后續的操作。

2. 選擇整個部件作為應用截面賦值的區域:

a. 在圖形窗左上角點擊和按住鼠標鍵1。

b.拖動鼠標創建一個圍繞桁架的框。

c. 松開鼠標鍵1。

ABAQUS/CAE使整個桁架結構變亮。

3. 在圖形窗中點擊鼠標中鍵或點擊提示區的Done按鈕,表示接受所選擇的幾何形體。

顯示Assign Section對話框,列出已經存在的截面。

4. 接受默認的FrameSection的截面特性,并點擊OK。

ABAQUS/CAE將桁架截面特性賦予桁架并關閉Assign Section對話框。

2.3.5 定義裝配(Assembly)

每一個部件都創建在自己的坐標系中,在模型中彼此互相獨立。通過創建各個部件的實體(instance)并在整體坐標系中將它們相互之間定位,用戶應用Assembly(裝配)模塊定義裝配件的幾何形狀。盡管一個模型可能包含多個部件,但只能包含一個裝配件。

關于本例,用戶將創建一個吊車桁架的單一實體。ABAQUS/CAE定位這個實體,因此,所定義的桁架圖形方向重合于裝配件的默認坐標系方向。

定義裝配的步驟:

1. 在位于工具欄的Module列表中,點擊Assembly,進入裝配模塊。

裝配模塊載入時光標會變為沙漏形狀。

2. 從主菜單欄中選取Instance-->Create。

顯示Create Instance(創建實體)對話框。

3. 在該對話框中,選擇Frame,并點擊OK。

ABAQUS/CAE創建一個吊車桁架的實體。在本例中,桁架的單一實體就定義了裝配件。桁架顯示在整體坐標系的1-2平面中(一個右手的笛卡兒直角坐標系)。在視窗左下角的三向坐標系標出了觀察模型的方位。在圖形窗中的第二個三向坐標系標出了坐標原點和整體坐標系的方向(X-、Y-、和Z-軸)。整體1-軸為吊架的水平軸,整體2-軸為豎直軸,整體3-軸垂直于桁架平面。對于類似這樣的二維問題,ABAQUS要求模型必須位于一個平面內,該平面平行于整體的1-2平面。

2.3.6 設置分析過程

現在,已經創建了裝配件,你可進入到Step(分析步)模塊來設置分析過程。在本模擬中,我們感興趣的是桁架的靜態響應,吊車桁架在中心點施加一個10kN的荷載,在左端完全約束,在右端滾軸約束(如圖2-4所示)。這是個單一事件,只需要單一分析步進行模擬。因此,整個分析由兩個步驟組成:

Ÿ 一個初始步(initial step),施加邊界條件約束桁架的端點。

Ÿ 一個分析步(analysis step),在桁架的中心施加集中力。

ABAQUS/CAE會自動生成初始步,但是用戶必須應用Step模塊自己創建分析步。在Step模塊中,也允許用戶指定在分析過程中任何步驟的輸出數據。

在ABAQUS中有兩類分析步:一般分析步(general analysis steps),可以用來分析線性或非線性響應,和線性攝動步(linear perturbation steps),只能用來分析線性問題。在ABAQUS/Explicit中只能使用一般分析步。在本模擬中,你可以定義一個靜態線性攝動步。關于攝動過程將在第11章“多步驟分析”中進一步討論。

創建一個分析步

應用Step模塊在初始分析步之后創建一個靜態的線性攝動步。

1. 在工具欄中的Module列表中,點擊Step進入Step(分析步)模塊。

Step模塊載入時光標會變為沙漏形狀。

2. 從主菜單欄中,選擇Step-->Create創建分析步。

顯示Create Step(創建分析步)對話框,它列出了所有的一般分析過程,和一個默認的分析步名稱為Step-1。

3. 將分析步名字改變為Apply load。

4. 選擇Linear perturbation(線性攝動)作為procedure type(過程類型)。

5. 在Create Step對話框的線性攝動過程列表中,選擇Static,Linear Perturbation(靜態線性攝動),并點擊繼續Continue。

顯示Edit Step(編輯分析步)對話框,默認設置靜態線性攝動步。

6. 在默認選擇的Basic(基礎)頁,在Description(描述)域里鍵入10kN Central load。

7. 點擊Other(其他)頁并查看它的內容;你可以接受對該步驟所提供的默認值。

8. 點擊OK創建了分析步,并退出Edit Step對話框。

設定輸出數據

有限元分析可以創建非常大量的輸出數據。ABAQUS允許用戶控制和管理這些輸出數據,從而只產生需要用來說明模擬結果的數據。從一個ABAQUS分析中可以輸出四種類型的數據:

Ÿ 結果輸出保存到一個中間二進制文件中,由ABAQUS/CAE應用于后處理。這個文件稱為ABAQUS輸出數據庫文件,文件后綴為.odb。

Ÿ 結果以打印列表的形式輸出到ABAQUS數據(.dat)文件中。僅在ABAQUS/Standard有輸出數據文件的功能。

Ÿ 重啟動數據用于繼續分析過程,輸出在ABAQUS重啟動(.res)文件中。

Ÿ 結果保存在一個二進制文件中,用于第三方軟件進行后處理,寫入到ABAQUS結果(.fil)文件。

在吊車桁架模擬中只用到這里的第一種輸出。關于數據(.dat)文件打印輸出的詳細討論,請參閱ABAQUS分析用戶手冊(ABAQUS Analysis User’s Manual)的第4.1.2節“Output to the data and results files”。

默認情況下,ABAQUS/CAE將分析結果寫入到輸出數據庫(.odb)文件中。每創建一個分析步,ABAQUS/CAE就默認生成一個該步驟的輸出要求。在ABAQUS分析用戶手冊中列出了默認寫入到輸出數據庫中的預選變量列表。如果接受默認的輸出,用戶不需要作任何事情。用戶可以使用Field output Requests Manager(場變量輸出管理器)來設置可能的變量輸出,這些變量來自整個模型或模型的大部分區域,它們以相對較低的頻率寫入到輸出數據庫中。用戶可以使用History output Requests Manager(歷史變量輸出管理器)來設置可能需要的輸出數據,它們以較高的頻率將來自一小部分模型的數據寫入到輸出數據庫中。例如,某一節點的位移。

對于本例,用戶將檢查對.odb文件的輸出要求并接受默認設置。

檢查.odb文件的輸出要求:

1. 從主菜單欄中選擇Output-->Field Output Requests-->Manager。

ABAQUS/CAE顯示Field Output Requests Manager(場變量輸出設置管理器)。管理器沿著對話框的左邊按字母排列出現有的變量輸出設置。沿著對話框的頂部按執行次序排列出所有分析步的名字。通過這兩個列表顯示了在每一個分析步中每一個輸出設置的狀態。

應用Field Output Requests Manager,你可以進行如下工作:

·選擇ABAQUS寫入輸出數據庫的變量。

·選擇ABAQUS生成輸出數據的截面點。

·選擇ABAQUS生成輸出數據的模型區域。

·改變ABAQUS將數據寫入數據庫的頻率。

2. 檢查ABAQUS/CAE生成的默認輸出請求,對于Static,Linear Perturbation已經創建的并命名為Apply load的分析步。

點擊列表中標有Created的單元格;單元格變成為高亮度顯示,與單元格有關的下面信息出現在管理器底部的列表欄中:

·在這個表中的分析步中所執行的分析過程類型。

·輸出設置變量列表。

·輸出設置的狀態。

3. 在Field Output Requests Manager的右邊,點擊Edit(編輯)查看輸出設置的更詳細信息。

出現了場變量輸出編輯器(field output editor),在對話框的Output Variables(輸出變量)區有一個文本框,它列出了所有將被輸出的變量。如果你改變輸出設置,通過點擊上面文本框中的Preselected defaults(初始默認),你總是能夠返回到默認的輸出設置。

4. 點擊每個輸出變量類名稱旁邊的箭頭可以清楚地看到哪些變量將被輸出。每個變量類標題旁邊的小方框使你看一眼是否輸出該類型的所有變量。若小方框填滿,表示輸出所有的變量,若小方框填滿一部分,則表示只輸出其中的某些變量。

基于顯示在對話框底部的選擇,在分析過程中,在模型中每個默認的截面點[1](section point)將要生成數據,并且在每一個增量步將其寫入輸出數據庫。

5. 由于你不希望對于默認的輸出設置做出任何修改,點擊Cancel(取消)關閉場變量輸出編輯器。

6. 點擊Dismiss(離開)關閉場變量輸出設置管理器。

注意:什么是Dismiss與Cancel按鈕的區別?Dismiss按鈕出現在包含只讀數據的對話框中。例如,Field Output Requests Manager允許你閱讀輸出設置,但是你要修改輸出變量的設置必須應用場變量輸出編輯器。點擊Dismiss按鈕直接關閉Field Output Requests Manager。反之,Cancel按鈕出現在允許你做出修改的對話框中,點擊Cancel按鈕關閉對話框但是不保存所修改的內容。

7. 從主菜單欄中通過選擇Output-->HistoryOutput Requests-->Manager用類似的方式可以查看歷史變量輸出設置,并打開歷史變量輸出編輯器(history output editor)。

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