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线性静力学分析实例

学号:p1******* 姓名:朱四海线性静力学分析实例1.1 问题的描述一部件结构如图1-1所示,一端面受固定约束,另一端A、B两点受相反方向切向力,求受载后的Mises应力、位移分布。

ν材料性质:弹性模量E=2e5,泊松比3.0=图1-1 部件模型1.2 启动ABAQUS启动ABAQUS有两种方法,用户可以任选一种。

(1)在Windows操作系统中单击“开始”--“程序”--ABAQUS 6.10 -- ABAQUS/CAE。

(2)在操作系统的DOS窗口中输入命令:abaqus cae。

启动ABAQUS/CAE后,在出现的Start Section(开始任务)对话框中选择Create Model Database。

1.3 创建部件在ABAQUS/CAE顶部的环境栏中,可以看到模块列表:Module:Part,这表示当前处在Part(部件)模块,在这个模块中可以定义模型各部分的几何形体。

可以参照下面步骤创建部件的几何模型。

(1)创建部件。

对于如上图1-1所示的部件模型,可以先画出二维截面,再通过拉伸得到。

步骤如下:单击左侧工具区中的(Create Part)按钮,或者在主菜单里面选择Part--Create,弹出如图1-2所示的Create Part对话框。

图1-2 Create Part对话框在Name(部件名称)后面输入ep2,Modeling Space(模型所在空间)设为3D,Shape选择Solid(实体),Type采用默认的Extrusion,在Approximate size里面输入600。

单击Continue...按钮。

(2)绘制部件二维截面图。

ABAQUS/CAE自动进入绘图环境,左侧的工具区显示出绘图工具按钮,视图区内显示栅格,视图区正中两条相互垂直的点划线即当前二维区域的X轴和Y轴。

二者相交于坐标原点。

选择绘图工具箱中的工具,窗口提示区显示Pick a center point for the circle--or enter X,Y(选择一个中心点的圆,或输入X,Y的坐标),如图1-3所示。

图1-3 输入圆心坐标输入圆上任意点坐标为(0,50),回车,第一个圆形就画出来了。

继续画第二个圆,圆心坐标为(0,0),圆上任意一点(0,40)。

利用工具,以及和工具画出部件的二维截图,如图1-4所示.图1-4 部件二维截图(3)由于前面操作中,已经选择了Extrusion类型,在上一步退出后,ABAQUS 即弹出“编辑基本拉伸”对话框。

在该窗口中,输入拉伸尺寸450,如图1-5所示。

然后单击OK按钮,视图区就出现了部件的结构图,如图1-6所示。

图1-5“编辑基本拉伸”对话框图1-6 形成的部件结构图(4)保存模型。

在下一步之前,单击窗口顶部工具栏中的按钮来保存所建立的模型。

键入希望保存的文件名,ABAQUS/CAE会自动加上后缀.cae。

用户还可以在主菜单中选择File--Save对所建立的模型进行保存操作。

此处把该部件取名为eq2。

1.4 创建材料和截面属性在窗口左上角Module(模块)列表中选择Property(特性)功能模块,按照以下步骤来定义材料。

(1)创建材料。

单击工具区左侧的(Create Material)按钮,或者在主菜单中选择Material--Create,弹出Edit Material对话框(也可以双击左侧模型树中的Material来完成此操作),如图1-7所示。

图1-7 Edit Material对话框在Name(材料名称)后面输入Steel,单击此对话框中的Mechanical(力学特性)--Elasticity(弹性)。

在数据表中设置Young’s Modulus(弹性模量)为2e5,Poisson’s Ratio (泊松比)为0.3,其余参数不变,单击OK按钮。

(2)创建截面属性。

单击左侧工具区的(Create Section)按钮,或者在主菜单中选择Section--Create,弹出Create Section对话框(也可以双击左侧模型树中的Section 来完成此操作),Name改为eq1Section,保持其他默认参数不变,单击Continue...按钮。

在弹出的Edit Section对话框(见图1-8)中,默认的参数(Material:Steel;Type:Solid,Homogeneous;Plane stress/strain thickness:1)不变,单击OK按钮。

图1-8 Edit Section对话框(3)给部件赋予截面属性。

单击左侧工具区中的(Assign Section)按钮,或者在主菜单中选择Assign--Section,单击视图区中的部件模型,ABAQUS/CAE以红色高亮显示被选中,在视图区单击鼠标中键,弹出Edit Section Assignment对话框,如图1-9所示,单击OK按钮。

图1-9 Edit Section Assignment对话框1.5 定义装配件整个分析模型是一个装配件,前面的Part功能模型中创建的各个部件将在Assembly 功能模块中装配起来。

具体的操作方式:在窗口左上角Module列表中选择Assembly(装配)功能模块。

单击左侧工具区的(Instance Part)按钮,在弹出的Create Instance对话框中,前面创建的部件自动被选中,默认参数为Instance Type:Dependent(mesh on part),单击OK 按钮。

1.6 设置分析步ABAQUS/CAE会自动创建一个初始分析步(Initial step),可以在其中施加边界条件,用户必须自己创建后续分析步(analysis step),用来施加载荷。

具体操作方法如下。

(1)在窗口左上角的Module列表中选择Step(分析步)功能模块。

单击左侧工具区的(Create Step)按钮,或者在主菜单中选择Step--Create(也可以直接单击左侧模型树中的Steps来完成此项操作)。

(2)在弹出的Create Step对话框中,在Name后面输入分析步的名称,此处将默认值Step-1改为loadeq2。

其余参数如图1-10 所示(Procedure type:General;选择Static General),单击Continue...按钮。

(3)图1-10 Create Step对话框(4)在弹出的Edit Step对话框(见图1-11)中,Description后面改为Load the top of the eq2,其余参数都保持默认值,单击OK按钮,完成操作。

图1-11 Edit Step对话框1.7 定义边界条件和载荷在窗口左上角的Module列表中选择Load(载荷)功能模块,定义边界条件和载荷。

(1)定义部件的边界条件单击工具区左侧的(Create Boundary Condition)按钮,在弹出的Create Boundary Condition对话框中(见图1-12),在Name后面输入Fixed,将Step设为Initial,其他为默认值,单击Continue...按钮。

图1-12 Create Boundary Condition对话框此时窗口底部的提示区信息变为Select regions for the boundary condition,选择部件左侧的面,ABAQUS/CAE以红色高亮度的显示选中的平面,在视图区中单击鼠标中键。

弹出的窗口如图1-13所示,选择ENCASTRE(U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3=0),单击OK 按钮,完成操作。

图1-13 Edit Boundary Condition对话框(2)施加载荷单击左侧工具区的(Create Load)按钮,创建load-1,Step设为loadeq2,单击Continue...按钮,在部件上选择受力点,单击,红色即为选中,点击鼠标中键,在弹出的Edit load对话框中输入CF2为50,单击OK按钮,完成操作(见图1-14、图1-15);同样方法创建load-2。

图1-14 Create Load对话框图1-15 Edit Load对话框(3)定义边界条件和施加载荷后的部件模型如图1-16所示。

图1-16定义边界条件和施加载荷后的模型1.8 划分网格在窗口左上角的Module列表中选择Mesh(网格)功能模块,在窗口顶部的环境栏中把Object选项设为Part:eq2,如图1-17所示,即为部件eq2划分网格,而不是为整个装配件划分网格。

图1-17 把划分网格的对象设置为Part:eq2(1)设置网格控制参数在主菜单中选择Mesh--Controls命令,或单击左侧工具区的(Assign Mesh Controls)按钮,弹出Mesh Controls(网格控制参数)对话框,将Element Shape(单元形状)设置为Hex,如图1-18所示,单击OK按钮。

图1-18 Mesh Controls对话框(2)设置单元类型单击左侧工具区的(Assign Element Type)按钮,或者在主菜单中选择Mesh--Element Type,弹出Element Type对话框,如图1-19所示。

图1-19 Element Type对话框单击Hex标签项,选择Reduced integration,对话框中就出现了C3D8R单元类型的信息提示。

其余参数采用默认值,单击OK按钮。

(3)设置种子在左侧工具区用鼠标单击(Seed Part)按钮,或者直接在主菜单中选择Seed--Part...,就会出现Global Seeds对话框,选择单元大小默认值:20,如图1-20所示,单击OK按钮。

图1-20 Global Seeds对话框(4)划分网格单击左侧工具区的(Mesh Part)按钮,或者在主菜单中选择Mesh--Part,窗口底部的提示区显示OK to mesh the part ?(为部件划分网格?),在视图区单击鼠标中键,或直接单击提示区中的Yes,得到如图1-21所示的网格。

图1-21 生成的网格(5)检查网格单击工具区中的Verify Mesh(检查模型)工具,在视图区选择部件,单击鼠标中键,弹出Verify Mesh对话框,如图1-22所示。

在Type栏内选择Analysis checks(分析检查),单击Highlight按钮,显示没有任何错误或警告信息。

图1-22 检查模型网格划分1.9 提交分析作业在窗口的左上角的Module列表中选择Job(分析作业)功能模块。

(1)创建分析作业单击左侧工具区的(Job Manager)按钮,或者在主菜单中选择Job--Manager,弹出Job Manager对话框,单击Create...(创建新的作业)按钮,在Name后面输入Deform,单击Continue...按钮,弹出Edit Job对话框,如图1-23所示,其他各参数保持默认值,单击OK按钮。

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