悬臂梁有限元ABAQUS线性静力学分析实例Word文档下载推荐.docx

悬臂梁有限元ABAQUS线性静力学分析实例Word文档下载推荐.docx

《悬臂梁有限元ABAQUS线性静力学分析实例Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《悬臂梁有限元ABAQUS线性静力学分析实例Word文档下载推荐.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

（2）在操作系统的DOS窗口中输入命令：

abaquscae。

启动ABAQUS/CAE后，在出现的StartSection（开始任务）对话框中选择CreateModelDatabase.

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悬臂梁的几何模型。

（1）创建部件。

对于如图1—1所示的悬臂梁模型，可以先画出梁结构的二维截面（矩形），再通过拉伸得到。

单击左侧工具区中的（CreatePart）

按钮,或者在主菜单里面选择Part--Create，弹出如图1-2所示的CreatePart对话框。

图1-2CreatePart对话框

在Name（部件名称）后面输入Beam，ModelingSpace（模型所在空间）设为3D，Shape选择Solid（实体）,Type采用默认的Extrusion，在Approximatesize里面输入300。

单击Continue。

..按钮.

注意:

如果无法输入字符，原因可能是当前正处于中文输入法的状态，应切换到英文输入法。

（2）绘制矩形。

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Pickastartingcornerfortherectangle-—orenterX，Y（选择矩形的一个角点，或输入X,Y的坐标），如图1-3所示.

图1-3输入点坐标

输入矩形的第一个点得坐标为（—100，10），移动光标选择与该店相对的点得坐标为（100，-10）,单击鼠标左键，矩形就画出来了。

如果在绘制过程中操作有误，可以单击绘图工具箱的撤销工具

来撤销上一步操作,也可以使用删除工具

来删除错误的几何图形，具体操作步骤入校所示.

a单击绘图工具箱中的删除工具

。

b在所绘图形中选择要删除的线或者图形，ABAQUS/CAE以红色高亮显示被选中的对象。

提示：

如果想删除多个对象，可以在单击此对象的同时按住Shift键，或者按住鼠标左键不放，在视图区中画出一个矩形框，选中矩形框中的对象。

如果想取消对某对象的选择,可以在单击此对象的同时按住Ctrl键。

c在视图区单击鼠标中键，或者单击提示区中的Done按钮，结束对删除工具

的使用。

d根据需要，重复a、b、c步骤。

注意：

在确认结束某一步操作的时候，一般总是在视图区中单击鼠标中键，或者单击窗口底部提示区的Done按钮（完成），一下不再赘述。

（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30，如图1—4所示.然后单击OK按钮，视图区就出现了悬臂梁的结构图，如图1-5所示。

图1—4“编辑基本拉伸”对话框

图1—5形成的悬臂梁结构图

（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对所建立的模型进行保存操作。

此处把该部件取名为beam。

说明:

ABAQUS/CAE不会自动保存模型的数据，用户每隔一段时间自己保存模型。

如果由于意外造成系统死机或者无法自动退出ABAQUS/CAE，下次启动时就会显示自动恢复的对话框,选择Yes就可以自动恢复尚未保存的数据，但是有时会因为恢复文件中存在错误,出现自动恢复失败，所以建议用户养成经常保存模型的习惯。

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

（CreateMaterial）按钮，或者在主菜单中选择Material-—Create，弹出EditMaterial对话框（也可以双击左侧模型树中的Material来完成此操作）,如图1-6所示。

图1—6EditMaterial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’sModulus（弹性模量）为2e3，Poisson’sRatio（泊松比）为0.3，其余参数不变，如图1—7所示，单击OK按钮.

图1-7输入弹性模量和泊松比

说明：

在ABAQUS/CAE中，如果希望修改或撤销已经完成的操作，可以在窗口左侧的模型树中找到此操作,在上面单击鼠标右键，选择Edit或者Delete。

在绘制二维平面图时,可以单击绘图工具箱中的

按钮来撤销上一步操作。

（2）创建截面属性.单击左侧工具区的

（CreateSection）按钮，或者在主菜单中选择Section-—Create,弹出CreateSection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BeamSection，保持其他默认参数不变，单击Continue...按钮。

在弹出的EditSection对话框（见图1—8）中，默认的参数（Material:

Steel；

Type:

Solid,Homogeneous;

Planestress/strainthickness:

1）不变，单击OK按钮.

图1-8EditSection对话框

（3）给部件赋予截面属性。

单击左侧工具区中的

（AssignSection）按钮，或者在主菜单中选择Assign-—Section，单击视图区中的悬臂梁模型，ABAQUS/CAE以红色高亮显示被选中，在视图区单击鼠标中键，弹出EditSectionAssignment对话框，如图1-9所示，单击OK按钮。

图1-9EditSectionAssignment对话框

ABAQUS/CAE不把材料属性直接赋予单元或者几何实体，而是首先在截面属性（Section）中定义材料特性,再为每个部件赋予相应的截面属性。

ABAQUS/CAE推荐的建模方法是把整个数值模型（如材料、载荷、边界条件等）都直接定义在几何模型上,而不是像其他前处理器一样定义在单元或者节点上，这样在修改网格时不必重新定义材料和边界条件等模型参数。

这样在处理复杂问题时，可以首先简单地划分粗网格，得到初步的模型结果,然后再适当的区域细化网格。

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

（InstancePart）按钮，或者在主菜单中选择Instance-—Create（也可以直接单击左侧模型树中的Assembly左侧的+号，然后双击其下一层的Instance来完成此项操作）。

在弹出的CreateInstance对话框中（见图1—10），前面创建的部件beam自动被选中，默认参数为InstanceType：

Dependent（meshonpart）,单击OK按钮。

6设置分析步

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

具体操作方法如下。

图1—10CreateInstance对话框

（1）在窗口左上角的Module列表中选择Step（分析步）功能模块。

（CreateStep）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CreateStep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loadbeam。

其余参数如图1—11所示（Proceduretype：

General；

选择StaticGeneral），单击Continue...按钮。

图1-11CreateStep对话框

（3）在弹出的EditStep对话框（见图1-12）中，Description后面改为Loadthetopofthebeam，其余参数都保持默认值，单击OK按钮,完成操作。

图1—12EditStep对话框

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施加载荷

（CreateLoad）按钮，或在主菜单中选择Load--Create（也可以直接单击左侧模型树中的Loads来完成此项操作）。

在弹出的CreateLoad对话框中（见图1—13）,在Name后输入Pressure；

将TypesforSelectedStep（所选分析步的载荷类型）设为Pressure（单位面积上的压力），Step设为loadbeam，单击Continue.。

.按钮.

图1-13CreateLoad对话框

此时窗口底部的提示区信息变为Selectsurfacesfortheload，单击悬臂梁的上表面,ABAQUS/CAE以红色高亮显示所选中的表面，在视图区中单击鼠标中键.在弹出的EditLoad对话框（见图1—14），在Magnitude后面输入压力103,然后单击OK按钮.施加载荷后的悬臂梁模型如图1-15所示。

图1—14EditLoad对话框

图1-15施加载荷后的模型

载荷类型Pressure的含义是单位面积上的力，正值表示压力,负值表示拉力。

2定义悬臂梁左侧的固支约束

（CreateBoundaryCondition）按钮，或者在主菜单中选择BC——Create（也可以直接单击左侧模型树中的BCs来完成此操作）。

在弹出的CreateBoundaryCondition对话框中（见图1-16），在Name后面输入BC-2，其余参数都保持默认值,单击Continue。

.。

按钮。

图1-16CreateBoundaryCondition对话框

此时窗口底部的提示区信息变为Selectregionsfortheboundarycondition，选择悬臂梁左侧的面，ABAQUS/CAE以红色高亮度的显示选中的平面，如图1-17

所示，在视图区中单击鼠标中键。

图1-17选择施加边界条件的悬臂梁模型

图1-18EditBoundaryCondition对话框

施加边界条件时，要准确地选中要选择的边界面.如果发现单击后悬臂梁其他部分的面被ABAQUS/CAE红色高亮度显示，说明刚才选中了显示的位置.这时应重新单击正确的位置。

提示:

为了更好的选中位置，可以借助菜单栏下的工具栏中的（RotateView）按钮把悬臂梁旋转到合适的位置，单击鼠标中键。

再根据窗口下面提示区的提示，在旋转后的模型中选中需要施加边界条件的面.

在弹出的EditBoundaryCondition对话框中（见图1—18），在ENCASTRE前的方框中打钩，单击OK按钮，结果如图1-19所示。

图1—19创建边界条件后的悬臂梁模型

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:

beam，如图1-20所示，即为部件beam划分网格,而不是为整个装配件划分网格。

图1—20把划分网格的对象设置为Part:

beam

如果没有选择对部件划分网格，而是按照默认选项来对整个装配件划分网格，接下来的操作就会出现错误信息。

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

（AssignMeshControls）按钮，弹出MeshControls（网格控制参数）对话框，将ElementShape（单元形状）设置为Hex，Technique设置为Structured，如图1-21所示，单击OK按钮.

图1—21MeshControls对话框

2设置单元类型

（AssignElementType）按钮，或者在主菜单中选择Mesh-—ElementType，弹出ElementType对话框，如图1—22所示。

图1—22ElementType对话框

单击Hex标签项,选择Incompatiblemodest，对话框中就出现了C3D8I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

（SeedPart）按钮，或者直接在主菜单中选择Seed——Part.。

.,就会出现GlobalSeeds对话框，选择单元大小默认值:

10，如图1—23所示，单击OK按钮。

图1-23GlobalSeeds对话框

4划分网格

（MeshPart）按钮，或者在主菜单中选择Mesh——Part，窗口底部的提示区显示OKtomeshthepart？

（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—24所示的网格.

图1—24生成的网格

本例题的目的是通过一个简单的模型，让用户初步了解ABAQUS/CAE的建模方法，因此使用了比较简单的网格划分方法,得到的网格比较粗糙，计算得出的悬臂梁固定端处的应力结果将不会太准确。

如果希望更准确地分析此悬臂梁受均布载荷的问题，可以进一步细化网格。

5检查网格

单击工具区中的VerifyMesh（检查模型）工具

，在视图区选择悬臂梁部件，单击鼠标中键，弹出VerifyMesh对话框，如图1—25所示.在Type栏内选择Analysischecks（分析检查）,单击Highlight按钮，显示没有任何错误或警告信息.

图1—25检查模型网格划分

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

（JobManager）按钮，或者在主菜单中选择Job-—Manager，弹出JobManager对话框，如图1-26所示，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EditJob对话框，如图1-27所示，将Description设为Cantileverbeam，其他各参数保持默认值，单击OK按钮。

图1-26JobManager对话框

图1-27EditJob对话框

2提交分析

在JobManager对话框中单击Submit（提交分析）按钮.看到对话框中的Status（状态）提示依次变为Submitted，Running和Completed，这表明对模型的分析已经完成.单击此对话框中的Results（分析结果）按钮，自动进入Visualization模块。

如果Status提示变为Aborted（分析失败），说明模型存在问题，分析已经终止。

可以单击对话框中的Monitor（监视器）来检查错误信息，然后检查前面各个建模步骤是否都已经准确完成,更正错误后，重新提交分析。

在ABAQUS/CAE对话框的底部常常可以看到两个按钮:

Dismiss和Cancel，他们的作用都是关闭当前对话框，二者的区别在于:

Dismiss按钮出现在包含只读数据的对话框中;

Cancel按钮出现在允许作出修改的对话框中,单击Cancel按钮可以关闭对话框，而不保存所修改的内容。

10后处理

看到窗口左上角的Module列表已经自动变成Visualization功能模块，在视图区显示出模型未变形时的轮廓图.

1显示未变形图

（PlotUndeformedShape）按钮，或者在主菜单中选择Plot——UndeformedShape，显示出未变形的网格模型，如图1—28所示。

图1-28未变形的网格模型

2显示变形图

（PlotDeformedShape）按钮，或者在主菜单中选择Plot——DeformedShape，显示出变形后的网格模型，如图1-29所示。

图1—29变形后的网格模型

单击窗口右下角的DeformedShapeOptions，在弹出的对话框中选择Superimposeundeformedplot（覆盖未变形图），单击OK按钮,看到变形图和未变形图的模型一起显示出来。

3显示云纹图

（PlotContoursonDeformedShape）按钮，或者在主菜单中选择Plot—-Contours，显示出Mises应力的云纹图，如图1-30所示。

图1—30变形后的Mises应力分布

4显示动画

单击左侧工具区的（Animate：

ScaleFactor）按钮，可以显示缩放系数变化时的动画，再次单击此图标即可停止动画。

5显示节点的Mises应力值

单击窗口顶部工具栏中的

（QueryInformation）按钮，或者在主菜单中选择Tools——Query（查询），在弹出的Query对话框（见图1—31）中，选择Probevalues（查询值），然后单击OK按钮。

图1—31查询分析结果

在弹出的ProbeValues对话框（见图1-32）中，将Probe（查询对象）设为Nodes，选中S，Mises,然后将鼠标移至悬臂梁的任意位置处，此节点的Mises应力就会在ProbeValues对话框中显示出来。

6查询节点的位移

在ProbeValues对话框中单击FieldOutput,弹出FieldOutput对话框，如图1—33所示，当前的默认输出变量是Name：

S（名称：

应力）、Invariant：

Mises（变量：

Mises应力）。

图1-32ProbeValues对话框

将输出变量改为Name：

U（名称:

位移）、Component：

U2（变量：

在方向3上的位移），单击OK按钮,此时云纹图变成对U2的结果显示，如图1—34所示。

将鼠标移至所关心的节点处，此处的U2就会在ProbeValues对话框中显示出来,如图1-35所示，单击Cancel可以关闭此对话框。

图1—33选择方向2上的变形U2作为当前的显示结果

图1-34云纹图：

方向U2上的变形

图1—35显示数值：

节点243处在方向2上的位移U2

11退出ABAQUS/CAE

至此,对此例题的完成分析过程已经完成。

按钮来保存模型,然后单击窗口右上方的

按钮，或者在主菜单中选择,退出ABAQUS/CAE.