hm与abaqus联合仿真经典流程.doc
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hm与abaqus联合仿真经典流程.doc
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模型中考虑了材料、几何的非线性、接触和Tie连接,所有设置都在HM中完成,输出inp文件后可以直接在Abaqus中计算。
尤其注意在HM6.0中利用宏菜单中的AbaqusContactManager来定义接触、Tie连接等问题。
欢迎大家批评指正。
同时该算例仅仅是一个step的,如果哪位能将其扩展到多个step,还会给以积分奖励。
再加一些步骤说明:
问题描述:
如下图所示模型,模型整体分为三部分,黄色的tube、深蓝色的holder和浅蓝色的welded_part。
其中tube和holder部分属于接触,而holder和welded_part两部分的连接属于焊接,这里采用Abaqus中的Tie连接方式。
最后固定welded_part的一端,而在tube的一端施加一个扭矩,为了保证不发生刚体位移,在tube的另一端施加一个止推的约束。
定义ABAQUS模板:
在Geom页面上选择userprof…,从弹出菜单中选择ABAQUS,然后选择Standard3D。
为保证问题具有一般性,对上述模型划分的网格在连接的部分均保证网格不对齐,在宽度和圆周上均采用了不同的网格密度。
单元类型的设置:
因为涉及接触问题,所以模型中的实体单元均采用Abaqus中的C3D8R减缩积分单元,单元类型的选择请参考Abaqus使用手册。
在HyperMesh中改变单元类型的步骤如下:
1. 在1D、2D和3D的任何一个页面中点击elemtypes。
2. 选择2d&3d子面板,根据单元的结构选择单元类型,在这个例子中点击hex8,从弹出菜单中选择C3D8R。
3. 选中要更新单元类型的单元,这里选择bycollector(选择所有三个comps)。
4. 点击update。
5. 如果需要察看现有任意一个单元的类型,在永久菜单上点击card,将操作对象设为elem,选择单元后点击edit。
就可以看到单元的类型。
材料的设定:
材料非线性的考虑,为了简化问题,所有三个部分均采用相同材料steel。
在HyperMesh中的设置过程如下:
1. 在collector面板中选择create子面板。
2. 将选择开关设为mats,将名称设为steel,对其采用ABAQUS_MATERIAL的cardimage。
3. 点击create/edit。
(对已有的模型可以在cardimage子面板中使用edit来察看相应的mats。
)
4. 在下层菜单中选择要考虑的参数,必要时拖动左边的滚动条。
在这个例子中选择Density、Elastic和Plastic三个选项。
5. 可以看到在上层菜单中出现了上述三个选项的输入框,在这里可以为其输入数值。
6. 在Density
(1)中输入7.83E-9(采用ton-mm-s的单位制)。
7. 在E
(1)和NU
(1)中分别输入2.07E5和0.3。
如果需要改变Elastic的类型,可以在下层菜单中点击TYPE的选择开关来设置,这里选择ISOTROPIC。
8. 利用表格输入塑性材料的屈服应力和塑性应变曲线。
表格的行数可以在下层菜单中的PLASTICDATACARDS中输入,这里设为5。
由于不考虑材料硬化,在下层菜单中的Hardening中选择NOHARDENING。
9. 由于第八步的设置,在上层菜单中的PLASTIC下面出现了一个五行的表格,在其中填入相应的曲线数值,这里采用的数值是随意选择的,仅供参考。
注意所有屈服应力的数值必须大于0,塑性应变的第一行数值必须为0(由Abaqus规定)。
10. 点击return确认上述设置。
定义接触
定义tube和holder之间的接触,如图所示,holder部分网格较粗,设定其内环表面为主面,tube部分网格较细,设定其为从面。
设定过程如下:
1. 在宏菜单上点击Abaqus进入ABAQUS的宏菜单。
2. 点击ContactManager。
在当前模型中的所有接触和Tie连接的内容都可以在这里通过Edit…来察看和修改。
接下来的教程用来指导接触对的创建过程。
3. 在ABAQUSContactManager的弹出菜单中选择Surface子菜单,定义接触面。
首先定义主面master,然后定义从面slave。
4. 在HyperMesh的主窗口中使用永久菜单上的disp面板只显示holder部分的网格。
5. 点击New…。
在弹出菜单中输入名称master,选择Elementbased,选择一个颜色后,点击create。
6. 因为接触面master是holder部分的内表面,而holder是3D实体单元,所以接触面应当选择实体单元的外表面。
所以在DefineSurfacefor:
中选择,3DSolid,gasket。
7. 在SelectElements:
下面点击Element,通过bycollector方式选择holder的所有单元。
点击proceed。
8. 在Selectfacesby:
下面选择Nodesonface模式。
9. 点击Nodes。
在holder内环表面的任意一个单元外表面上选择三个节点。
点击proceed。
10. 现在ContactManager如下图所示。
11. 点击Add。
现在master这个接触面如下图所示。
12. 重复上述步骤4-11,完成接触面slave的创建。
选择tube部件的外表面。
选择后的结果如下页图所示。
13. 定义好接触面以后,接下来定义接触面之间的接触对,在定义这个ContactPair之前,首先需要定义接触属性。
在ContactManager中选择SurfaceInteraction。
点击New…。
14. 设定名称contact1,点击create…。
15. 在Define窗口中选择Surfacebehavior,这里暂时不考虑摩擦和阻尼。
16. 在Surfacebehavior中做出如下设置
17. 点击OK。
18. 现在可以定义ContactPair。
选择Interface页面。
点击New…。
19. 定义名称为contact,选择类型为ContactPair,点击create…。
20. 在Define中做出如下设置。
可以在Parameter中将这个接触类型设置为小滑动(smallsliding)。
21. 点击OK完成对接触的定义。
定义Tie连接
定义如下图的Tie连接的过程与定义接触的过程类似。
区别在于不需要定义SurfaceInteraction,而在创建Interface的时候要将类型设为Tie。
在本模型中Tie连接的主面和从面分别被设为Tie_master和Tie_slave。
对Tie连接的属性定义在Interface中的Parameter菜单中进行,具体参数的定义请参考Abaqus使用手册
定义约束
1. 在collector面板中创建名为constraints的loadcols,将其cardimage设为INITIALCONDITION。
2. 在BCs页面中点击constraints面板。
3. 选择如下图所示的节点。
4. 约束这些节点的1、2和3三个方向上的自由度
5. 在tube上靠近holder这一端,选择如下图所示的节点。
6. 约束其3方向的自由度,其他自由度放开
定义扭矩
1. 定义名为forces的loadcols,将其cardimage设为History。
2. 在BCs页面上点击forces面板。
3. 在tube的另一端创建如下图所示的两个反方向力
定义LoadSteps
首先为了在HyperView和HyperMesh中的后处理,需要Abaqus计算出.fil文件。
在BCs里面的outputblock中创建一个输出控制,要求输出节点位移、单元应力、约束反力和接触应力等相关结果,各参数的含义请参考Abaqus手册。
在本例中,创建一个名为standard的outputblock。
在loadsteps中创建一个step1,在loadcols中选择constraints和forces,在outputblock中选择刚才创建的standard。
在编辑step1的时候,需要为其指定如下的stepparameters。
Name——step的名称
Nlgeom——几何非线性
在AnalysisProcedure中指定这次分析为Static。
其它选项可以视情况而定。
输出*.inp文件
在HyperMesh的file面板中输出*.inp文件。
该文件可以直接用于Abaqus计算
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