桥式吊架模型.docx
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桥式吊架模型.docx
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桥式吊架模型
用ABAQUS/CAE生成桥式吊架模型
一、问题描述:
以下图是一个起重机桥式吊架,吊架是一个简支的铰接桁架,左端为固定铰支座,右端是滚轴支承。
各杆件可绕节点自由转动。
桁架的离面运动已被约束、第一应用ABAQUS/Standard进行模拟,确信在结构中杆件的静位移和峰值应力,所施加的载荷为10kN,如以下图所示,然后再应用ABAQUS/Explicit进行模拟。
假设载荷是突然加到吊架上的,研究桁架的动态响应。
关于桥式吊架,需进入ABAQUS/CAE的一下功能模块并完成如下任务:
Part(部件)
绘制二维几何图形,并创建代表桁架的部件。
Property(特性)
概念材料参数和桁架的截面性质。
Assembly(装配)
装配模型
Step(分析步)
设置分析进程和输出要求。
Load(荷载)
对桁架施加载荷和边界条件。
Mesh(网格)
对桁架进行网格划分。
Job(作业)
生成一个作业并提交进行分析计算。
Visualization(可视化)
视察分析结果
二、画图步骤:
(一)、创建部件
一、运行软件,从主菜单条款当选择Part——Create命令来创建新的部件。
在弹出的CreatePart(创建部件)对话框时,命名为Frame,选定模型所在空间(modelingspace)为2D可变形体、类型(type)和大体特点(basefeature)为Wire,并设置部件的大致尺寸(approximatesize)为,单击Continue,退出CreatePart对话框。
二、通过概念独立点,利用画图工具箱左上方的CreateIsolatedpoint(创建独立点)工具开始绘制桁架的几何图形。
创建下面三个坐标点:
(,),(,)和(,)。
这些点代表了桁架底部节点的位置。
点击鼠标中间键退出创建独立点工具。
3、利用Createconstruction:
LineatanAngle(创建构造角度辅助线)工具在上一步上创建角度构造线。
选择角度构造线工具,的点,并单击鼠标左键即创建了一条构造线。
在提示区输入作为构造线与水平线之间的夹角,将光标移到坐标为(,);类似的能够在(,)和(,)构造另两条与水平线夹角为60°的角度构造线;在(,)和(,)两点别离创建两条与水平线夹角为120°的角度构造线。
4、在画图窗体中单击鼠标中间键子或单击提示区中的Done(完成),终止利用DeleteEntities工具环境。
五、创建几何线来概念桁架。
单击图标,用几何线连接点,最终图形如下图:
六、从提示区(靠近主窗口底部)单击Done退出画图环境。
7、保留。
从主菜单条当选择File——Save,显示SaveModelDarabaseAs(保留模型数据库为)对话框;在FileName(文件名)域内为新的模型键入名字,然后单击OK。
(二)、创建材料
一、在工具栏的模块Module列表当选择Property,进入到Property模块。
二、在主菜单栏当选择Material——Create,创建新的材料,显示EditMaterial(编辑材料)对话框。
3、取材料名为Steel。
Mechanical——Elasticity——Elastic,在相应的空格中别离键入杨氏模量和泊松比的值。
4、单击OK,退出材料编辑器。
(三)、概念和给予截面特性
概念桁架截面:
一、从主菜单栏当选择Section——Create,显示CreateSection(创建截面)对话框。
二、在CreateSection对话框中:
a.命名截面名称为FrameSection;
b.在Category(类别)表当选择Beam(梁);
c.在Tyepe(类型)当选择Truss(桁架);
e.单击continue。
显示EditSection(编辑界面)对话框。
3、在EditSection对话框中:
a.同意默许的Steel选择作为截面的Material(材料)属性。
b.在Cross——Sectionarea(横截面面积)格中填入的值;
c.单击OK。
将截面特性给予桁架的步骤:
1.在主菜单栏当选择Assign——Section。
2.选择整个部件作为应用截面赋值的区域;
3.在视区中单击鼠标中间键或单击提示区的Done按钮,表示同意所选择的几何形体。
显示AssignSection对话框,列出已经存在的截面。
4.同意默许的FrameSection的截面特性,并单击OK。
(四)、概念装配
1.在位于工具栏的Module列表中单击Assembly,进入装配模块;
2.从主菜单栏当选取Instance——Create,显示CreateInstance(创建实体)对话框;
3.在该对话框当选择Frame,并单击OK。
(五)、设置分析进程
应用Step模块在初始分析步以后创建一个静态的线性摄动步。
1.在工具栏中的Module列表中单击Step进入Step(分析步)模块;
2.从主菜单栏当选择Step——Create创建分析步。
显示CreateStep(创建分析步)对话框;
3.将分析步名字改成Applyload;
4.选择Linearperturbation(线性摄动)作为proceduretype(进程类型)。
5.在CreateStep对话框的线性摄动进程列表当选择Static,LinearPerturbation(静态线性摄动),并单击continue。
显示EditStep(编辑分析步)对话框,默许设置静态线性摄动步。
6.在默许选择的Basic(基础)页,在Description(描述)域里键入10kNCentralload。
7.单击Other(其他)页并查看其它内容。
8.单击Ok就创建了分析步,并退出EditStep对话框。
(六)、在模型上施加边界条件和载荷
对桁架施加边界条件:
1.在位于工具栏的Module列表中单击Load,进入Load(载荷)模块;
2.从主菜单栏当选择BC——Create,显示Createboundarycondition(创建边界条件)对话框。
3.在CreateBoundaryCondition对话框中:
a.将边界条件命名为Fixed;
b.从分析不到列表当选择Initial(初始步)作为边界条件起作用的分析步。
c.在Category(类型)列表中,同意Mechanical(力学)作为默许的类型选项;
d.在TypeforSelectedStep(选择步骤类型)列表当选择Displacement/Rotation(位移/旋转),并单击Continue。
4.在视图中,选择在桁架左下角的极点作为施加边界条件的区域。
5.单击Done按钮完成区域选择。
显示EditBoundaryCondition(边界条件)对话框。
6.在对话框中:
a.因为所有的平移自由均需要约束,应选中U1和U2;
b.单击OK就创建了边界条件并关闭对话框。
7.重复上述进程,在桁架右下角端点约束自由度U2,命名为Roller。
8.从主菜单当选择BC——Manager,ABAQUS/CAE显示BoundaryConditionManager(边界条件治理器)
9.单击Dismiss,关闭边界条件治理器。
在桁架上施加载荷
1.从主菜单栏选择Load——Manager,弹出LoadManager(载荷治理器)窗口。
2.在LoadManager的底部,单击Create按钮,弹出CreateLoad(创建载荷)对画框。
3.在CreateLoad对话框;
a.命名载荷为Force;
b.从分析步列表当选择ApplyLoad作为施加载荷的分析步;
c.在Category(类型)列表中,同意Mechanical(力学)作为默许类型选项;
d.在TypeforSelectedStep(选择分析步类型)列表中,同意默许选项ConcentratedForce(集中力);
e.单击Continue。
4.选择桁架底部中点的极点作为载荷施加区域。
并单击Done完成选择区域。
5.在弹出的EditLoad(编辑载荷)对话框中:
a.在CF2处输入量值;
b.单击OK即创建了加载并关闭对话框。
6.检查LoadManager窗口并注意到在ApplyLoad分析步中新载荷Created(被激活)。
7.单击Dismiss按钮,关闭对话框。
(七)、模型的网格划分
设置ABAQUS单元类型
1.在Modual列表中单击Mesh,从主菜单栏当选择Mesh——elementtype。
2.选中整个桁架,作为设置单元类型的区域,完成后在提示区单击Done,弹出单元类型对话框。
3.在对话框当选择如下:
Standard(标准)作为ElementLibrary(单元库)选项(默许);
Linear(线性)作为GeometricOrder(几何阶次)选择项(默许);
Truss(桁架)作为单元的Family(单元族)选择项。
4.单击OK设定单元类型,并关闭对话框。
单击Done,终止进程。
生成网格
第一在部件实体的边界“撒种子”(seeds),然后对部件实体划分网格。
基于希望取得的单元尺寸或沿着每条边上划分的单元数量,用户选择种子数量,而且ABAQUS/CAE会尽可能的在种子处布置网格的节点。
关于本例。
用户只需在每根杆上成立一个单元。
撒种子和划分网格;
1.从主菜单栏当选择Seed——Instance,在部件实体上撒种子。
2.在提示区,指定单元尺寸为,然后单击【Enter】
3.在视区中单击鼠标中间键,同意当前的种子散布。
4.从主菜单栏中,选择Mesh——Instance,对部件实体划分网格。
5.单击Yes。
(八)、创建分析作业、检查模型并运行分析
在Job模块当选择Job——Manager(作业治理器),完成作业概念后,生成作业并提交;当数据检察分析完成和没有错误信息后,那么运行分析计算。
为此
(九)、用ABAQUS/CAE进行后处置
此刻,用户将显示未变形的模型形状,并利用画图选项显示图中节点和单元编号。
(十)、生产变量数据报告
*******************************************************************************
FieldOutputReport,writtenTueJul1308:
55:
172020
Source1
---------
ODB:
C:
/Temp/
Step:
Applyload
Frame:
Increment1:
StepTime=
Loc1:
Integrationpointvaluesfromsource1
Outputsortedbycolumn"ElementLabel".
FieldOutputreportedatintegrationpointsforpart:
PART-1-1
ElementInt
LabelPt@Loc1
-------------------------------------------------
11+06
21+06
31+06
41+06
51+06
61+06
71+06
Total0.
********************************************************************************
FieldOutputReport,writtenTueJul1308:
56:
552020
Source1
---------
ODB:
C:
/Temp/
Step:
Applyload
Frame:
Increment1:
StepTime=
Loc1:
Integrationpointvaluesfromsource1
Outputsortedbycolumn"ElementLabel".
FieldOutputreportedatintegrationpointsforpart:
PART-1-1
ElementInt
LabelPt@Loc1
-------------------------------------------------
11+06
21+06
31+06
41+06
51+06
61+06
71+06
Total0.
*******************************************************************************
FieldOutputReport,writtenTueJul1308:
57:
452020
Source1
---------
ODB:
C:
/Temp/
Step:
Applyload
Frame:
Increment1:
StepTime=
Loc1:
Nodalvaluesfromsource1
Outputsortedbycolumn"NodeLabel".
FieldOutputreportedatnodesforpart:
PART-1-1
Node
Label@Loc1@Loc1
-------------------------------------------------
1
2
3
4
50.
Total
*******************************************************************************
FieldOutputReport,writtenTueJul1308:
58:
212020
Source1
---------
ODB:
C:
/Temp/
Step:
Applyload
Frame:
Increment1:
StepTime=
Loc1:
Nodalvaluesfromsource1
Outputsortedbycolumn"NodeLabel".
FieldOutputreportedatnodesforpart:
PART-1-1
Node
Label@Loc1@Loc1
-------------------------------------------------
10.0.
20.0.
30.+03
40.0.
5+03
Minimum0.
AtNode54
Maximum0.+03
AtNode45
Total+03
(十一)、应用ABAQUS/Explicit从头运行一样的分析
这一次关切的是吊车桁架在中心突然施加一样载荷的动态响应,在运行前,将已经存在的模型复制成新的模型,命名为Explicit。
然后对那个Explicit模型进行所有响应的修改。
在从头提交作业之前,需要将静态(static)分析步修改成显示动态(explicitdynamic)分析步,并修改输出要求和材料概念和单元库。
对动态分析结果进行后处置
在由ABAQUS/Standard完成的静态线性摄动分析中,已经查看了变形形状和应力、位移和支座反力的输出。
关于ABAQUS/Explicit的分析,类似的查看变形形状和生成变量数据报告。
由于这是一个瞬时、动态分析,因此还必需查看由加载引发的振动响应。
通过模型变形形状的时刻历时动画和桁架底部中心节点的位移历史曲线,能够查看这种响应。
利用存储在输出数据库(.odb)中的历史变量或场变量数据,能够创建X-Y曲线图(如以下图所示)
图为桁架中心处的竖向位移
如下为生成的记事本内容:
*Heading题目
**Jobname:
FrameExplicitModelname:
Model-1工作名称
**Generatedby:
Abaqus/CAEVersion
*Preprint,echo=NO,model=NO,history=NO,contact=NO
**
**PARTS创建部件
**
*Part,name=Part-1
*Node
1,,
2,,
3,1.,0.
4,0.,0.
5,-1.,0.
*Element,type=T2D2
1,1,2
2,3,2
3,4,1
4,4,3
5,2,4
6,1,5
7,5,4
*Nset,nset=_PickedSet2,internal,generate
1,5,1
*Elset,elset=_PickedSet2,internal,generate
1,7,1
**Section:
FrameSection
*SolidSection,elset=_PickedSet2,material=Steel
*EndPart
**
**
**ASSEMBLY装配部件
**
*Assembly,name=Assembly
**
*Instance,name=Part-1-1,part=Part-1
*EndInstance
**
*Nset,nset=_PickedSet4,internal,instance=Part-1-1
5,
*Nset,nset=_PickedSet5,internal,instance=Part-1-1
3,
*Nset,nset=_PickedSet6,internal,instance=Part-1-1
4,
*Nset,nset=Center,instance=Part-1-1
4,
*EndAssembly
**
**MATERIALS概念材料
**
*Material,name=Steel
*Density
7800.,
*Elastic
2e+11,
**
**BOUNDARYCONDITIONS边界条件设定
**
**Name:
RollerType:
Displacement/Rotation边界名称Roller
*Boundary
_PickedSet5,2,2
**Name:
fixedType:
Displacement/Rotation边界名称fixed
*Boundary
_PickedSet4,1,1
_PickedSet4,2,2
**----------------------------------------------------------------
**
**STEP:
Applyload分析步
**
*Step,name="Applyload"概念分析步名称
10kNcentralload,suddenlyapplied
*Dynamic,Explicit
*BulkViscosity
**
**LOADS载荷
**
**Name:
ForceType:
Concentratedforce
*Cload
_PickedSet6,2,-10000.
**
**OUTPUTREQUESTS
**
*Restart,write,numberinterval=1,timemarks=NO
**
**FIELDOUTPUT:
F-Output-1输出
**
*Output,field,variable=PRESELECT
**
**HISTORYOUTPUT:
H-Output-1历史输出
**
*Output,history,frequency=1
*NodeOutput,nset=Center
U1,U2,U3,UR1,UR2,UR3
*EndStep
三结果分析问题的讨论
ABAQUS/Ssandard必需进行迭代才能确信非线性问题的解答,而ABAQUS/Explicit通过由前一增量步显式地前动推动力学状态,确信解答无需进行迭代,应用显示方式,即便关于一个给定的可能需要大量的时刻增量步的分析,若是一样的分析应用ABAQUS/Standard亦需要大量的迭代,应用ABAQUS/Explicit进行分析可能更为有效地。
关于一样的模拟,ABAQUS/Explicit的里一个有点确实是它需要的磁盘空间和内存远远小于ABAQUS/Standard,从两个程序计算本钱的角度来看,节省大量的磁盘空间和内存使得ABAQUS/Explicit更具有吸引力。
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