5Abaqus中的分析步-接触-载荷解析

ABAQUS/CAE中的分析步、接触和载荷第五讲Copyright2007DassaultSystèmesCopyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE概述•分析步•接触•载荷、边界条件和初始条件•习题5a：定义分析步、接触、边界条件和载荷—绞模型•习题5b：定义分析步、接触、边界条件和载荷—卡箍和挡片模型分析步Copyright2007DassaultSystèmesCopyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE分析步•分析步模块有下面四个用途：1.定义分析步（包括分析类型、增量步设置、大变形开关等）。2.指定输出需求（包括场变量输出和历程变量输出）。3.指定自适应网格划分（ALE自适应分网技术）。4.指定分析控制（包括通用求解控制和求解器控制）。Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAEStep3=Naturalfrequencyextraction分析步•分析步•分析步为描述模拟历程提供了一种方便的途径。•分析的结果取决于事件的顺序。•比如：下图中的弓和箭。整个分析过程包括四个分析步：Step1:预拉伸弓弦(静态响应)。Step2:拉弓(静态响应)。Step3:为加载的系统提取自然频率。Step4:放开弓弦(动态响应)。Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE分析步•在ABAQUS/CAE中定义分析步GeneralproceduresAbaqus/ExplicitproceduresLinearproceduresCopyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE分析步替换•任何分析步都可以用其它分析步替换•必需满足分析步的先后顺序。•ABAQUS/CAE将保留载荷、边界条件、接触等属性。分析步Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE分析步抑制•任何分析步都可以抑制•可以灵活地对模型进行分析（如评价不同的模型设置）•在该分析步中创建的属性不参与分析分析步Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE输出•输出•ABAQUS/Viewer将使用输出数据库（*.odb）•对于Python和C++保留了API接口，可以用于外部的后处理（比如，在ABAQUS/Viewer中添加显示数据）。•两种类型的输出数据：场和历程数据。•场数据用于绘制模型的变形、云图和X–Y绘图。•历程数据用于X–Y绘图。Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE输出输出可以被限制到模型的指定区域可以控制输出的频率预选的输出包括指定分析过程最常用的输出变量Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE输出•模型中定义的输出要求延续到随后的分析步中。•在随后的分析步中输出请求可以被修改。场输出管理器Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE输出•重启动(.res)文件需求：•包含所有相关的输出量，用户只可以控制输出的频率。•重启动文件包含所有继续分析所需的信息，因此，它们可能非常大。•用于重新启动停止的分析过程。•可能引起程序终止的原因包括—硬盘空间不足、断电、正常和非正常的分析结束、非线性分析不收敛等。•用于在ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit之间传递数据。Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE分析控制•分析控制•为ABAQUS/Explicit分析定义自适应网格区域、自适应网格约束以及自适应网格控制。•指定求解器相关设置。•指定通用求解控制，用于控制ABAQUS中的收敛控制参数和时间积分精度算法。•分析诊断•为接触、塑性、残值和求解器提供细节的诊断信息。•在分析步中监控选定的自由度。•可以在分析过程中有效的显示求解历程,为求解过程提供简单指示。•选定某节点的某个自由度，指定输出频率。Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE分析控制•比如，在结构突变分析过程中，选定薄板拱形结构的中点进行监控。JobMonitor视图在分析过程中自动创建并更新。接触Copyright2007DassaultSystèmesCopyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE接触•利用相互作用模块定义并管理以下信息：•模型区域之间或模型区域同它周围环境之间的各种相互作用关系、约束、连接件等。相互作用约束热接触通用接触和接触对接触绑定约束热膜条件自接触XFEM裂纹扩展循环对称约束刚体约束显示体约束耦合约束对环境的辐射热接触弹性基础MPC多点约束激励器/传感器壳-实体耦合约束嵌入区域约束Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE接触•例如：壳到实体的耦合•将壳边同实体表面进行耦合。Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE接触•连接件•允许在装配件内的两个点之间或装配件中的点和地面之间定义连接；•连接器经常同显示体一起使用；•连接件多用于多体动力学仿真分析；•显示体•显示体的目的是可视化，而不是用于分析；•通过相连的点控制运动；•在求解器中不添加额外费用；•不需要划分网格；Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE接触Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE接触•为什么要定义接触？•只有在相互作用模块中定义接触后，ABAQUS才能识别装配件中不同区域之间的接触关系。•两个表面物理上的接近不足以建立表面之间的接触关系。•接触与装配件模块中的接触定位约束是不相关的。•接触定位约束只是让部件实例正确定位的方法之一。•可以定义接触模型的法向关系、摩擦和过盈装配等。Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE带有摩擦的面面接触绑定约束带有摩擦的自接触方筒挤压分析过程中的接触定义接触未变形状态变形状态Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE接触•定义接触步骤1.创建接触，并选择接触起作用的分析步。定义接触的对话框Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE接触2.从几何体的表面、单元表面、表面集或节点集中选择应用接触的表面(Surface)（面面接触需要分别确定主面和从面）。应用特征角度的方法可以在孤立网格中快速选择表面逐个编辑的方法则很容易剔除不需要的部分Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE接触3.编辑接触对话框中完成接触定义（比如，为接触定义摩擦模型）。定义接触属性对话框编辑接触对话框Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE4.在必要的时候，利用接触管理器激活/取消接触。接触接触管理器Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE接触•约束和接触能够被激活或者被抑制•能够研究各种约束和接触的组合效果Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE接触•自动约束探测•在三维模型中可以快捷方便地定义接触和绑定约束;•Abaqus/CAE将自动查找模型中初始可能接触的所有面;•避免重复性的接触定义;•支持壳、膜和实体;•支持孤立网格部件Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE接触•例子:刹车盘•提供了列表显示的可能接触对载荷、边界条件和初始条件Copyright2007DassaultSystèmesCopyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE载荷、边界条件和初始条件•载荷•载荷可以根据与时间或频率相关的幅值曲线变化。•集中力即可以参考总体坐标系，也可以参考局部坐标系。•有一些载荷类型，在Abaqus/CAE不直接支持。可以利用KeywordEditor使用目前GUI不支持的任何功能。力学载荷热载荷集中力和集中弯矩分布和集中热流压力载荷（Pressure）体力（包括重力和离心力）螺栓载荷（螺栓预紧力）连接器力和弯矩惯性释放载荷Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE压力载荷或分布热流p时间载荷大小载荷的幅值随时间变化集中力P载荷、边界条件和初始条件•载荷的例子Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE载荷、边界条件和初始条件•边界条件•指定边界条件可以根据与时间或频率相关的幅值曲线变化。•力学边界条件即可以参考总体坐标系，也可以参考局部坐标系。力学热固定的平移或转动指定的温度指定的平移或转动指定的平动速度或角速度连接器位移和速度Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE固定的平移和转动uorv指定的位移或速度指定的角速度Fc载荷、边界条件和初始条件•边界条件例子Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE载荷、边界条件和初始条件•幅值定义•指定载荷和边界条件可以随着时间或频率相关的幅值曲线变化。创建和编辑幅值曲线的对话框幅值定义既可以参考分析步时间也可以参考总时间Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE载荷、边界条件和初始条件•解析场(分布)•空间分布•利用解析表达式定义•能够放大空间场的幅度•空间场能够定义:•压力•温度•通过生成inp文件产生动态分布载荷•inp文件通过*Dload选项产生•在几何模型中施加一个载荷在导入的独立网格上的单元表面施加多个单独载荷Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE载荷、边界条件和初始条件•例子:线性变化的压力场Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE载荷、边界条件和初始条件•初始条件•初始条件更一般的标题为“预定义场”。•在初始分析步中定义的场是通过定义初始条件定义的。在跌落试验中，初始平动速度可以模拟自由落体的效果。力学热平动和转动速度温度Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE载荷、边界条件和初始条件•ABAQUS/CAE中定义载荷和边界条件1.创建载荷（或边界条件），并选择该载荷激活的分析步。创建载荷对话框载荷所在的分析步被创建Copyright2007DassaultSystèmesIntroductiontoAbaqus/CAE载荷、边界条件和初始条件2.选择应用的区域直接用鼠