ABAQUS旋转周期对称边界条件的设置

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ABAQUS使用技巧点滴总结——王欣1/5ABAQUS旋转周期对称边界条件的设置旋转周期对称设置包括:旋转周期对称设置,外加主面上的对称面约束,两者一起构成旋转对称的边界条件。下面所述的两种方法是仅针对旋转周期对称的设置。两种方法:1)修改inp文件:找到*EndAssembly,将之替换为*TIE,CYCLICSYMMETRY,NAME=TIE-CYCLICSurf-Cylic-SLAVE,Surf-Cylic-MASTER***EndAssembly***CYCLICSYMMETRYMODEL,N=600,0,0,0,0,1---------------------------上面设置中包括:主面的设置,从面的设置,模型周期的数目,以及旋转轴。因此需要建立这两个面的集合:Surf-Cylic-MASTER,Surf-Cylic-SLAVE。N=60表示有60个。0,0,0为旋转轴的起点,0,0,1为旋转轴的终点。2)直接在前处理cae中设置首先,建立主面和从面的集合,便于选取;其次,为旋转轴的起点和终点建立参考点(RP),旋转轴一定要设在整个模型的旋转中心上;参考点可通过输入坐标的方式建立。注意:其他方式建立点都不可行,以下详述。最后,输入周期的数目,本模型为整体模型的多少分之一,即输入倒数即可。以上步骤参见下图。【旋转轴起点和终点的建立】1)除参考点以外其他的建点的方式不行,比如建立datumpoint,无法在viewport中直接选中,同样建立集合时也选不中datumpoint。2)使用attachmentpoint建立的点虽然可以直接在viewport中选中,建立集合时也可选中,但无法写入inp文件,当writeinp文件时就造成cae崩溃直接退出软件!总之,旋转轴的设置,直接在前处理cae界面中设置,不如直接在inp文件中修改方便!因为修改inp旋转轴只要直接给定起点和终点坐标就OK,省去先建立RP点的步骤。【主面上设置对称面】在边界条件中选对称面设置即可。先要建立一个柱坐标系为好。将柱坐标系的Z轴建在旋转中心上,R轴在模型两对称侧面的平分线上,T轴即自动建好为切线方向。对称边界设置时,选取之前建立的主面,方向为U2=UR1=UR3=0,此即为T轴为对称面的法线方向。【补充说明】对于一个具体的部件,除上述约束外,根据实际情况还需加上其他约束条件避免存在任何刚体位移的出现。如Z向(轴向)上避免刚体位移,径向上避免刚体位移。下文算例中的详情看文末的总结。ABAQUS使用技巧点滴总结——王欣2/5图1仅设置旋转周期对称而不对主面设置对称面(放大倍数10倍)变形前与变形后的位置图2设置旋转周期对称而并对主面设置对称面(放大倍数100倍)变形前与变形后的位置(该算例结果为上文中所述的全部约束条件下得到的)ABAQUS使用技巧点滴总结——王欣3/5其他边界条件讨论1)Z方向位移无约束(其他约束包括:主面上对称面设置,旋转内壁径向约束)图3不对中间xoy对称面上的点进行Z方向约束2)Z方向有位移约束(其他约束包括:主面上对称面设置,旋转内壁径向约束)图4对中间xoy对称面上的点进行Z方向约束图3和图4对比结果表明:Z方向是否约束对应力结果无影响,主要问题是部件整体上存在刚体位移,图3有Z向位移,图4无z向位移,但图3计算结果与图2和图4相同。ABAQUS使用技巧点滴总结——王欣4/53)旋转内壁无径向位移约束(其他约束都有)图5旋转内壁无径向约束(图中左端面无径向位移约束)图5结果表明:变形前后的比较,整体存在刚体位移,在离心力的作用下,部件往外侧平移了。并且应力结果受到影响,变形也受到影响,旋转内壁变成凹面状。应力分布有所改变。因此径向约束没有而成为自由状态,不仅仅是径向上存在刚体位移的后果,还会引起计算结果的根本改变!4)旋转内壁无径向位移约束且Z向也无位移约束(其他约束都有)图6旋转内壁无径向约束且Z向无位移约束比3)中少了一个Z向位移约束,其余相同图6结果表明,整体在径向上有很大的刚体位移的同时,在Z向有较小的刚体位移。同3)中所述,此时的应力分布和变形分布因径向上无约束而发生改变!ABAQUS使用技巧点滴总结——王欣5/5总结:问题:在本文举例中,部件为旋转周期对称结构(1/60),匀速转动(2100rad/S)受到离心力的作用下,求其应力应变。边界条件:①旋转周期对称约束--interaction中设置或inp中设置;②在上一步中的主面上设置对称面--在boundarycondition中设置(U2=UR1=UR3=0);③约束Z向位移--在boundarycondition中设置U3=0;④约束径向位移--在boundarycondition中设置U1=0(柱坐标系下即R方向位移为0)由于边界条件设置需要在同一坐标系下,否则提示无法创建job,那么上述②③④都在柱坐标系下进行设置即可。上述边界条件中,如果不设②则计算结果为周向上发生了转动;如不设③则在Z向上存在较小刚体位移,不影响应力应变分布;如不设④则在径向上存在较大刚体位移,且影响到应力应变的分布!仅从旋转周期对称的边界条件看,①和②就已经实现了,但③和④是会影响刚体位移的,④不仅仅是影响刚体位移,还会引起应力应变等的结果根本不同。因此,上述计算结果揭示并明晰了①②③④这4个设置各起什么作用,及各自对结果带来何种影响。图7将旋转对称结构在后处理中显示为整体结构

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