Abaqus6-14仿真分析培训教程

Abaqus仿真分析培训1896192019872016上海交通大学2016-07-27-2/61-Contents1.Abaqus/CAE简介2.简单实例分析-3/61-1.1什么是ABAQUS/CAE？Abaqus是一组有限元分析模块。Abaqus的核心是它的求解器模块，Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit,是互相补充的、集成的分析模块：Standard是通用的有限元分析模块，Explicit是显式的动力学有限元分析模块。Abaqus/CAE将分析模块集成于CompleteAbaqusEnvironment，用于建模、管理、监控Abaqus的分析过程和结果的可视化处理。前处理+后处理-4/61-1.1什么是ABAQUS/CAE？Abaqus/CAE用户界面（版本：6.14）菜单栏工具条模型树视窗信息输出及指令输入窗口环境栏-5/61-1.2ABAQUS/CAE的基本特征•现代的图形用户界面(GUI)，如菜单、图标和对话框。应用菜单可以直接访问各种功能。对于经常使用的功能，图标可以提高访问的速度。对话框可以输入文本的信息，还可以选择不同的选项。-6/61-1.2ABAQUS/CAE的基本特征•创建部件的几何模型（如果需要，还需创建区域）•为初始构型定位部件。如果模型中只包含一个部件，装配件将被自动创建。•将装配件分割成可以分网的区域并划分网格•定义分析步和输出需求•定义材料•定义部件区域的截面属性•为部件或区域定义和分配截面属性•为区域、集定义接触或其他形式的相互作用，并在指定的分析步应用它们•为区域或集指定载荷、边界条件和场，并在指定的分析步应用它们•提交、管理、并监控分析作业•检验结果PartAssemblyStepLoadMeshVisualizationPropertyInteractionJob•9个基本模块-7/61-1.2ABAQUS/CAE的基本特征•一致的环境–以模块的方式表示各种功能。–每个模块包含该模块所有功能的子集。–各个模块的表示方法相似。理解其中一个模块的表示方法，可以方便的理解其他模块。-8/61-1.2ABAQUS/CAE的基本特征•完备的CAD系统–同许多CAD系统类似，ABAQUS/CAE中也是基于部件和部件实例装配件的概念。–部件可以在ABAQUS/CAE中创建。–可以导入其它程序包生成的几何体或将几何体导出到其它程序包。–已有的ABAQUS网格可以被导入，作进一步的处理。-9/61-1.2ABAQUS/CAE的基本特征•基于特征和参数化–特征是设计过程的重要组成。模型是由多个特征组成的；比如：几何特征–实体拉伸，线，切割，导角等。装配件特征–轮子必须与轴同心，毛坯必须与刚体模具正确的接触等。分网特征–将几何体分成不同的区域，利用不同的分网技术划分网格，不同的边可以有不同的网格密度，等等。-10/61-1.2ABAQUS/CAE的基本特征•模型树模型树使用户对模型以及模型包含的对象有一个图形上的直观概述。结果树用于显示输出odb数据以及XY数据的分析结果。两种树使得模型间操作和管理对象更加直接和集中。-11/61-1.3ABAQUS/CAE中的模型数据库•什么是模型数据库(文件扩展名.cae)?–对于任意数量的模型，包含所有的模型信息。–一般包含一个模型或几个相关的模型。–在ABAQUS/CAE中，一次只可以打开一个模型数据库。模型数据库.cae文件：存储分析模型和分析任务。-12/61-1.4ABAQUS有限元分析中的单位一致性SISI(mm)USUnitLengthmmminForceNN1bfMasskgT(103kg)1bfs2/inTimesssStressPaMPapsiEnergyJmJ(10-3J)in1bfDensityKg/m3t/mm31bfs2/in4Acem/s2mm/s2CAE软件其实是数值计算软件，没有单位的概念。-13/61-1.5ABAQUS/CAE建模及分析步骤1、几何建模Part2、划分网格Mesh3、特性设置Property4、建立装配体Assembly5、定义分析步Step6、相互作用Interaction7、载荷边界Load8、提交运算Job9、后处理Visualization分析流程九步走-14/61-Contents1.Abaqus/CAE简介2.简单实例分析-15/61-Abaqus有限元仿真分析练习案例•练习任务1.利用详细的说明，使用ABAQUS/CAE的各个模块创建简单的悬臂梁模型。2.提交作业进行分析。3.察看分析结果。材料：钢，杨氏模量为20910^3MPa，泊松比为0.3-16/61-2.1预备步骤1、启动ABAQUS/CAE；2、创建一个模型数据库（WithStandard/Explicit）；3、为了创建一个模型，在主菜单上选择ModelCreate，在Name栏中输入BEAM后点击OK；4、为保存模型数据库,选择FileSave,并在FileName:一栏中输入BEAM后点击OK；注：扩展名.cae自动添加量纲：ABAQUS没有固定专用的量纲系统，所有输入数据必须指定一致性的量纲。-17/61-2.2创建部件1、选择PartCreate创建一个新部件，出现CreatePart对话框。2、修改Name：Beam，接受缺省设置3D,Deformable,solid,Extrusion,修改Approximatesize：300，点击Continue进入草图绘制界面。后退到当前任务的前一步提示取消当前任务完成-18/61-2.2创建部件a.点击工具箱中的工具CreateLines:Rectangle，并观察提示区。b.注意鼠标移动时，在视窗左上角对应的坐标变化。c.在坐标(-100,10)处点击，指定矩形的一个角点。移动鼠标指定矩形的另一个角点(100,-10)；或者随意绘制一矩形，再标注尺寸。d.点击鼠标中键，点击提示区Done,完成矩形绘制。e.在弹出的EditBaseExtrusion对话框中输入Depth:25,并点击OK。-19/61-2.3定义材料首先：创建一个线弹性材料，杨氏模量为209103MPa，泊松比为0.3。1.选择功能模块Module：Property。2.在主菜单选择MaterialCreate，创建一个新的材料；或者利用工具条中工具创建。3.在EditMaterial对话框中输入Name:Steel。选择MechanicalElasticityElastic。4.在Young’sModulus下输入209.E3，在Poisson’sRatio下输入0.3。5.点击OK退出EditMaterial对话框。-20/61-2.3定义材料然后：定义各项同性实体截面。1.点击工具条上CreateSection命令.2.在CreateSection对话框中:a.输入Name：BeamSection。b.在Category列表中选择缺省项Solid。c.在Type列表中选择缺省项Homogeneous。d.点击Continue.出现EditSection对话框。3.在EditSection对话框中:a.接受缺省项Material：Steel。b.接受缺省值Planestress/strainthickness：1。c.点击OK。-21/61-2.3定义材料最后：分配截面属性，给悬臂梁分配截面定义。1.主菜单上选择AssignSection.2.点击梁的任意处以选择该梁作为分配截面的区域。3.在提示区点击Done。出现EditSectionAssignment对话框。4.接受缺省值Section:BeamSection,点击OK。-22/61-2.4装配模型1.选择模块Module：Assembly。2.主菜单中选择InstanceCreate，出现CreateInstance对话框。3.在CreateInstance对话框中,选择Beam，在InstanceType列表框中选择Dependent(meshonpart)，点击OK。-23/61-2.5设定分析步1.选择模块Module：Step。2.主菜单中选择StepCreate，创建一个分析步。出现CreateStep对话框。3.修改Name：BeamLoad，在proceduretype列表框中选择General和Static,General，点击Continue，出现EditStep对话框。4.在Basic页填写Description：Loadthetopofthebeam.5.点击Incrementation页,修改最初增量Initial的值为0.1。6.点击OK退出EditStep对话框。创建一个一般、静态分析步。-24/61-2.6施加边界条件和载荷1.选择模块Module：Load。2.主菜单中选择BCCreate.3.在出现的CreateBoundaryCondition对话框中:a.修改Name：Fixed，改选Step:Initial。b.在Category列表中选取缺省项Mechanical。c.在TypesforSelectedStep列表框中选取Displacement/Rotation，点击Continue.4.选择悬臂梁一端面。点击提示栏中Done。5.在提示区点击Done,出现EditBoundaryCondition对话框。6.选择U1,U2,U3，点击OK完成定义。在悬臂梁的一端施加固定边界条件。-25/61-2.6施加边界条件和载荷在悬臂梁的上表面施加载荷。1.主菜单中选择LoadCreate.2.在出现的CreateLoad对话框中:a.修改Name：Pressure，选择Step:BeamLoad.b.在Category列表框中选取缺省项Mechanical.c.在TypesforSelectedStep列表框中选取Pressure，点击Continue.3.在视窗中选取悬臂梁的上表面，点击Done。弹出EditLoad对话框。4.填写Magnitude:0.5，接受其余缺省值，点击OK完成载荷定义。-26/61-2.7划分网格1.选择模块Module：Mesh。Object中选择Part。2.主菜单中选择MeshControls。出现MeshControls对话框。3.在ElementShape列表框中选择缺省项Hex，在Technique列表框中选择缺省项Structured.4.点击OK完成网格控制配置。配置网格控制。-27/61-2.7划分网格指定单元类型。1.主菜单中选择MeshElementType。出现ElementType对话框。2.在ElementLibrary列表框中选择缺省项Standard，在GeometricOrder列表框中选择缺省项Linear，在Family列表框中选择缺省项3DStress。3.在下面关于各种单元形状的描述中，点击Hex页，选择Incompatiblemodes（非协调模式），查看页面底部关于选取的单元类型C3D8I的描述。4.点击OK完成指定单元类型。-28/61-2.7划分网格播撒种子并完成网格划分。1.主菜单中选择SeedInstance。弹出GlobalSeeds对话框。2.修改Approximateglobalsize:10，点击Ok，查看视窗中实体的种子分布，点击提示区Done.3.主菜单中选择MeshInstance，点击提示区Yes，完成网格划分。-29/61-2.8创建并提交一个分析任务1.选择模块Module：Job。2.主菜单中选择JobCreate。出现CreateJob对话框。3.修改Name：Deform，在列表框中选择BEAM，点击Continue创建任务并弹出EditJob对话框。4.填写Description：Workshop1，接受其余缺省设置，点击OK.5.主菜单中选择JobManager，弹出JobManager对话框。6.点击Submit提