ABQUS建模步骤(薄壁圆筒结构)要点

1建模报告姓名：李炎专业：建筑与土木工程学号：201472211薄壁圆筒在切削力下的应力分析一、问题描述一薄壁圆筒结构，其壁厚均匀，为0.01m，其材料为钢，弹性模量为2E11Pa，泊松比为0.3，设刀具在某个切削位置时，假定切削力沿径向分量为8000N，轴向分量为4000N，切向分量为1000N，要求对该结构在切削过程中的应力进行分析。二、具体建模步骤：1、创建部件启动ABQUS/CAE，创建一个新的模型，重命名为Canister,保存模型为Canister.cae(1)单击工具箱中的按钮，在“Name”后面输入Canister，将“ModelingSpace”设为3D,“Type”改为Deformable,“Shape”改为shell,“Type”改为revolution,“Approximatesize”输入2（如图1所示），单击“继续”按钮，进入草图环境。图12（2）单击工具箱中的，用鼠标选取或者输入坐标值，通过点（0.21,0.005）、（0.18,0.005）、（0.18,0.4）、（0.1,0.9）、（0.13,0.9）画直线（如图2所示），单击提示区的“Done”按钮，弹出”editrevolution”对话框（如图3所示），输入旋转角度360，单击“OK”按钮，完成该部件的创建。并最终形成效果图（如图4所示）。图2图33图42、创建材料和截面属性一、创建材料进入属性（Property）模块，单击工具箱中的，弹出“EditMaterial”对话框，如图5所示，默认材料名称为Material-1,选择”Mechanical”—“Elasticity”—“Elastic”,输入弹性模量值为2E11Pa，泊松比为0.3，单击“OK”按钮，完成材料属性定义。4图5二、创建截面属性（1）单击工具箱中的（创建截面），在”CreateSection”对话框（如图6所示）中，选择”Category”为shell，”Type”选择Homogeneous,单击“继续”按钮，进入“Editsection”对话框。图65（2）进入“Editsection”对话框（如图7所示），“材料”选择Material—1,“shellthickness”的值设置为0.01，其他默认设置，单击“OK”按钮，完成截面的定义。图7三、赋予截面属性单击工具箱中的（指派截面），选择视图区的部件，单击提示区的中的”Done”按钮，在弹出的“EditSectionAssignment”对话框（如图8所示）中选择“Section：Section—1”，单击“OK”按钮，把截面属性赋予部件。6图83、定义装配件（1）进入装配模块。单击工具箱中的（将部件实例化），在弹出的如图9所示的“CreateInstance”对话框中选择Canister,单击“OK”按钮，创建部件的实例。7图9（2）执行主菜单中的“Tools”—“Datum”命令，在弹出的“CreateDatum”对话框（如图10所示）中，“Type”选择Plane,“Method”选择Pointandnormal，然后在视图区选择如图11所示的P1点，在选择圆柱的母线作为法线的方向，这样就在P1处就创建了一个坐标平面。（3）再利用同样的方法，在P3处创建一个坐标平面。图108图11创建通过两个点的基准平面（4）执行主菜单中的“Tools”—“Partition”命令，在弹出的“CreatePartition”对话框（如图12所示）中，“”选择Face，“”选择Usedatumplane，然后在视图区内选择如图13所示的P1点所在的半径较小的圆柱面，单击提示区的“Done”按钮。选择上一步创建的通过P1点的坐标平面，单击提示区的“Done”按钮，把半径较小的圆柱面剖分成两个部分。（5）利用同样的方法，把直径较大的圆柱面用通过P3的坐标平面剖分成两个部分。图12P1P39图13剖分后的模型4、设置分析步和输出变量一、定义分析步（1）在环境栏模块后面选择分析步，进入分析步模块（Step），单击工具箱中的（创建分析步），在弹出的“CreateStep”对话框（如图14所示）中，选择分析步类型为“”，单击“继续”按钮。（2）在弹出的“EditStep”对话框（如图15所示）中接受默认设置，单击“OK”按钮完成分析步的定义。（3）利用同样的方法，定义另外两个通用静力分析步Step—2和Step—3，单击工具箱中的（分析步管理器）按钮，查看生成的分析步（如图16所示）。P1P310图1411图15图16查看生成的分析步二、设置变量输出（1）单击工具箱中的（场输出请求管理器），在弹出的“FieldOutputRequestsManager”对话框（如图17所示）中可以看到ABQUS/CAE已经自动生成了一12个名为F-Output-1的历史输出变量。（2）单击“Edit”按钮，在弹出的“EditFieldOutputRequest”对话框（如图18所示）中，可以增加或者减少某些量的输出，返回“FieldOutputRequestsManager”对话框，然后单击“关闭”按钮，完成输出变量的定义。（3）利用同样的方法，也可以对历史变量进行设置。图1713图185、定义载荷和边界条件本模型不涉及接触问题，所以可以直接跳过相互作用模块。一、定义边界条件（1）在环境栏模块后面选择载荷（Load），进入载荷功能模块，单击工具箱中的（创建边界条件）按钮，弹出如图19所示的“EditBoundaryCondition”对话框，在弹出的对话框中输入边界条件的名称为BC-Fixed，“”选择系统定义的初始分析步Initial，类型选择Mechanical—Displacement/Rotation，单击“继续”按钮。14图19（2）用鼠标在图形区选择模型中的上下两个端面，单击鼠标中键，弹出如图20所示的“EditBoundaryCondition”对话框，选中U1~UR3的复选框，完成边界条件的施加。15图20（3）定义好的边界条件的模型如图21所示16图21二、施加载荷（1）单击工具箱中的（创建载荷），在弹出的“”对话框中定义载荷名称为Load-1,选择载荷类型为“Mechanical—Concentratedforce”，如图22所示，单击“继续”按钮。17图22（2）选择如图23所示的点，单击提示区的“Done”按钮，在弹出的“”对话框中，如图24所示，输入“CF1：-8000，CF2：4000，CF3：1000”，单击“OK”按钮，完成载荷的施加，完成了Step-1中的载荷的定义。图23Load-1作用点Load-2作用点Load-3作用点18图24（3）在分析步Step-2中，在如图23所示的Load-2作用点上施加Load-2，三个分量的值“CF1：-8000，CF2：4000，CF3：1000”；在分析步Step-3中，在如图23所示的Load-3作用点上施加切削力Load-3，三个参数分量与Load-1与Load-2相同。施加载荷完成后的“LoadManager”对话框如图25所示。图2519（4）单击Load-1在Step-2中的传递，单击对话框右部的取消激活按钮，即把原来的继承属性取消，载荷Load-1在Step-2中不再起作用，利用同样的方法取消Load-2在Step-3中的继承属性，完成后的“LoadManager”如图26所示。图266、划分网格在环境栏模块后面选择网格，进入网格功能模块（1）设置网格密度单击（种子部件）按钮，在图形区框选中整个模型，单击鼠标中键，在弹出的如图27所示的“GlobalSeeds”对话框中，在“Approximateglobalsize”后面输入0.01，然后单击“OK”按钮。图27（2）控制网格属性20单击（指派网格控制）按钮，在图形区框选中整个模型，单击鼠标中键，在弹出的如图28所示的“MeshControl”对话框中，选择“Quad—Sweep”，然后单击“OK”按钮。图28（3）控制网格属性单击工具区中的（指派单元类型工具）按钮，在视图区选择模型，单击“OK”按钮，弹出“ElementType”对话框（如图29所示），默认设置，单击“OK”按钮，完成单元类型的选择。21图29（4）划分网格单击工具区的（为部件划分网格工具）按钮，单击提示区的“Done”，完成网格划分，划分好的网格的模型如图30所示。22图30有限元网格模型7、提交作业（1）在环境栏模块后面选择作业（Job），进入作业模块。执行“Job—JobManager”命令，单击“”对话框（如图31所示）中的“Create”按钮，定义作业名称为canister，单击“继续”按钮，完成作业定义。23图31（2）单击“Submit”按钮，提交作业。单击“Monitor”按钮，弹出“canisterMonitor”对话框，可以看到分析过程中出现的警告信息，如图32所示。图32（3）等分析结束后，单击“”按钮进入可视化模块（Visualization）。248、后处理一、打开结果输出文件canister.odb，有以下几种方法：在作业管理器中单击结果按钮。进入可视化模块中的（打开）按钮，弹出“打开数据库”对话框，选择canister.odb文件，单击“OK”按钮。在模型树中把模型切换到“Results”选项，双击打开数据库弹出“打开数据库”对话框，选择canister.odb文件，单击“OK”按钮。二、显示Mises应力分布（1）单击工具区的按钮（在变形图上绘制云图），视图区就会显示模型变形后的Mises云图（如图33所示）。图33Step-1分析步中的应力云图（2）执行“Result—Step/Frame”命令，弹出“Step/Frame”对话框（如图34所示），在分析步名称中选择Step-2和Step-3，帧栏中选择1，单击“OK”按钮，视图区内就会显示Step-2和Step-3分析步中的应力云图，如图35和36所示。25图34图35Step-2分析步中的应力云图26图36Step-3分析步中的应力云图三、创建任一路径线上的应力分布曲线（1）执行“Tools—Path—Create”命令，弹出“CreatePath”对话框（如图37所示），单击“继续”按钮，弹出“EditNodeListPath”对话框，如图38所示，单击对话框中的“AddAfter”按钮，在图形窗口中选择任一条线上的若干结点，单击提示区的“Done”按钮，如图39所示，单击“OK”按钮，定义一条路径Path-1。图3727图38图39选择的任一条线的若干结点(2)执行“Tools—XYdata—Create”命令，弹出“CreateXYdata”对话框（如图40所示），“源”选择路径，单击“继续”按钮，弹出“XYdatafrompath”对话框，如图41所示，确定路径为Path-1，“X值”选择真实距离，“Y值”栏中单击“Step/Frame”按钮，弹出“Step/Frame”对话框（如图42所示），默认设置，单击“OK”按钮。28图40图4129图42（3）返回“XYdatafrompat”对话框，“fieldOutput”选择S—Mises，即输出Mises应力，单击“Plot”按钮，绘制Step-1的Mises应力曲线如图43（a）所示。（a）Step-1的Mises应力曲线（3）利用同样的方法，绘制分析步Step-2和Step-3中的Mises应力曲线如图43（b）和（c）所示。30（b）Step-2的Mises应力曲线（c）Step-3的Mises应力曲线图43路径Path-1上的应力分布曲线31心得体会刚接触有限元这个作业的时候，有点不知所措，因为这个软件没有接触过，甚至在上这门课之前还没听说过，起初感觉很为难，只有在网上找资料，看模型，选择适合自己的模型去独自建立，浏览了一些资料后，发现大部分建模作品只有结果，没有详细的过程，或者给出的过程有错误，自己无法顺利建立起来。可能我自己寻找资料的方法不对，我那时就只有寻求书本上