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Abaqus基本使用方法

2017-01-20  by:CAE仿真在線  來源:互聯網



一、ABAQUS 分析步驟

使用ABAQUS進行有限元分析包括三個步驟:

1.使用ABAQUS/CAE或其他前處理器進行前處理

2.使用ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit進行分析計算

3.使用ABAQUS/Viewer進行后處理

二、ABAQUS/CAE簡介

1.ABAQUS/CAE的模型數據庫保存在擴展名為.cae的文件中,每個ABAQUS模型中只能有一個裝配件(assembly),它是由一個或多個實體(instance)組成的,一個部件(part)可以對應多個實體。

2.ABAQUS/CAE由以下功能模塊構成:Part(部件)、Property(特性)、Assembly(裝配)、Step(分析步)、Interaction(相互作用)、Load(載荷)、Mesh(網格)、Job(分析作業)、Visualization(后處理)、Sketch(繪圖)。

3.Part模塊的主要功能包括:創建、編輯和管理部件,通過創建特征(feature)來定義部件的幾何形狀,指定剛體部件的參考點。

4.Property模塊的主要功能包括:創建和管理材料、截面屬性、梁截面,指定部件的截面屬性、取向、法線方向和切線方向。

5.Assembly模塊的主要功能包括:創建、合并和切割實體,為實體定位。

6.Step模塊的主要功能包括:創建分析步,設定輸出數據,設定自適應網格,控制求解過程。

7.Interaction模塊的主要功能是定義相互作用(例如接觸)、約束、連接件、慣量、裂紋、彈簧和阻尼器。

8.Load模塊的主要功能是定義載荷、邊界條件、場變量和載荷狀況。

9.Mesh模塊的主要功能包括:布置網格種子,設置單元形狀、單元類型、網格劃分技術和算法、劃分網格,檢驗網格質量。

10.Job模塊的主要功能包括:創建分析作業,提交和運行分析作業,生成INP文件,監控分析作業的運行狀態,中止分析作業的運行。

11.Sketch模塊的主要功能是繪制二維平面圖。

12.Visualization模塊的主要功能是顯示ODB文件中的分析結果。

三、劃分網格的基本方法

1.對于二維問題,可供選擇的單元形狀包括Quad(四邊形單元)和Tri(三角形單元);

對于三維問題,可供選擇的單元形狀包括Hex(六面體單元)、Tet(四面體單元)、Wedge(楔形單元)

2.Quad單元和Hex單元可以用較小的計算代價得到較高的精度,因此應盡可能選擇這種單元。

3.在ABAQUS/CAE中有三種網格劃分技術:Structured(結構化網格)、Sweep(掃掠網格)和Free(自由網格)。結構化網格和掃掠網格一般采用Quad單元和Hex單元,分析精度相對較高,因此應盡可能有限選用這兩種劃分技術。

4.使用Quad單元和Hex單元劃分網格時,有兩種可供選擇的算法:Medial Axis(中軸算法)和Advancin Front (進階算法),二者各有優缺點,可以根據模型的情況來選用。

5.有多種原因可能導致劃分網格失敗,例如種子設置的不恰當,模型中有自由邊或很小的邊、面、尖角、縫隙等。

6.如果無法成功地劃分網格,可以嘗試一下措施:檢查幾何模型,修復存在問題的幾何實體,使用虛擬拓撲,加密種子,分割部件。

四、選擇單元類型

1.每種單元都有其優缺點,有其特定的適合場合。不存在一種完美的單元類型,可以不受限制地使用各種問題。

2.按照節點位移插值的階數,可以將ABAQUS單元分為線性單元、二次單元和修正的二次單元。

3.線性完全積分單元在承受彎曲荷載時會出現剪切自鎖,造成單元過于剛硬,即使劃分很細的網格,計算精度仍然很差。

4.二次完全積分單元適于模擬應力集中問題,一般情況下不會出現剪切自鎖,但不能在接觸分析和彈塑性分析中使用。

5.線性減縮積分單元對位移的求解結果較準確,在彎曲載荷下不容易發生剪切自鎖,網格的扭曲變形(例如Quad單元的角度遠遠大于或小于90°)對其分析精度影響不大,但這種單元需要劃分較細的網格來克服沙漏問題,且不適于求解應力集中部位的節點應力。

6.二次減縮積分單元不但保持了線性減縮積分單元的優點,而且不劃分很細的網格也不會出現嚴重的沙漏問題,即使在復雜應力狀態下,對自鎖問題也不敏感,但它不適于接觸分析和大應變問題。

7.非協調模式單元克服了剪切自鎖問題,在單元扭曲比較小的情況下得到的位移和應力結果很精確,但如果所關心部位的單元扭曲比較大,其分析精度會降低。

8.線性Tri單元和Tet單元的精度很差,二次Tet單元(C3D10)適于ABAQUS/Standard中的小位移無接觸問題,修正的二次Tet單元(C3D10M)適于ABAQUS/Explicit,以及ABAQUS/Standard中的大變形和接觸問題。

9.ABAQUS的殼單元可以有多種分類方法,按照薄殼和厚殼來劃分,可以分為通用目的(general-purpose)殼單元和特殊用途(special-purpose)殼單元;按照單元的定義方式,可以分為常規(conventional)殼單元和連續體(continuum)殼單元。

10.ABAQUS中的所有兩單元都可以產生軸向變形、彎曲變形和扭轉變形,B21和B31單元(線性梁單元)以及B22和B32單元(二次梁單元)既適用于模擬剪切變形起重要作用的深梁,又適用于模擬剪切變形不太重要的細長梁,三次單元B23和B33只需劃分很少的單元就可以得到較精確的結果。



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