有限元軟件的學習和后處理操作

2017-04-08 by:CAE仿真在線來源:互聯網

ABAQUS軟件理論的學習:

首先,簡單介紹下本款軟件的特點和優勢:ABAQUS是一套功能強大的工程模擬的有限元軟件,其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復雜的非線性問題。 ABAQUS 包括一個豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫。并擁有各種類型的材料模型庫,可以模擬典型工程材料的性能,其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質材料,作為通用的模擬工具, ABAQUS 除了能解決大量結構(應力 / 位移)問題,還可以模擬其他工程領域的許多問題,例如熱傳導、質量擴散、熱電耦合分析、聲學分析、巖土力學分析(流體滲透 / 應力耦合分析)及壓電介質分析。

ABAQUS所能計算的領域非常廣闊,包括如下:

靜態應力/位移分析:包括線性,材料和幾何非線性,以及結構斷裂分析等

動態分析粘彈性/粘塑性響應分析:粘塑性材料結構的響應分析

熱傳導分析:傳導,輻射和對流的瞬態或穩態分析

質量擴散分析:靜水壓力造成的質量擴散和滲流分析等

耦合分析:熱/力耦合,熱/電耦合,壓/電耦合,流/力耦合,聲/力耦合等

非線性動態應力/位移分析:可以模擬各種隨時間變化的大位移、接觸分析等

瞬態溫度/位移耦合分析:解決力學和熱響應及其耦合問題

準靜態分析:應用顯式積分方法求解靜態和沖壓等準靜態問題

退火成型過程分析:可以對材料退火熱處理過程進行模擬

海洋工程結構分析。

本次所模擬的是管道受端壓力、端力矩作用下并在附加水壓的情況下發生彈性變形時的狀態,屬于靜態應力/位移分析。單元庫:ABAQUS包括內容豐富的單元庫,單元種類多達562種。它們可以分為8個大類,稱為單元族,包括:實體單元、殼單元、薄膜單元梁單元、桿單元、剛體元、連接元。其有不同的模塊解決不同情況下的有限元計算問題,包括Abaqus/CAE,有限元建模、后處理以及過程自動化的完整解決方案;Abaqus/Standard,適合求解靜態和低速動力學問題。除此兩款經典的求解模塊之外,ABAQUS還退出了幾款專門的求解模塊,針對海洋工程領域的ABAQUS/Aqua, 能夠完成導管架和立管的結構分析,拖管過程模擬計算以及浮體結構分析計算;可以計算結構浮力、風載荷以及波流載荷作用下的拖曳力和慣性力等環境載荷; Abaqus/Design,作為Abaqus/Standard的補充附加模塊,主要用于設計靈敏度分析(DSA); Abaqus/Foundation,提供Abaqus/Standard中的線性靜力學和線性動力學分析功能; Abaqus/Explicit, 特別適合于模擬瞬態動力學為主的問題的有限元產品;Abaqus/CFD,提供了計算流體動力學分析功能。

以上是我們小組對ABAQUS這款有限元軟件的一些簡單了解,有了基本的知識之后我們開始了這款軟件的實用性探索和使用,開始提取加載力和力矩在水壓環境下變形管道中性層上的位移坐標數據:

1. 位移最大截面處中性層坐標確定和提取:

(1) 我們打開ABAQUS/Viewer界面------Viewer專門可用于結果的查看、分析及數據處理。載入odb文件,稍等片刻后管道的有限元模型便呈現在視圖框中。

a.打開Result—Active steps/Frames,確定加載步驟step-1,step-2,step-3全部選,從而使得有限元模型在力、力矩、水壓的作用順序下發生變形。

b.打開Result—steps/Frames,勾選step-3最后一步,確定變形狀態處于全部載荷過程結束后的狀態。

。

(2) 接下來我們大致確定最大位移變形的截面,并推算節點編號,方便用Node label提取點的信息。

a.點擊DEFORMED SHAPE, 查看變形后的管道并確定其變形最大的截面,大致為距離端面第七個截面處。

b.由于中間段管道中性層無法手動選取,只能靠從端面中性層節點編號推算其得到。利用查詢功能查詢出相鄰截面同一高度上節點編號的差值,為363。

c.查詢得端面中性層最高點編號為152,則第七個截面處中性層最高點編號為152+363*7=2693,而我們只需要提取右上側的30個節點,則可推出節點編號可由一個數列表示----[2664:2693:1]。

d.利用create X-Y data 在圖上標出這三十個點,驗證其位置的正確性。點擊ODB field out put;點擊繼續之后再position選擇欄中選擇Unique Nodal,并在下方點選U-spatical displacement( 空間點位移,由于此功能只能輸出線位移、角位移和應力應變等,無法批量輸出坐標,是ABAQUS后處理的一大缺憾);在ELEMENT NODE里點選Node labels, 在Node labels 中輸入點的坐標(此處支持數列的批量輸入)2664::2693:1; 點擊下方highlight items in viewport。圖中便顯示出橘黃色的30個點,勾勒出右上方1/4圓弧。