hypermesh與abaqus接口連接經(jīng)典實(shí)例

2016-10-18 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

模型中考慮了材料、幾何的非線性、接觸和Tie連接,所有設(shè)置都在HM中完成,輸出inp文件后可以直接在Abaqus中計(jì)算。

再加一些步驟說明:

問題描述:如下圖所示模型,模型整體分為三部分,黃色的tube、深藍(lán)色的holder和淺藍(lán)色的welded_part。其中tube和holder部分屬于接觸,而holder和welded_part兩部分的連接屬于焊接,這里采用Abaqus中的Tie連接方式。最后固定welded_part的一端,而在tube的一端施加一個(gè)扭矩,為了保證不發(fā)生剛體位移,在tube的另一端施加一個(gè)止推的約束。

定義ABAQUS模板:

在Geom頁面上選擇user prof…,從彈出菜單中選擇ABAQUS,然后選擇Standard 3D。

為保證問題具有一般性,對(duì)上述模型劃分的網(wǎng)格在連接的部分均保證網(wǎng)格不對(duì)齊,在寬度和圓周上均采用了不同的網(wǎng)格密度。

單元類型的設(shè)置:

因?yàn)樯婕敖佑|問題,所以模型中的實(shí)體單元均采用Abaqus中的C3D8R減縮積分單元,單元類型的選擇請(qǐng)參考Abaqus使用手冊(cè)。在HyperMesh中改變單元類型的步驟如下:

1.在1D、2D和3D的任何一個(gè)頁面中點(diǎn)擊elem types。

2.選擇2d&3d子面板,根據(jù)單元的結(jié)構(gòu)選擇單元類型,在這個(gè)例子中點(diǎn)擊hex8,從彈出菜單中選擇C3D8R。

3.選中要更新單元類型的單元,這里選擇by collector(選擇所有三個(gè)comps)。

4.點(diǎn)擊update。

5.如果需要察看現(xiàn)有任意一個(gè)單元的類型,在永久菜單上點(diǎn)擊card,將操作對(duì)象設(shè)為elem,選擇單元后點(diǎn)擊edit。就可以看到單元的類型。

材料的設(shè)定:

材料非線性的考慮,為了簡(jiǎn)化問題,所有三個(gè)部分均采用相同材料steel。在HyperMesh中的設(shè)置過程如下:

1.在collector面板中選擇create子面板。

2.將選擇開關(guān)設(shè)為mats,將名稱設(shè)為steel,對(duì)其采用ABAQUS_MATERIAL的card image。

3.點(diǎn)擊create/edit。(對(duì)已有的模型可以在card image子面板中使用edit來察看相應(yīng)的mats。)

4.在下層菜單中選擇要考慮的參數(shù),必要時(shí)拖動(dòng)左邊的滾動(dòng)條。在這個(gè)例子中選擇Density、Elastic和Plastic三個(gè)選項(xiàng)。

5.可以看到在上層菜單中出現(xiàn)了上述三個(gè)選項(xiàng)的輸入框,在這里可以為其輸入數(shù)值。

6.在Density(1)中輸入7.83E-9(采用ton-mm-s的單位制)。

7.在E(1)和NU(1)中分別輸入2.07E5和0.3。如果需要改變Elastic的類型,可以在下層菜單中點(diǎn)擊TYPE的選擇開關(guān)來設(shè)置,這里選擇ISOTROPIC。

8.利用表格輸入塑性材料的屈服應(yīng)力和塑性應(yīng)變曲線。表格的行數(shù)可以在下層菜單中的PLASTICDATACARDS中輸入,這里設(shè)為5。由于不考慮材料硬化,在下層菜單中的Hardening中選擇NO HARDENING。

9.由于第八步的設(shè)置,在上層菜單中的PLASTIC下面出現(xiàn)了一個(gè)五行的表格,在其中填入相應(yīng)的曲線數(shù)值,這里采用的數(shù)值是隨意選擇的,僅供參考。注意所有屈服應(yīng)力的數(shù)值必須大于0,塑性應(yīng)變的第一行數(shù)值必須為0(由Abaqus規(guī)定)。

10.點(diǎn)擊return確認(rèn)上述設(shè)置。

定義接觸

定義tube和holder之間的接觸,如圖所示,holder部分網(wǎng)格較粗,設(shè)定其內(nèi)環(huán)表面為主面,tube部分網(wǎng)格較細(xì),設(shè)定其為從面。

設(shè)定過程如下:

1.在宏菜單上點(diǎn)擊Abaqus進(jìn)入ABAQUS的宏菜單。

2.點(diǎn)擊Contact Manager。在當(dāng)前模型中的所有接觸和Tie連接的內(nèi)容都可以在這里通過Edit…來察看和修改。接下來的教程用來指導(dǎo)接觸對(duì)的創(chuàng)建過程。

3.在ABAQUS Contact Manager的彈出菜單中選擇Surface子菜單,定義接觸面。首先定義主面master,然后定義從面slave。

4.在HyperMesh的主窗口中使用永久菜單上的disp面板只顯示holder部分的網(wǎng)格。

5.點(diǎn)擊New…。在彈出菜單中輸入名稱master,選擇Element based,選擇一個(gè)顏色后,點(diǎn)擊create。

6.因?yàn)榻佑|面master是holder部分的內(nèi)表面,而holder是3D實(shí)體單元,所以接觸面應(yīng)當(dāng)選擇實(shí)體單元的外表面。所以在Define Surface for:中選擇,3D Solid, gasket。

7.在Select Elements:下面點(diǎn)擊Element,通過by collector方式選擇holder的所有單元。點(diǎn)擊proceed。

8.在Select faces by:下面選擇Nodes on face模式。

9.點(diǎn)擊Nodes。在holder內(nèi)環(huán)表面的任意一個(gè)單元外表面上選擇三個(gè)節(jié)點(diǎn)。點(diǎn)擊proceed。

10.現(xiàn)在Contact Manager如下圖所示。

11.點(diǎn)擊Add。現(xiàn)在master這個(gè)接觸面如下圖所示。

12.重復(fù)上述步驟4-11,完成接觸面slave的創(chuàng)建。選擇tube部件的外表面。選擇后的結(jié)果如下頁圖所示。

13.定義好接觸面以后,接下來定義接觸面之間的接觸對(duì),在定義這個(gè)Contact Pair之前,首先需要定義接觸屬性。在Contact Manager中選擇Surface Interaction。點(diǎn)擊New…。

14.設(shè)定名稱contact1,點(diǎn)擊create…。

15.在Define窗口中選擇Surface behavior,這里暫時(shí)不考慮摩擦和阻尼。

16.在Surface behavior中做出如下設(shè)置

17.點(diǎn)擊OK。

18.現(xiàn)在可以定義Contact Pair。選擇Interface頁面。點(diǎn)擊New…。

19.定義名稱為contact,選擇類型為Contact Pair,點(diǎn)擊create…。

20.在Define中做出如下設(shè)置。可以在Parameter中將這個(gè)接觸類型設(shè)置為小滑動(dòng)(small sliding)。

21.點(diǎn)擊OK完成對(duì)接觸的定義。

定義Tie連接

定義如下圖的Tie連接的過程與定義接觸的過程類似。區(qū)別在于不需要定義Surface Interaction,而在創(chuàng)建Interface的時(shí)候要將類型設(shè)為Tie。在本模型中Tie連接的主面和從面分別被設(shè)為Tie_master和Tie_slave。

對(duì)Tie連接的屬性定義在Interface中的Parameter菜單中進(jìn)行,具體參數(shù)的定義請(qǐng)參考Abaqus使用手冊(cè)

定義約束

1.在collector面板中創(chuàng)建名為constraints的loadcols,將其card image設(shè)為INITIAL CONDITION。

2.在BCs頁面中點(diǎn)擊constraints面板。

3.選擇如下圖所示的節(jié)點(diǎn)。

4.約束這些節(jié)點(diǎn)的1、2和3三個(gè)方向上的自由度

5.在tube上靠近holder這一端,選擇如下圖所示的節(jié)點(diǎn)。

6.約束其3方向的自由度,其他自由度放開

定義扭矩

1.定義名為forces的loadcols,將其card image設(shè)為History。

2.在BCs頁面上點(diǎn)擊forces面板。

3.在tube的另一端創(chuàng)建如下圖所示的兩個(gè)反方向力

定義Load Steps

首先為了在HyperView和HyperMesh中的后處理,需要Abaqus計(jì)算出.fil文件。在BCs里面的output block中創(chuàng)建一個(gè)輸出控制,要求輸出節(jié)點(diǎn)位移、單元應(yīng)力、約束反力和接觸應(yīng)力等相關(guān)結(jié)果,各參數(shù)的含義請(qǐng)參考Abaqus手冊(cè)。在本例中,創(chuàng)建一個(gè)名為standard的output block。

在load steps中創(chuàng)建一個(gè)step1,在loadcols中選擇constraints和forces,在outputblock中選擇剛才創(chuàng)建的standard。

在編輯step1的時(shí)候,需要為其指定如下的step parameters。

Name——step的名稱

Nlgeom——幾何非線性

在AnalysisProcedure中指定這次分析為Static。

其它選項(xiàng)可以視情況而定。

輸出*.inp文件

在HyperMesh的file面板中輸出*.inp文件。該文件可以直接用于Abaqus計(jì)算

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