hm与abaqus联合仿真经典流程.doc

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模型中考虑了材料、几何的非线性、接触和Tie连接，所有设置都在HM中完成，输出inp文件后可以直接在Abaqus中计算。

尤其注意在HM6.0中利用宏菜单中的AbaqusContactManager来定义接触、Tie连接等问题。

欢迎大家批评指正。

同时该算例仅仅是一个step的，如果哪位能将其扩展到多个step，还会给以积分奖励。

再加一些步骤说明：

问题描述：

如下图所示模型，模型整体分为三部分，黄色的tube、深蓝色的holder和浅蓝色的welded_part。

其中tube和holder部分属于接触，而holder和welded_part两部分的连接属于焊接，这里采用Abaqus中的Tie连接方式。

最后固定welded_part的一端，而在tube的一端施加一个扭矩，为了保证不发生刚体位移，在tube的另一端施加一个止推的约束。

定义ABAQUS模板：

在Geom页面上选择userprof…，从弹出菜单中选择ABAQUS，然后选择Standard3D。

为保证问题具有一般性，对上述模型划分的网格在连接的部分均保证网格不对齐，在宽度和圆周上均采用了不同的网格密度。

单元类型的设置：

因为涉及接触问题，所以模型中的实体单元均采用Abaqus中的C3D8R减缩积分单元，单元类型的选择请参考Abaqus使用手册。

在HyperMesh中改变单元类型的步骤如下：

1．  在1D、2D和3D的任何一个页面中点击elemtypes。

2．  选择2d&3d子面板，根据单元的结构选择单元类型，在这个例子中点击hex8，从弹出菜单中选择C3D8R。

3．  选中要更新单元类型的单元，这里选择bycollector（选择所有三个comps）。

4．  点击update。

5．  如果需要察看现有任意一个单元的类型，在永久菜单上点击card，将操作对象设为elem，选择单元后点击edit。

就可以看到单元的类型。

材料的设定：

材料非线性的考虑，为了简化问题，所有三个部分均采用相同材料steel。

在HyperMesh中的设置过程如下：

1.  在collector面板中选择create子面板。

2.  将选择开关设为mats，将名称设为steel，对其采用ABAQUS_MATERIAL的cardimage。

3.  点击create/edit。

（对已有的模型可以在cardimage子面板中使用edit来察看相应的mats。

） 

4.  在下层菜单中选择要考虑的参数，必要时拖动左边的滚动条。

在这个例子中选择Density、Elastic和Plastic三个选项。

5.  可以看到在上层菜单中出现了上述三个选项的输入框，在这里可以为其输入数值。

6.  在Density

（1）中输入7.83E-9（采用ton-mm-s的单位制）。

7.  在E

（1）和NU

（1）中分别输入2.07E5和0.3。

如果需要改变Elastic的类型，可以在下层菜单中点击TYPE的选择开关来设置，这里选择ISOTROPIC。

8.  利用表格输入塑性材料的屈服应力和塑性应变曲线。

表格的行数可以在下层菜单中的PLASTICDATACARDS中输入，这里设为5。

由于不考虑材料硬化，在下层菜单中的Hardening中选择NOHARDENING。

9.  由于第八步的设置，在上层菜单中的PLASTIC下面出现了一个五行的表格，在其中填入相应的曲线数值，这里采用的数值是随意选择的，仅供参考。

注意所有屈服应力的数值必须大于0，塑性应变的第一行数值必须为0（由Abaqus规定）。

10.  点击return确认上述设置。

定义接触 

定义tube和holder之间的接触，如图所示，holder部分网格较粗，设定其内环表面为主面，tube部分网格较细，设定其为从面。

设定过程如下：

1．  在宏菜单上点击Abaqus进入ABAQUS的宏菜单。

2．  点击ContactManager。

在当前模型中的所有接触和Tie连接的内容都可以在这里通过Edit…来察看和修改。

接下来的教程用来指导接触对的创建过程。

3．  在ABAQUSContactManager的弹出菜单中选择Surface子菜单，定义接触面。

首先定义主面master，然后定义从面slave。

4．  在HyperMesh的主窗口中使用永久菜单上的disp面板只显示holder部分的网格。

5．  点击New…。

在弹出菜单中输入名称master，选择Elementbased，选择一个颜色后，点击create。

6．  因为接触面master是holder部分的内表面，而holder是3D实体单元，所以接触面应当选择实体单元的外表面。

所以在DefineSurfacefor:

中选择，3DSolid,gasket。

7．  在SelectElements:

下面点击Element，通过bycollector方式选择holder的所有单元。

点击proceed。

8．  在Selectfacesby:

下面选择Nodesonface模式。

9．  点击Nodes。

在holder内环表面的任意一个单元外表面上选择三个节点。

点击proceed。

10．  现在ContactManager如下图所示。

11．  点击Add。

现在master这个接触面如下图所示。

12．  重复上述步骤4-11，完成接触面slave的创建。

选择tube部件的外表面。

选择后的结果如下页图所示。

13．  定义好接触面以后，接下来定义接触面之间的接触对，在定义这个ContactPair之前，首先需要定义接触属性。

在ContactManager中选择SurfaceInteraction。

点击New…。

14．  设定名称contact1，点击create…。

15．  在Define窗口中选择Surfacebehavior，这里暂时不考虑摩擦和阻尼。

16．  在Surfacebehavior中做出如下设置

17．  点击OK。

18．  现在可以定义ContactPair。

选择Interface页面。

点击New…。

19．  定义名称为contact，选择类型为ContactPair，点击create…。

20．  在Define中做出如下设置。

可以在Parameter中将这个接触类型设置为小滑动（smallsliding）。

21．  点击OK完成对接触的定义。

定义Tie连接 

定义如下图的Tie连接的过程与定义接触的过程类似。

区别在于不需要定义SurfaceInteraction，而在创建Interface的时候要将类型设为Tie。

在本模型中Tie连接的主面和从面分别被设为Tie_master和Tie_slave。

对Tie连接的属性定义在Interface中的Parameter菜单中进行，具体参数的定义请参考Abaqus使用手册

定义约束 

1．  在collector面板中创建名为constraints的loadcols，将其cardimage设为INITIALCONDITION。

2．  在BCs页面中点击constraints面板。

3．  选择如下图所示的节点。

4．  约束这些节点的1、2和3三个方向上的自由度

5．  在tube上靠近holder这一端，选择如下图所示的节点。

6．  约束其3方向的自由度，其他自由度放开

定义扭矩 

1．  定义名为forces的loadcols，将其cardimage设为History。

2．  在BCs页面上点击forces面板。

3．  在tube的另一端创建如下图所示的两个反方向力

定义LoadSteps 

首先为了在HyperView和HyperMesh中的后处理，需要Abaqus计算出.fil文件。

在BCs里面的outputblock中创建一个输出控制，要求输出节点位移、单元应力、约束反力和接触应力等相关结果，各参数的含义请参考Abaqus手册。

在本例中，创建一个名为standard的outputblock。

在loadsteps中创建一个step1，在loadcols中选择constraints和forces，在outputblock中选择刚才创建的standard。

在编辑step1的时候，需要为其指定如下的stepparameters。

Name——step的名称 

Nlgeom——几何非线性 

在AnalysisProcedure中指定这次分析为Static。

其它选项可以视情况而定。

输出*.inp文件 

在HyperMesh的file面板中输出*.inp文件。

该文件可以直接用于Abaqus计算