T节点abaqus建模教程.docx
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T节点abaqus建模教程
T节点abaqus建模教程
D
图1
2)取主管,端板中点,便于节点的拼接。
长按
,在横向展开条中选择
,就可以进行中点选取操作。
3)通过翻转、平移操作将节点拼装完成,如图2:
图2
4)点击
按钮将主管和支管焊接组成part-1,注意不要将端板也焊接了。
(未提到的操作都是默认往下点)
3.Part(切割支管伸入主管内部分):
在Module下拉框中选择Part模块。
在Part下拉框中选择part-1,长按
,在横向展开条中选择
(以延伸面切割),点击主管内表面,点击Done,将主管内支管部分切开,再点击
,将多余部分移除,如图3:
图3
4.Assembly(焊接节点):
在Module下拉框中选择Assembly模块。
回到组装操作,点击
按钮,将全部部件焊接成整体,命名total。
以上节点拼接完成。
5.Property(赋予节点材料属性):
在Module下拉框中选择Property模块。
1)点击
,建立钢材料steel,定义Conductivity,Density,Elastic,Expansion,Plastic,SpecificHeat六个属性,除了密度外,其他五个要选择随温度变化,点击
。
2)点击
,定义截面,默认往下点。
目的是将六个属性赋予给一个截面,因此该截面就是钢管的一个横截面。
3)点击
,选择所有单元,将截面属性赋予给整个节点。
(6.12版本不勾选Ceateset)
以上材料属性定义完成。
6.Mesh(划分网格):
在Module下拉框中选择Mesh模块。
1)首先端板用3点切割,点击
,再在界面下选择
,将端板切割如图4:
图4
2)接下来建立六个参考平面,用于切割主管和支管。
菜单栏上依次选择Tools-Datum-Plane-3points,建立3个参考平面将主管和支管沿轴向切割;选择Offsetfromplane建立三个参考平面将主管与支管沿横截面截断,位移值取默认0.3m。
参考平面图如图5:
图5
长按
,在横向展开条中选择
,用参考点平面切割主管和支管,切割后图如图6所示:
图6
接下来长按
选择
,分别用主管和支管的外表面延伸面切割结构,如下图7:
图7
图上可以看到除了端板内部有一块圆是黄色,其他都是我们期望的绿色,最后一步就是用支管和支管内表面延伸面切割。
点击窗口上侧
中间的按钮,部分隐藏单元,将主管和支管部分外表面隐藏,然后点击
,选择内表面切割。
如图8:
图8
注意:
用支管内外表面切割时,要隐藏主管下部分,避免主管被支管延伸面切割,这样后期布种划分网格时单元能够划分得更加均匀。
点击
,对节点布种,尺寸取0.02,指每隔20mm布种,其他值默认。
如下图9:
图9
然后,点击
,对交叉点周围部位加密布种,使计算更精确,布种尺寸取0.01,如图10所示:
图10
最后点击
,划分网格,整体网格如图11:
图11
注意:
如果划分网格出现错误,如有些单元无效,则因长按
,在横向展开条中选择
,将原网格擦出,再重新设置布种尺寸。
以上网格划分完成。
7.Interaction:
在Module下拉框中选择Interaction模块。
1)建立参考点。
选择Tools-Datum-Point-Offsetfrompoint。
选取主管左端板中点,坐标为(0.0,0.0,0.01),即沿z轴正方向偏移0.01m;选取主管右端板中点,坐标为(0.0,0.0,-0.01),即沿z轴负方向偏移0.01m;选取支管端板中点,坐标为(0.0,0.01,0.0),即沿y轴正方向偏移0.01m。
2)点击
,建立参考点(ReferencePoint),依次选择上步中所建的三个点,建立三个参考点RP-1,RP-2,RP-3。
3)点击
,选择Coupling,建立点面耦合关系。
对RP-1和主管左端板外平面来说,先点选RP-1,然后选择端板外表面,点按鼠标中键,在弹出窗口中点击OK,点面耦合即完成。
另外两个参考点面耦合如此,不一一赘述。
注:
这里介绍一个选则平面的便捷方法:
点选参考点后,点击命令Surface,点击黑色三角形,在下拉框中选择byangle,角度取0,然后点选左端板外表面即可。
另外,当角度取90度时,可以选择整个T型钢管节点的外表面,这个后期将在热学分析中运用到。
4)菜单栏中选择Tools-Set-Create,弹出窗口中点击Continue,然后点选RP-3,建立点集Set-1,点集信息可在Tools-Set-Manager中看到。
8.Step(建立分析步):
在Module下拉框中选择Step模块。
1)点击
(CreateStep),建立分析步Step-1,选择Static,General,点击Continue,弹出如图12所示EditStep窗口:
图12
Basic中取默认值,如上图,Incrementation中参数如图13:
图13
点击OK,分析步Step-1建立完成。
2)建立y轴反力历史输出变量。
菜单栏中选择Output-HistoryOutputRequests-Manager,弹出管理窗口,点击Edit,弹出编辑窗口,在Domain下拉框中选择Set,选择反力输出变量时依次点击黑色三角形,选中RF2,即y方向节点反力,同时删去Energy,点击OK。
选择方式如图14:
图14
注:
HistoryOutput和FieldOutput的区别是,后者是节点所有单元的位移、应力、反力等数据的集合,前者相当于是后者的子集,即前者的数据是由系统通过点集Set-1从后者中直接提取出来的。
建立HistoryOutput的目的在于更便捷地直接获取想要的数据。
9.Load(施加边界条件及外力):
在Module下拉框中选择Load模块。
1)施加边界条件。
首先主管左端板固接:
点击
,弹出创建框,名称默认,Step选择Initial,分析步类型选择Displacement/Rotation,点击Continue,点选模型上的参考点RP-1,确认后弹出边界条件编辑框,设置如图15:
图15
上图表示表示6个位移量都为零,端板为固接,然后点击OK,左端板边界条件施加完成。
建成后如图16:
图16
主管右端板边界条件为特殊的固接,即除了允许主管在z方向有位移外,其他5个位移都置零。
其边界条件建立方法如上,唯一不同的是去掉U3前方框中的小勾,其他不一一赘述。
2)施加外力。
由于静力分析首要目的是计算节点极限承载力Fu,我们在不知道极限承载力范围的情况下很难确定承载力的大小。
为了有效获得极限承载力,本文中采用施加位移的方法代替施加力,在节点失稳时,可由对应的位移得到该节点的常温下极限承载力。
首先,点击
,弹出边界条件创建框,名称默认,分析步Step选择Step-1,类型同样选Displacement/Rotation,点Continue,点选RP-3,确定,弹出编辑窗口设置如图17:
图17
点击OK即可。
上图中U2取-0.05指沿y轴负方向施加50mm的位移。
设置完成后RP-3上会出现一个向下的红色箭头,表示施加的力方向向下。
边界条件和外力设置完成。
10.Job(提交工作):
在Module下拉框中选择Job模块。
首先,点击
(CreateJob),Continue,弹出EditJob窗口,如果学习者电脑为4核或以上处理器,则在Parallelization中勾选Usemultipleprocessors,将2改为4或其他。
这样可以充分利用电脑性能,提升运算速度。
然后点击OK,工作即建立。
其次,点击
旁边的JobManager管理器如图18:
图18
一切准备就绪后,点击Submit将工作提交就OK啦,工作提交后可点击Monitor观测静力计算过程,同时注意Status观察计算状态,如果是Submitted表明工作正在提交中,如果是Running表明程序在正确运行,等待结果Results即可,如果出现Completed表明已算完,如果出现Aborted,则表明程序出错,应根据提示分析原因返回修改再次提交。
11.Visualization(可视化,数据后处理):
在JobManager中点击Result,界面自动跳转到Visualization模块。
1)变形应力云图。
点击
可得到钢管节点变形应力云图,如图19:
图19
2)重影效果。
长按
,在横向展开条中选择
,可得到钢管节点变形前和变形后的应力云图,如图20:
图20
3)剖视图效果。
点击
,可以得到钢管节点剖面图,如下:
图20
点击
右侧剖面视角管理器可以转换与x,y,z轴垂直的不同剖面,如图21:
图21图22
其中Position右侧的横向条可用于调节剖面在主管上的不同截面位置。
4)观察分析步。
点击
中最右侧
按钮,弹出FrameSelector窗口:
调节进度条,可以观察在施加位移时,整个结构的实时变形。
5)更改变形比例因子。
点击
,弹出如下窗口:
图23
在这里我们关心的是DeformationScaleFactor(变形比例因子),默认选择为Auto-compute,后面括号中的值是放大因子,但是在不同时刻,这个值是不断变化的。
在计算最初该值可以达到100多,因此变形看起来非常大,随后依次减小,因此在观察过程中有可能出现变形反弹的现象,就是说开始变形非常大,随后变形慢慢减小,这就是由于自动比例因子时刻变化的缘故造成的。
因此,为避免这种现象,也为了使有限元模拟变形更加接近实际,在上图窗口中变形比例因子选择Uniform,然后在展开的Value矩形框中输入固定值,一般取1,即按1:
1的比例变形,如果需要使变形显现得更加明显则适当增大该值。
6)历史变量数据提取。
此前,我们定义了一个点集Set-1,并在Step模块中已根据该点集定义了参考点RF-3的反力历史输出,在此介绍提取这个数据的方法:
点击
,选择ODBhistoryoutput,紧接着Continue,在弹出历时输出窗口中可以看到系统提取出的RF2反力文件,点击Plot,可以得到Force-Time图像。
点击
右边的XYDataManager,再点击Edit,可以导出时间、反力数据,极限承载力Fu取时间Time=0.3时反力的Force。
以上静力分析结束。
三.热学分析步骤
首先右键点击界面左侧树状列表中静力分析模型名(Model-1),如图24:
图24
在菜单中选择CopyModel,名称改为Model-1-temperature(或根据自己喜好),点击OK。
在树状列表中左键双击Model-1-temperature,弹出编辑窗口配置如图25:
图25
点击OK。
1.Step(删去原分析步,新建分析步):
在Module下拉框中选择Step模块。
点击
右边StepManager,选择Step-1,点击Delete将其删去。
再点击Create新建一个分析步Step-1,类型选Heattransfer,表示热传递类型,如下图26所示,再点击Continue。
图26
点击后会弹出分析步编辑框,配置如图27:
(a)(b)
Maximum:
20图27
点击OK,分析步Step-1建立完成。
2.Interaction:
在Module下拉框中选择Interaction模块。
1)删去点面耦合。
点击
右侧管理器,点击delete删去原点面耦合约束。
删去参考点
2)新建点集T。
菜单栏选择Tools-Set-Create,名称改为T,点击Continue,然后选取钢管节点所有单元,点击done。
删去原有点击Set-1。
3)修改Keywords。
在左侧树状列表中右键点击Model-1-temperature,在弹出菜单框中选择EditKeywords,弹出Keywords编辑框,将其拉到最后,在*EndStep命令前复制添加如下两行命令:
*Nodefile,nset=T
NT,
注意:
逗号为半角,即英文输入法中的逗号。
然后点击OK。
此步骤的目的在于,将各单元的升温数据保存到.fil文件中,此文件在热力耦合中至关重要。
4)建立对流作用。
点击
,弹出相互作用创建框,名字默认,Step选择Step-1,类型选择Surfacefilmcondition,表示对流作用,点击Continue,点击界面下方命令中黑色三角形,在下拉框中选择byangle,角度取90,然后点击节点即可选择整个钢管节点的外表面(如果选择不全按下Shift继续选择)。
点击Done,弹出相互作用编辑窗口,对流系数Filmcoefficient取25,Sinktemperature取1,定义Sinkamplitude前需定义ISO834升温曲线,方法是点击其右侧的
图标,弹出创建框,在Name中输入ISO834,类型选Tabular,点击Continue,弹出曲线编辑框,导入ISO834曲线的温度时间数据,如图28,点击OK,然后在Sinkamplitude下拉框中选择ISO834,点击OK,对流作用配置如图29:
图28图29
5)建立热辐射作用。
点击
,弹出相互作用创建框,名字默认,Step选择Step-1,类型选择SurfaceRadiation,表示对流作用,点击Continue,点击界面下方命令中黑色三角形,在下拉框中选择byangle,角度取90,然后点击节点即可选择整个钢管节点的外表面。
点击Done,弹出热辐射作用编辑窗口,参数配置如图30,点击OK完成。
图30
建立对流和热辐射后节点有如下特征:
图31
3.Load(删去约束及位移):
在Module下拉框中选择Load模块。
点击
右侧管理器,弹出边界条件管理器窗口,点击delete将所有约束及位移删去。
4.Mesh(更改单元属性):
在Module下拉框中选择Mesh模块。
在
中选择Part,在右侧下拉框中选择total,则界面上导出已划分网格的钢管节点,点击
,再选择节点全部单元,点击Done,在Family中选择HeatTransfer,如图32,其他默认,点击OK即可。
图32图33
5.Job(提交工作):
在Module下拉框中选择Job模块。
首先,点击
(CreateJob),Continue,弹出EditJob窗口,如果学习者电脑为4核或以上处理器,则在Parallelization中勾选Usemultipleprocessors,将2改为4或其他。
这样可以充分利用电脑性能,提升运算速度。
然后点击OK,工作即建立。
其次,点击
旁边的JobManager管理器,一切准备就绪后,点击Submit将工作提交就OK啦,如果弹出如图33所示警告框,点击yes即可。
其余操作请参考静力分析,在此不一一赘述。
热学分析完成。
四.热力耦合分析步骤
首先复制静力分析模型Model-1,命名为Model-1-coupling。
1.Load(删去位移):
在Module下拉框中选择Load模块。
点击
右侧管理器,选择BC-3,点击delete删去BC-3。
2.Step(新建分析步):
在Module下拉框中选择Step模块。
点击
新建分析步Step-2,类型选择Static,General,弹出分析步编辑窗口,其配置和热学分析中分析步Step-1(注意和静力以及热力耦合的Step-1不一样)相同。
如图34:
(a)(b)
图34
3.Load:
在Module下拉框中选择Load模块。
1)施加集中力,集中力取0.5Fu。
点击
,弹出荷载创建框,Step选择Step-1,Type选择集中力Concentratedforce,其他默认,点击Continue,在节点上点选RP-3,弹出荷载编辑框,在CF2中输入极限承载力的50%,即0.5Fu,其中Fu由静力分析得出,其他默认,点击OK。
设置完成后RP-3上显示向下的箭头。
注意:
由于施加集中力方向为向下,即y轴负方向,则CF2中荷载取负值。
2)添加升温数据文件。
点击
,弹出创建窗口,Step选Step-2,其他默认,点击Continue,选择除3个参考点外所有节点单元,方法是选择所有单元后按下Ctrl,在分别点击RP-1、RP-2、RP-3即可,点击Done,弹出编辑窗口,配置如图35所示:
图35
注:
(1)Filename选择热学分析中生成的.fil文件,添加时选择.fil文件后缀进行筛选,这样使操作非常便捷。
(2)Beginstep指热学分析中开始的分析步step-1。
(3)Beginincrement指热学分析中开始的增量编号,在Monitor中可看到。
(4)Endstep指热学分析中结束的分析步,也是step-1。
(5)Endincrement中的值应大于热学分析中运算的增量最大编号,取1000即可。
其他默认,点击OK。
4.Job(提交工作):
在Module下拉框中选择Job模块。
建立工作,提交工作,点击Monitor检测运算过程,等待运算结果即可。
详细过程请参照静力或热分析,在此不一一赘述。
5.Visualization(可视化):
在此模块中进行数据后处理。
在运算时,可以点击Result同时观察运算的即刻变形应力云图。
2014-3-22
五.PY文件
六.批处理
首先,open-setworkdirectory, 选择工作目录,例如:
D:
\SIMULIA2\Temp。
其次,在Job模块中,jobmanager窗口新建job,然后点击writeinput,此时在工作目录中会生成以job名命名的.inp文件。
新建.txt文档,编写
callabaqusjob=job名称int
例如有5个job,依次命名为job-1,job-2,job-3,job-4,job5,则程序编写如下:
callabaqusjob=job-1int
callabaqusjob=job-2int
callabaqusjob=job-3int
callabaqusjob=job-4int
callabaqusjob=job-5int/注:
其中int 作用是结束该job,程序继续跳转到下一job进行运算。
最后,将该txt文档后缀名改为.bat,并将该bat文档置于工作目录下,双击即可批量运算5个job。