悬臂梁的线性静态分析.docx
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悬臂梁的线性静态分析
介绍
在本练习中你将会熟习在ABAQUS/CAE中交互式的作出模型的过程.你将使用ABAQUS/CAE模块来做出如下图中的悬臂梁模型.
Figure W1–1Cantileverbeam.
Preliminary（预备步骤）
切换到这个练习的工作目录:
../IntroClass/workshops/beam
使用以下的指令来启动一个新的ABAQUS/CAE程序:
abaquscae
其中的abaqus是用来执行ABAQUS的命令字符串.
在启动的对话框窗口中选用CreateModelDatabase选项.
这个新制作出来的模型数据库的ModelTree（模型树）会放在工具盒的左边.如果ModelTree（模型树）没有看到的话,确认在下拉选单中的View里头的ShowModelTree旁边有没有打勾.如果ModelTree（模型树）还是没有看到的话,从ABAQUS/CAE窗口的左侧拉动其光标来扩展ModelTree（模型树）窗口.ModelTree（模型树）窗口里提供你可以看清模型数据库里数据的结构,同时也可以直接用ABAQUS/CAE里的大部分建构模型的功能.如果你在该模型树上的某个项目上按下鼠标右键,会谈出一列与该项数据相关的指令.例如,如图 W1–2中显示出Models上按右键所弹出的命令列.在此弹出的命令列中,Create选项以粗体字表示该选项是默认值,当你直接在该Models上快点两下时便会执行这个预设指令选项.
Figure W1–2Modelsmenu.
在ModelTree（模型树）上的Models上快点两下可以在模型数据库中制作出一个新的模型.
同时模型属性编辑窗口会出现.
在这个弹出的EditModelAttributes（模型属性编辑窗口）上,输入模型名称为BEAM然后按下OK.
一个名称叫做BEAM的模型会出现在ModelTree（模型树）里,如附图 W1–3.这个新的模型下方会有一条底线表示他是目前的工作中对象（i.e.,BEAM是你目前的工作中模型）.
Tip:
如果要让模型树看来精简,可以将Model-1左侧的“-”框点一下将他收缩起来或者是将BEAM设成目前的唯一显示模型.
Figure W1–3ModuleTree.
要将模型数据库存文件时,使用下拉菜单中的FileSaveAs然后在SaveModelDatabaseAs窗口中给予文件名称BEAM.按下OK.
存盘时会自动附加扩展名.cae.
Creatingapart
本章中你将利用画出2D的梁外型草图（矩形）并将之拉伸做出一个3D的允许变形的实体（DeformableSolidBody）.
1.在ModelTree（模型树）上的Parts处快点两下可以在BEAM模型里做出一个新的零件（Part）.
接着CreatePart窗口会弹出来.
在此CreatePart窗口里,将此零件命名为Beam,输入其约略尺寸为600.
其余使用其默认值就好.然后按下Continue.
ABAQUS/CAE会在窗口底部的提示区出现提示文字以引导你完成这个指令的执行,如下图Figure W1–4所示.按一下cancel按钮可以取消目前的指令工作;按一下backup放弃这一步骤回到上一个步骤.
Figure W1–4Promptarea.
此时画草图的工具盒会出现在工作窗口的左边,草图环境中的格点会出现在窗口中（此时已经进入画草图的Sketch状态）.
按照以下的步骤画出此悬臂梁的外形:
点一下CreateLines:
Rectangle指令,位于画草图工具盒的右上角,如下图Figure W1–5所示.
Figure W1–5Rectanglesketchtool.
如上图中白色背景处的按钮便是草图工具盒中的画矩形指令,你可以按一下这个按钮.ABAQUS/CAE会在提示区提示你如何做,以引导你完成这个指令的执行过程.
注意当你的鼠标光标在窗口中移动时,ABAQUS/CAE会在左上角显示鼠标光标所在处的X–及Y–坐标值.
在坐标（-100,10）处点一下作为此矩形的左上角点.
将光标移到（100,-10）处,如下图Figure W1–6所示.
Figure W1–6Rectangledrawnwithsketcher.
按一下鼠标左键做出此矩形.
在窗口中的任意处按一下鼠标中键以结束此画矩形指令.（如果用的是三键鼠标则鼠标键2（Mousebutton2）指的是中键;如果用的是二键鼠标则鼠标键2（Mousebutton2）指的是双键一起按.）
Note:
这里有好几种方法可以用来画这个矩形:
你可以再点一下该指令按钮放弃掉该指令或者按下提示区的cancel按钮.
按下提示区的Done按钮则可以结束此画草图的Sketch状态.
在接下来的EditBaseExtrusion窗口中输入拉伸的深度值为25,然后按下OK按钮.
ABAQUS/CAE此时会自动显示此新零件的等角视图,如下图 W1–7所示.在模型树中的Parts图标会变成表示其中有一个零件.
Figure W1–7Extrudedpart.
Creatingamaterialdefinition
接着你将要定义一个简单的线弹性材料,其Young’smodulus（杨氏模数）为209103 MPa还有Poisson’sratio（浦松比）是0.3.
Todefineamaterial:
2.在模型树中的Materials处快点两下会在此BEAM模型中产生一个新的材料.
ABAQUS/CAE自动切换到Property模块,同时材料编辑器弹出来.
在EditMaterial（材料编辑）窗口中,将此材料命名为Steel.注意此窗口中其它可用的选项.
Figure W1–8Pull–downmenu.
从此材料编辑窗口中间的菜单中,选用MechanicalElasticityElastic选项,如上图 W1–8所示.
ABAQUS/CAE在此窗口下半部会出现Elastic数据的输入表.
分别在其中的字段输入209.E3的Young’smodulus（杨氏模数）以及0.3的Poisson’sratio（浦松比）,如下图 W1–9所示.你可以用[Tab]键来切换所在的字段以便输入,或者用鼠标也可以.
Figure W1–9Materialeditor.
按下OK按钮结束此材料编辑器.
Definingandassigningsectionproperties（定义并指定补充特性）
接着,你将制作一个均质的实体剖面特性（section）并将此剖面特性（Section）指定给beam零件.这个剖面特性（section）将会使用你刚才所定义的Steel材料.
Todefinethehomogeneoussolidsection:
3.在模型树中的Sections上快点两下,在BEAM模型之下做一个Section.
此时CreateSection窗口会弹出来.
在这个CreateSection窗口中:
a.将此section命名为BeamSection.
接受其预设category（类型）Solid及预设type（类别）Homogeneous.
按一下Continue.
接着section编辑器会弹出来.
在此EditSection窗口中:
b.接受其预设的Steel材料作为此section的使用材料.
在Planestress/strainthickness字段中接受其默认值1.
Note:
对于3D的实体几何,这个值用不到.它只跟2D几何才有关.
按下OK.
Toassignthesectiondefinitiontothecantileverbeam:
4.将模型树中的零件Beam展开（在Parts上的“+”符号上点一下展开此零件类别,接着在Beam零件上的“+”符号上点一下展开此零件）.
5.在SectionAssignments上快点两下来将section指定给Beam零件.
ABAQUS/CAE会在提示区出现提示以引导你完成整个程序.
接着你可以在这个beam零件上点一下将之选取成为section要指定的零件.
在窗口中按下鼠标中键或者按下提示区的Done按钮接受此选取对象.
sectionassignmenteditor出现.
在此EditSectionAssignment窗口中,接受其默认值BeamSection作为要用的section定义,然后按下OK.
ABAQUS/CAE会将beam零件的颜色变成绿色表示其已经有指定section在上面了.
Assemblingthemodel
本分析所用到的组装仅用到一个组件--Beam.
Toassemblethemodel:
6.在BEAM的模型树中,将Assembly展开并在其Instances上快点两下以加入新的组件.
ABAQUS/CAE会自动切会到组装模块,同时CreateInstance窗口会弹出来.
在CreateInstance窗口中选取Beam然后按OK.
ABAQUS/CAE会将此新的组件显示出来.
Configuringtheanalysis
在此分析中我们感兴趣的是悬臂梁的上平面受到压力时的静态反应.这只是一个单一事件,所以此分析只需要一个分析步就可以了.因此,这个分析模型中将会有两个分析步:
∙Aninitialstep（初始分析步）,在这个时候加上边界条件来拘束这个悬臂梁的其中一端.
∙一般的静态分析步,在这个分析步中你将施加一个压力在此梁的上平面上.
ABAQUS/CAE会自动的产生initialstep（初始分析步）,不过其余的分析步则必须使用者自己制做.
Tocreateageneral,staticanalysisstep:
7.在BEAM的模型树中的Steps上快点两下做出一个新的分析步.
ABAQUS/CAE会自动的切换到Step模块,同时CreateStep窗口会弹出.
在CreateStep窗口中:
a.将此分析步命名叫做BeamLoad.
b.从其中列出来的可选用选项中选取Static,General选项.
c.按一下Continue.
然后EditStep窗口会出现.
在EditStep窗口中:
d.在其中的Basic标签页里的Description字段里输入Loadthetopofthebeam.
e.点一下Incrementation标签页,将Initial字段中的值1删除掉.输入0.1作为初始的递增值.
f.点一下Other标签页查看其中内容;你可以接受其默认值就好.
g.按一
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