T节点abaqus建模教程.docx

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T节点abaqus建模教程

T型圆钢管节点abaqus图文建模教程

一．分析前准备：

主管直径159mm，厚度5mm，长度2000mm；主管端板尺寸250mm×250mm×20mm；支管直径89mm，厚度4mm，长度1000mm；支管端板尺寸150mm×150mm×20mm。

注：

1.长度单位m，时间单位s，力单位N。

2.该软件建模过程中最常用工具为菜单栏Viewpoint下的

按钮，即转换视角。

3.点击鼠标中键和回车键表示确定，可代替手动点击Done，使操作更便捷。

4.该教程中未提到的操作均按系统默认操作，如命名规则。

初学者后期熟练后可根据自己喜好和习惯更改。

点击AbaqusCAE，运行软件；点击SaveModelDatabase，将新建数据库保存在指定文件夹中；关闭程序；在指定文件夹中打开新建的.cae程序。

分析前准备的目的是将静力，热学，热力耦合输出文件保存在指定文件夹中，不一定保存在系统指定的temp文件夹中。

二．静力分析步骤：

1.Part（建立块）：

Module默认为Part模块。

1）建立主管chord。

点击

（CreatePart），弹出部件创建框，Name改为chord，Approximatesize取1（表示绘图范围大小为1m×1m），其他默认，点击Continue，显示绘图区域，点击左侧工具栏中的

，建立主管截面:

一.绘出外径圆。

依次输入坐标（0,0）、（0.0795,0）；二.绘出内径圆。

内圆半径由外圆半径减去主管厚度得到，依次输入坐标（0,0），（0.0745,0）截面即建立完成。

最后点击Done，弹出长度编辑窗口，在Depth中输入主管长度2m即可，主管建立完成。

2）建立支管brace。

方法参照主管。

3）建立主管端板plate1。

点击

（CreatePart），弹出部件创建框，Name改为plate1，Approximatesize取1（表示绘图范围大小为1m×1m），其他默认，点击Continue，显示绘图区域，点击左侧工具栏中的

，依次输入坐标（0，0）、（0.25，0.25），点击鼠标中键，弹出编辑框，在Depth中输入0.02，表示端板厚度为20mm。

4）建立主管端板plate2。

由于主管两端板尺寸相同，则可直接复制。

点击

（CreatePart）右侧管理器，在弹出窗口中选择plate1，点击Copy，命名为plate2，确定即可。

5）建立支管端板plate3。

方法参照plate1。

2.Assembly（组装）：

在Module下拉框中选择Assembly模块。

1）点击

，按图1界面操作，点击OK。

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

5．PY文件

6．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。