abaqus1典型实例分析.docx

1、abaqus1典型实例分析1.应用背景概述随着科学技术的发展，汽车已经成为人们生活中必不可少的交通工具。但当 今由于交通事故造成的损失日益剧增， 研究汽车的碰撞安全性能，提高其耐撞性 成为各国汽车行业研究的重要课题。目前国内外许多著名大学、研究机构以及汽 车生产厂商都在大力研究节省成本的汽车安全检测方法，而汽车碰撞理论以及模 拟技术随之迅速发展，其中运用有限元方法来研究车辆碰撞模拟得到了相当的重 视。而本案例就是取材于汽车碰撞模拟分析中的一个小案例 保险杠撞击刚性墙。2.问题描述该案例选取的几何模型是通过导入已有的 *GS文件来生成的（已经通过Solidworks 软件建 好模型的），共包括刚

2、性墙（PART-wall ）、保险杠（PART-bumpe）、平板（PART-plane）以及横梁（PART-rail ）四个部件，该分 析案例的关注要点就是主要吸能部件（保险杠）的变形模拟，即发生车体碰撞时 其是否能够对车体有足够的保护能力这里根据具体车体模型建立了保险杠撞击 刚性墙的有限元分析模型，为了节省计算资源和时间成本这里也对保险杠的对称 模型进行了简化，详细的撞击模型请参照图 1所示，撞击时保险杠分析模型以2000mm/s的速度撞击刚性墙，其中分析模型中的保险杠与平板之间、平板与横 梁之间不定义接触，采用焊接进行连接，对于保险杠和刚性墙之间的接触采用接 触对算法来定义。1.横梁（r

3、ail） 2.平板（plane） 3保险杠（bumper） 4.刚性墙（wall）图碰撞模型的SolidWorks图为了使模拟结果尽可能真实，通过查阅相关资料，定义了在碰撞过程中相关 的数据以及各部件的材料属性。其中，刚性墙的材料密度为X 10-9，弹性模量为 X 105,泊松比为； 保险杠、平板以及横梁的材料密度为X 10-9，弹性模量为 X 105,泊松比为，塑形应力-应变数据如表所示。表应力-应变数据表应力210300314325390438505527应变注：本例中的单位制为： ton , mm s。3.案例详细求解过程本案例使用软件为版本为，各详细截图及分析以该版本为准。创建部件（1

4、） 启动ABAQUS/CAE创建一个新的模型数据库，重命名为 The crash simulation ，保存模型为 The crash 。（2） 通过导入已有的*IGS文件来创建各个部件，在主菜单中执行【File】 Import】Part】命令，选择刚刚创建保存的的文件，弹出【Create Part From IGS File】对话框如图所示，根据图所示设定【Repair Options】的相关 选项，其它参数默认，单击【Ok】按钮，可以看到在模型树中显示了导入的部件 bumper_asm图 Create Part From IGS File 对话框（3） 从【Module列表中选择【Par

5、t】，进入【Part】模块，通过鼠标左 键选择模型树中模型Parts （1）下面的bumper_asm部件，并单击鼠标右键选择 Copy命令，弹出【Part Copy】对话框如图所示，在【Part Copy】对话框提示 区中输入 bumper，并在【Copy Options 】中选择【Separate disconnected regions into parts】选项，单击【Ok】按钮完成导入几何模型四个部件的分离，这时我 们可以看到模型树上模型 Parts （1）下有五个部件，分别为 bumper_asmbumper_1、bumper_2 bumper_3 和 bumper_4，选择 bu

6、mper_asm部件单击鼠标 右键并选择Delete命令删除此部件，此时模型Parts （1）下只剩下了四个部件， 分别为 bumper_1、bumper_2、bumper_3 和 bumper_4,将部件 bumper_1、bumper_2 bumper_3 和bumper_4分别对应更名为 wall （刚性墙）如图所示、bumper （保 险杠）如图所示、plane （平板）如图所示和rail （横梁）如图所示。图Part Copy 对话框图 部件wall （刚性墙）模型图1.与plane连接部位图部件Bumper （保险杠）的模型图1与部件bumper连接区域 2. 与部件rail连接区

7、域图 部件plane （平板）模型图1.与部件bumper连接区域图 部件rail （横梁）模型图定义材料属性（3）（ 1）从【Module】列表中选择【Property】，进入【Property】模块，单 击工具箱中 （Create Material ），弹出【Edit Material】对话框，输入材料名 称Material-wall ，执行【Ge neral】【De nsity】，输入材料密度，执行【Mechanical】【Elasticity】【Elastic】，输入弹性模量，泊松比，单击【0K按钮，完成材料Material-wall 的定义；继续创建另外一种材料，材料 名称为Mate

8、rial-bumper -plane -rail （三种材料的参数数据是完全一样的），执行【General】Density ,输入材料密度，执行【Mechanical】【Elasticity】 【Elastic】，输入弹性模量，泊松比，执行【Mechanical】【Plasticity】 【Plastic】，输入如图塑性数据，单击【OKI按钮，完成材料Material-bumper -pla ne -rail 的定义。图塑性数据（2） 单击工具箱中 （Create Section ），弹出【Create Section】对话框，如 图所示， 创建一个名称为 Section-wall 的均匀壳截

9、面， 单击 Continue 按钮，弹 出【 Edit Section 】对话框，如图所示，在 Shell thickness (壳厚度)文本框 内输入 1，材料使用 Material-wall ，为了提高运算效率我们选用默认的 Simpson 积分算法，在壳体厚度方向上布置 3 个积分点， Section-wall 的截面属性参数 设置完成后如图所示；按照上述方法继续创建另外三个截面属性，名称分别为： Section-bumper 、Section-plane 、 Section-rail ，壳体厚度分别为 1、 2、 3， 材料使用 Material-bumper -plane -rail

10、 ，算法选用默认的 Simpson 积分算法， 壳体厚度方向上布置 3 个积分点。单击工具箱中 ( Assign Section )，把截面属 性 Section-wall 、Section-bumper 、 Section-plane 以及 Section-rail 分别赋 予部件wall、部件bumper、部件plane和部件rail。截面属性被赋予成功后， 部件颜色为橙黄色。如图所示。图 Edit Section 编辑框图 被赋予截面属性的 bumper 部件定义装配部件从【Module】列表中选择【Assembly,进入【Assembly模块，单击提示 区中 (Instance Par

11、t )，在弹出的【 Create Instance 】对话框中依次选中部件 wall、部件bumper、部件plane和部件rail，单击【OKI按钮，创建了各个部 件的实例， 其中各个实例已经按照默认位置装配完成， 各个实例最终装配模型如 图所示。图 整体装配模型定义网格划分(1)从【Module列表中选择【MesU，进入【MesU模块，环境栏中Object 选择Part : wall，单击工具箱中 (Seed Part)，弹出【Global Seeds对话框,输入Approximate global size : 30,其它参数设置选择默认，单击【0!】按钮， 完成种子的设置；单击工具箱中

12、 (Assign MeshControls )，根据信息区提示选 择整个部件Part-rigid-plane ，单击【Dond按钮，弹出【MeshControls】对话框, Element Shape 栏中选择单元形状为 Quad, Technique 栏中选择 Free , 单击【OI】按钮；单击工具箱中 (Assig n Eleme nt Type)，选择Explicit 、Lin ear、 Shell，即选择四边形减缩壳体单元 S4R单击工具箱中 (Mesh Part)，单击提示区【Yes】按钮，完成部件wall的网格划分。戈扮好的网格如图所示。图 部件 wall 的网格划分(2)从环境

13、栏中 Object选择Part : bumper，单击工具箱中 (Seed Part)，弹出【 Global Seeds 】对话框，输入 Approximate global size ：15，其它参数 设置选择默认，单击【OM按钮，完成种子的设置，执行【Seed Edge【Biased】 命令，用鼠标左键选择如图所示左边的两条曲线， 选择时鼠标尽量靠近图示箭头 指向曲线的一半区域，单击信息提示区的【Do nd按钮，在信息提示区输入Bias ratio (=1)：，回车，输入种子数为20,单击【Done按钮；继续执行【SeedEdge 【Biased 】命令，用鼠标左键选择如图所示右边的四条曲

14、线，注意箭头指向方 向，单击信息提示区的【Do nd按钮，在信息提示区输入 Bias ratio (=1):，回车，输入种子数为4,单击【Do nd按钮完成种子设置。单击工具箱中(Assign Mesh Co ntrols )，根据信息区提示选择整个部件 bumper，单击【Do nd按钮，弹出【Mesh Controls】对话框，设置如图所示，单击【O!按钮。单击工具箱 中 ( Assign Element Type )，选择 Explicit 、 Linear 、 Shell ，即选择四边形 减缩壳体单元S4R单击工具箱中 (MeshPart)，单击提示区【Yes】按钮，完成部件bumpe

15、r的网格划分。图 Mesh Control 对话框图 部件 bumper 网格局部加密示意图(3)从环境栏中 Object 选择 Part ：plane ，单击工具箱中 (Seed Part )，弹 出【 Global Seeds 】对话框，输入 Approximate global size ： 15，其它参数设置选择默认，单击【0K按钮，完成种子的设置；单击工具箱中 (Assign MeshControls )，根据信息区提示选择整个部件 Part-rigid-plane ，单击【Done】按钮，弹出【Mesh Controls】对话框，设置如图所示，单击【0用按钮；单击工 具箱中( Assign Element Type ，选择 Explicit 、Linear 、Shell ，即选择四边 形减缩壳体单元S4R单击工具箱中 (Mesh Part)，单击提示区【Yes】按钮， 完成部件 plane 的网格划分，按照如同部件 plane 网格划分参数的设定完成部件 rail 的网格划分。(4)从环境栏中Object选择Assembly，单击工具箱中 (Verify Mesh)，框选整个分析模型(包括四个部件)，单击提示区中【Done】按钮，弹出【Verify Meshl 对话框，在Type栏中选择Analysis Checks，单击【Highl