(完整word版)ABAQUS实例分析

《现代机械设计方法》课程结业论文（ 2011 级）题目：ABAQUS实例分析学生姓名 XXXX学号 XXXXX专业机械工程学院名称机电工程与自动化学院指导老师 XX 2013年 5 月8 日目录第一章Abaqus简介 (1)一、Abaqus总体介绍 (1)二、Abaqus基本使用方法 (2)1.2.1 Abaqus分析步骤 (2)1.2.2 Abaqus/CAE界面 (3)1.2.3 Abaqus/CAE的功能模块 (3)第二章基于Abaqus的通孔端盖分析实例 (4)一、工作任务的明确 (6)二、具体步骤 (6)2.2.1 启动Abaqus/CAE (4)2.2.2 导入零件 (5)2.2.3 创建材料和截面属性 (6)2.2.4 定义装配件 (7)2.2.5 定义接触和绑定约束（tie） (10)2.2.6 定义分析步 (14)2.2.7 划分网格 (15)2.2.8 施加载荷 (19)2.2.9 定义边界条件 (20)2.2.10 提交分析作业 (21)2.2.11 后处理 (22)第三章课程学习心得与作业体会 (23)第一章： Abaqus简介一、Abaqus总体介绍Abaqus是功能强大的有限元分析软件，可以分析复杂的固体力学和结构力学系统，模拟非常庞大的模型，处理高度非线性问题。

Abaqus不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析，同时还可以完成系统级的分析和研究。

Abaqus使用起来十分简便，可以很容易的为复杂问题建立模型。

Abaqus具备十分丰富的单元库，可以模拟任意几何形状，其丰富的材料模型库可以模拟大多数典型工程材料的性能，包括金属、橡胶、聚合物、复合材料、钢筋混泥土、可压缩的弹性泡沫以及地质材料（例如土壤、岩石）等。

Abaqus主要具有以下分析功能：1.静态应力/位移分析2.动态分析3.非线性动态应力/位移分析4.粘弹性/粘塑性响应分析5.热传导分析6.退火成形过程分析7.质量扩散分析8.准静态分析9.耦合分析10.海洋工程结构分析11.瞬态温度/位移耦合分析12.疲劳分析13.水下冲击分析14.设计灵敏度分析二、Abaqus基本使用方法1.2.1 Abaqus分析步骤有限元分析包括以下三个步骤：1.前处理（Abaqus/CAE）:在前期处理阶段需要定义物理问题的模型，并生成一个Abaqus输入文件。

提交给Abaqus/Standard或Abaqus/Explicit。

2.分析计算（Abaqus/Standard或Abaqus/Explicit）:在分析计算阶段，使用Abaqus/Standard或Abaqus/Explicit求解输入文件中所定义的数值模型，通常以后台方式运行，分析结果保存在二进制文件中，以便于后处理。

3.后处理（Abaqus/CAE或Abaqus/Viewer）: Abaqus/CAE的后处理部分又称为Abaqus/Viewer，可用来读入分析结果数据，以多种方法显示分析结果，包括彩色云纹图、动画、变形图和XY曲线图等。

1.2.2 Abaqus/CAE界面图1-1 Abaqus/CAE的主窗口1.2.3 Abaqus/CAE的功能模块一般使用Abaqus/CAE进行应力分析有以下几个经典的步骤：1、问题的描述→2、启动Abaqus/CAE→3、创建部件→4、创建材料和截面属性→5、定义装配件→6、设置分析步→7、定义边界条件和载荷→8、划分网格→9、提交分析作业→10、后处理→11、退出Abaqus/CAEAbaqus/CAE包括一系列的功能模块（module）,每个模块均包含其特定的工具，在Module（模块）列表中可以选择各个功能模块（如图1-2），图1-2 选择功能模块这些模块的次序同时也是Abaqus/CAE所推荐的模型创建顺序（如图1-3），当然也可以首先划分网格（如图1-4），这样做的好处是，往往在划分网格的过程中，会发现部件的几何模型需要进一步修改，而经过这些修改后，已经定义好的边界条件、载荷和接触等可能变为无效的，需要再重新定义。

图1-3 Abaqus/CAE所推荐的模型创建顺序图1-4 根据需要来选择适当的建模顺序第二章基于Abaqus的通孔端盖分析实例一、工作任务的明确在安装文件夹中有一个simple文件夹，里面有三个.x_t文件，如图2-1所示。

它们是三个零件，该文章目的是演示将这三个文件通过Abaqus装配好并达到划分网格的目的，最终生成一个.ace文件。

图2-1二、具体步骤2.2.1 启动Abaqus/CAE在Windows操作系统中：[开始]→[程序]→[Abaqus 6.8-1]→[ABAQUS CAE]。

启动ABAQUS CAE后，在出现的Start Session(开始任务)对话框中选择Create Model Database(创建新模型数据库)。

如图2-2所示。

图2-22.2.2 导入零件如图2-3左图，依次单击主菜单中的File→Import→Part，弹出图2-3右图对话框，选择simple文件夹后可看到三个.x_t文件，它们是通孔端盖的三个组成部件，分别是螺钉、安装板和固定圈。

图2-3 导入零件导入后可看到零件如图2-4所示。

此时零件尚未定义材料，所以表面是白色，待定义了材料后零件表面显示蓝色。

零件zdc 零件LD 零件azb图2-42.2.3 创建材料和截面属性在窗口左上角的Module(模块)列表中选择Property(特性)功能模块，按照以下步骤来定义材料。

1)创建材料点击左侧工具区域中的（Create Material）,也可以直接双击左侧模型树中的Material来完成此项操作。

在Name(材料名称)后面输入Steel，点击此对话框中的Mechanical(力学特性)→Elasticity(弹性)→Elastic。

在数据表中设置Young’s Modulus(弹性模量)为210000，Poisson’s Ratio(泊松比)为0.3，其余参数不需改变（如图2-5所示），点击OK。

按上述同样的方法创建ZM-6合金材料。

图2-5 创建材料2)创建截面属性点击左侧工具区中的（Create Section），在弹出的对话框中的Name中输入Section-Steel，点击continue，在接着弹出的对话框中将material下拉菜单中的Steel选中，单击OK，此时已定义好Section-Steel。

按照同样的方法定义Section-ZM，如图2-6所示。

图2-6创建截面属性3)给部件赋予截面属性以安装板为例，点击左侧工具区的（Assign Section），点击视图区中的安装板模型，Abaqus/CAE以红色高亮度显示被选中的实体边界，如图2-7所示。

在视图区的空白点击鼠标中键，弹出Edit Section Assignment对话框，将Section设置为Section-Steel，点击OK。

另外两个零件的赋予截面属性方法与此类似。

赋予截面属性后，各个部件表面变成绿色。

图2-72.2.4 定义装配件1)添加实体进入Assembly功能模块，点击，选中全部部件，然后点击OK，如图2-8所示。

图2-8 添加装配实体2)使固定圈下表面与安装板上表面相接触长按按钮，弹出接触面约束类型选项，将鼠标移动至（Face to Face）然后放开，如图2-9所示。

图2-9首先点击固定圈下表面，再点击安装板的上表面，在所点击的位置会显示出面的方向。

在窗口底部的提示区中点击Flip来更正方向，然后点击OK。

如图2-10左图所示。

提示区中显示的两个面的默认距离为0.0，按回车键确认。

得到的模型如图2-10右图所示。

图2-103)使安装板和固定圈的螺钉孔对齐重复图2-9所示的步骤，将鼠标移动至（Coaxial）放开，先点击固定圈上的某个螺纹孔的内表面，再点击安装板的某个螺纹孔的内表面，点击OK。

图2-11如图2-11所示，此时只定义了一对螺纹孔，还需要定义一对螺纹孔才能把固定圈装配到正确的位置，再次点击，先后选择需对齐的两个螺纹孔的内表面，点击OK，此时安装板与固定圈就已经装配到正确的位置，如图2-12表示。

图2-124)安装螺钉安装螺钉分为三个部分，先要使螺钉螺纹柱与螺纹孔对齐，然后是安装板的底面与螺钉头部的底面相接触，最后对这个螺钉进行阵列。

首先单击，先后选择螺钉的螺纹柱和安装板的螺纹孔，点击Flip选好方向后点击OK确认，螺钉的位置如图2-13所示。

图2-13单击，分别选择螺钉头部的底面和安装板的底面，使螺钉装配到正确的位置，这里要注意箭头的方向，如果方向相反则装配会出现错误，点击Flip改正方向后点击OK确认。

正确的螺钉位置如图2-14所示。

图2-14点击工具区中的（环形阵列），在视图区点击螺钉，在提示区中点击Done,弹出阵列对话框（如图2-15左图），将阵列数量改成8，角度改为360度，点击Axis然后选择Y轴，待看到阵列出的螺钉处于正确位置后点击OK退出,阵列后如图2-15右图所示。

图2-15 阵列螺钉2.2.5 定义接触和绑定约束（tie）下面将在安装板和固定环之间定义接触，在螺钉和底座的螺纹处建立绑定约束。

1)定义接触和绑定约束所要用到的各个面在定义这些面之前，由于已经完成assembly过程；造成平面选择困难，此过程成可以使用view-assembly display options；如图2-16所示，分别勾选不同的零部件进行显示，从而正确快速地确定出对应的面。

图2-16进入Interaction功能模块，双击模型树中的Surface,新建一个接触面，先给这个面命名，确认后开始在模型上选择要定义的面，选好后点击提示区的Done。

注意：在选择阵列过的螺钉上的接触面时要先把安装板设为Suppress状态。

依次定义如图2-17所示的接触面（螺钉只选一个作解释，其余的都一样）：图2-17 定义接触面2)在螺纹处定义绑定约束在模型树中双击Constraint，出现如图2-18左图所示对话框，按图中设置好名称和类型后点击Continue，点击窗口底部提示区右侧的Surface按钮，在弹出的Region Selection对话框中，选中Surf-zdc-ld1来作为绑定约束的主面，点击Continue，再次点击提示区中的Surface按钮,选中Surf-ld1-zdc来作为绑定约束的从面。

在弹出的Edit Constraint对话框中（如图2-18中图），将Position Tolerance设为Specify distance:0.02，点击OK退出。

按同样的方法设置如图2-18右图中的各个绑定约束。

图2-183)定义带库伦摩擦的接触属性和不带摩擦的接触属性点击（Create Interaction Property），在Name后面输入IntProp-friction-015，点击Continue。