基于ABAQUS的热应力分析

1.1基于ABAQUS的热应力分析

1.1.1 温度场数据处理

(1)打开INP_Generator.exe，出现如下软件界面：

图1.数据处理软件

(2)点击“浏览”按钮，选择由FLUENT导出的inp文件所在路径，如下图

所示：

图2.路径选择

(3)点击“生成”按钮，则在inp文件所在路径下自动生成包含多个温度场的

ABAQUS输入文件ABAQUSinputfile.inp。

图3.生成包含连续温度场INP文件

1.1.2 复材工装模板热应力分析

(1)打开ABAQUS，导入inp文件后，打开Tools菜单下“Set - Manager”，

如下图所示。检查是否有名为“PID6”的set，若没有则创建一个名为

“PID*”的set，set为模板整体。（“*”为任意数字或字母）

图4.创建SET

(2)打开Plug-ins菜单下“CAC Project - Composite Analyse”，弹出如下界面。

在Step1标签中输入用到的材料名称并选择工作路径；在Step2中定义铺

层信息，可通过右键删除或添加行；按照Step3和Step4的提示，使用

ABAQUS/CAE自身功能完成剩余分析工作。

(a)

(b)

(c)

图5.定义材料及铺层

(3)进入Load模块，定义垂直于模板表面平面部分的局部坐标系。选择“Tools”

菜单下“Datum”，Type选择“CSYS”Method选择“3Points”，然后默认点击“Continue”按钮。依次在模板表面选择坐标原点、X轴上点和XY面上的点，生成局部坐标。

图6.定义模板局部坐标系

(4)点击“Create Boundary Condition”按钮，弹出边界条件定义对话框。

Step设为“Initial”，Category选择为“Mechanical”，Types for Selected Step 选择为“Displacement/Rotation”，点击“Continue”，如下图所示：

图7.选择约束类型

(5)将“Select regions for the boundary condition”选为“by angle”，选中模板

下表现所有结点（按住Shift键可多选），点击鼠标中键，弹出如下边界条件编辑对话框，给模板施加U3和UR3约束，CSYS选择为模板局部坐标系。

图8.定义约束

(6)打开Predefined Field Manager,检查温度场Field-1，若为模板整体温度

场则删除它，否则保留。创建一个初始温度场：Step设为“Initial”，Category 选择为“Other”，Type for Selected Step选择为“Temperature”，点击“Continue”按钮，选中模板整体，输入常温293K。并将其在Initial以后各步聚中设为“Reset to initial”。

图9.检查温度场

(7)进入Job模块，创建作业，提交计算，完成后打开工作目录下对应的odb

文件查看分析结果。

创建并提交作业

(8)打开Plug-ins菜单下“CAC Project – Post Process”,弹出后处理对话框，

各选项作用如下图(b)所示：

(a)

整体变形

变形后云图

变形前后云图

应力云图

应变云图

位移云图

(b)

图10.后处理

(9)打开Plug-ins菜单下“CAC Project –Strength Check”,弹出强度校核对话

框。

图11.强度校核

(10)点击“Select…”选择分析后的结果文件(Odb文件)，输入insurance name，

默认为PART-1-1（应与Odb文件中insurance name保持一致）。最后点击

“OK”，将对模板进行最大应力强度准则校核，并在ABAQUS下面的信

息栏给出校核结果：（Strength Qualified or Strength Unqualified）。

1.1.3 制件精度分析

a)对FLUENT导出的INP文件作处理，去除其中温度点，如下图。

图12.去除温度点

b)使用File-Import-Model功能将去除温度点的INP导入ABAQUS。按5.3.2的方法，设置型面以模板材料从常温升致固化温度。温度场设置如下：点击

Load模块定义升温过程温度场，“Step”选为“Initial”；“Category”选为“Other”；“Type for Selected Step”选为“Temperature”，点击“Continue”，如下图所示：

图13.建立温度场

初始步(Initial)温度设为常温25度，如下图所示：

图14.常温设置

打开“Predefined Field Manager”，双击“Step-1”下面的“Propagated”，如下图：

图15.温度场控制器

将“Step-1”中温度场更改为固化温度197度，设置如下图：

图16.改为固化温度

c)上一步分析完成后，重新打开ABAQUS，导入固化温度下的型面。使用

File-Import-Part功能，如下图所示：

图17.导入高温型面

按5.3.2的方法设置型面以制件材料从固化温度降为常温，分析得到制件的处形。

d)按5.3.2的方法设置型面以制件材料从常温到常温，形状不变的一个过

程，分析得到制件理论外形。

e)制件精度比较：打开Plug-ins菜单下“CAC Project –Dimensional

Accuracy”,弹出制件精度分析对话框，如下图：

图18.制件精度分析

上面选择制件理论外形的结果文件，下面选择制件变形的结果文件，点击OK，将得到包含制件理论外形和变形后所有节点坐标值的文本文件和对应节点最大位移值，并以此判断制件的精度。