ABAQUS分析教程

ABAQUS瞬态动力学分析
瞬态动力学分析
一、问题描述
一质量块沿着长度为1500mm的等截面梁运动，梁的材料为钢（密度ρ=7.8E-9 ton/mm3，弹性模量E=2.1E5MPa，泊松比ν=0.3），宽为60mm，高为40mm。

质量块的长为50mm，宽为60mm，高为30mm。

质量块的密度ρ=1.11E-007 ton/mm3，弹性模量E=2.1E5MPa，泊松比ν=0.3，如图5.1所示。

质量块以10000mm/s 的速度匀速通过悬臂梁（从固定端运动到自由端），计算梁自由端沿y方向的位移、速度和加速度。

图1 质量块沿梁运动的示意图
二、目的和要求
掌握结构的动力学分析方法，会定义历史输出步。

1）用六面体单元划分网格，厚度方向有4排网格。

2）采用隐式算法进行计算。

三、操作步骤
1、启动ABAOUS/CAE
[开始][程序][ABAQUS 6.7-1][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）。

2、创建部件
在ABAQUS/CAE窗口顶部的环境栏中，可以看到模块列表Module：Part，这表示当前处在Part（部件）功能模块，可按照以下步骤来创建梁的几何模型。

创建两个零件分别命名为mass（质量块）和beam（梁），均为三维实体弹性体。

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。

（1）创建梁材料
Name：Steel，Density：7.8E-9，Young’s Modulus（弹性模量）：210000，Poisson’s Ratio（泊松比）：0.3。

（2）创建截面属性点击左侧工具箱中的（Create Section），弹出Create Sectio n对话框，Category：Solid，Type：Homogeneous，保持默认参数不变（Material：Steel；Plane stress/strain thickness：1 ），点击OK。

（3）给部件赋予截面属性点击左侧工具区中的（Assign Section），将上一步创建的截面属性赋给梁。

（4）重复步骤（1）～（4），为质量块赋截面属性。

注意：质量块的密度为1.11E-007 ton/mm3。

4、定义装配件
（1）Assembly模块中选中mass和beam，创建装配体。

（2）通过按钮，移动质量块，使两零件的位置关系如图2所示。

图2 装配体位置关系
5、设置分析步
ABAQUS/CAE会自动创建一个初始分析步（initial step），可以在其中施加边界条件。

用户还必须自己创建后续分析步（analysis step），用来施加载荷。

具体操作方法：在窗口左上角的Module列表中选择Step（分析步）功能模块。

点击左侧工具区中的（Create Step）。

在弹出的Create Step对话框中，在Name后输入dynamic，Procedure type：General；选中Dynamic，implicit，点击Continue，弹出Edit Step对话框，在Basic中设置计算总时间0.15s，如图4所示，在Incrementation中设置时间步长，如图5所示，点击OK。

图3 Create Step对话框
图4 设置计算总时间0.15s
图5 设置时间步长
设置历史输出：在菜单Tool——set（命名为set-output）——选择梁自由端的某一个顶点。

点击Create History Output图标，设置时间输出步，如图6所示，选中U2，V2，A2。

点击OK。

图6 设置历史输出步
6、定义接触
1）定义接触属性。

在Interaction模块中，点击Create Interaction Property图标，在Create Interaction Property对话框中选择contact，点击Continue，弹出Edit Interaction Property对话框。

设置Mechanical——Tangential behavior——Frictionless和Mechanical——Normal behavior——Default和“Hard” contact，如图7和8所示。

图7 切向接触属性
图8 法向接触属性
2）定义接触。

点击Create Interaction图标，选择Surface-to-surface (Standard),点击Continue，master surface选择质量块的下表面，slave surface选择梁的上表面，在弹出的Edit Interaction对话框中点击OK。

7、定义边界条件和载荷
约束：固定梁的左端，在Create boundary condition对话框中选择
Symmetry/Antisymmetry/Encastre,点击Continue，选择梁的左端面，在Edit boundary condition对话框中选择Encastre。

1）load manager,step选择dynamic，types for selected force选择gravity,如图9、10。

图9 创建载荷步
图10 创建载荷步
为质量块赋速度：
2）菜单Tool——Amplitude——Create，弹出Create Amplitude对话框，输入如图11所示参数，点击OK。

图11 创建载荷步
3）在Create boundary condition对话框中选择Velocity/Angular velocity,点击Continue，选择质量块（将梁隐藏，框选整个质量块），中键确认，弹出Edit boundary condition对话框中，设置如图12。

点击OK。

图12 设置Edit boundary condition对话框
8、划分网格
在窗口左上角的Module列表中选择Mesh（网格）功能模块，分别为质量块和梁划分网格，如图13所示。

图13 网格划分
9、提交分析作业
在窗口左上角的Module列表中选择Job（分析作业）功能模块。

（1）创建分析作业点击左侧工具区中的（Job Manager），弹出Job Manager对话框，点击Create（创建新的作业），在Name后面输入Beam-dynamic，点击Continue，弹出Edit Job对话框，各参数保持默认值，点击OK。

（2）提交分析在Job Manager对话框中点击Submit（提交分析）。

看到对话框中的Status（状态）提示依次变为Submitted，Running和Completed，这表示对模型的分析已经成功完成。

点击此对话框中的Results（分析结果），自动进入Visualization模块。

四、实验结果
看到窗口左上角的Module列表已自动变为Visualization功能模块，视图区中显示出模型未变形时的轮廓图。

（1）查看位移、速度、加速度——时间曲线。

菜单Tool——XYdata——Create XYdata对话框——ODB history data——Continue——分别从列表中选择U2、V2和A2，点击Plot 即可显示各自的曲线。

再通过拷屏截图，如图14所示。

图14 位移——时间曲线
图15 速度——时间曲线（2）查看应力云图和位移云图。