第五讲_分析步、接触和载荷

2、开始 程序 ABAQUS 6.6-3 ABAQUS CAE 选择 Open Model Database 选中 bowarrow.cae 点 OK 查看 Module: Part 下的各个部件。 3、转到 Module: Step主菜单 Step Manager 点 Create. 4、Create a general static step for the pre-tensioning of the bowstring. Include geometrically nonlinear effects (NLGEOM).
Step 3 = Natural frequency extraction
Bow and arrow simulation
L5.38
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
一、创建分析步
1、Copy C:\ABAQUS\6.6-3\samples\job_archive\bowarrow.cae
To D:\abaqus_WorkDir
L5.20
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
接触
带有摩擦的双面接触
带有摩擦的 自接触
捆绑约束
筒子挤压分析过程中的接触定义：未变形状态（左）和 变形状态（右）
L5.21
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
接触
• 定义接触的分析步 1. 创建接触，并选择接触起作 用的分析步。
Create Interaction 对话框
– 指定边界条件可以随着时间相关的幅值定义变化。 – 机械边界条件既可以参考总体坐标系，也可以参考局部坐标系或基准坐标系。
L5.29
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
载荷、边界条件和初始条件
• 边界条件例子
固定的平移和转动
指定的位移或速度
指Βιβλιοθήκη Baidu的角速度
u
or
v
Fc
L5.30
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
L5.12
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
分析步
– 比如，在结构突变 分析过程中，监控 选定薄板拱形结构 的中点。
Job Monitor视图在分析过程中自动创 建并更新。
L5.13
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
分析步
• 分析控制 – 为ABAQUS/Explicit分析定义自适应网格区域和自适应网格控制。 – 为接触问题定制求解控制。 – 定制一般求解控制，用于控制ABAQUS中的收敛控制参数和时间积分精度算 法。
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
第五讲
ABAQUS/CAE中的分析步、接触和载荷
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
概述
• 分析步 • 接触 • 载荷、边界条件和初始条件
L5.2
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
分析步
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
分析步
• 分析步模块有下面四个用途： 1. 定义分析步。 2. 指定输出需求。 3. 指定分析诊断。 4. 指定分析控制。
热接触 热膜条件 对环境的辐射 热接触
壳到实体耦合
嵌入区域 线性多点约束方程
L5.16
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
接触
– 例如：壳到实体的耦合 • 将壳边同实体表面耦合的界面。
L5.17
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
接触
– 在接触模块中还可以定义连接器。 • 允许在装配件内的两个点之间或装配件中的点和地面之间定义连接。 • 连接器经常同显示体一起使用。
接受默认值后点 Continue 输入 Description: pre-tensioning of the bowstring 并选定 Nlgeom: On 点 OK.
5、Create another general static step for the pull back of the string. The NLGEOM parameter is automatically selected for this step (as well as for all subsequent steps), consistent with ABAQUS/Standard analysis requirements, except for Procedures such as Geostatic. 点Create 点Continue 输入Description: pull back of the string 点OK.
L5.10
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
分析步
• 分析步替换
– 任何分析步都可以用其它分析步替换 • 必须满足分析步的先后顺序。 • ABAQUS/CAE将保留载荷、边界条件、接触等属性。
L5.11
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
分析步
• 分析诊断 – 为接触、塑性、残值和求解器提供细节的诊断信息。 – 在分析步中监控选定的自由度。 • 在分析过程中，可以有效的显示求解历程，为求解过程提供简单的指示。 • 选定某个自由度，指示当前解的位置。
Step 3: 为加载的系统提取固有频率。
Step 4: 放开弓弦 (动态响应)。
L5.6
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
分析步
• 输出 – ABAQUS/Viewer将使用输出数据库。 • 对于Python和C++保留了API接口，可以用于外部的后处理（比如，在 ABAQUS/Viewer中添加显示数据）。 – 两种类型的输出数据：场和历程数据。 • 场数据用于绘制模型的变形、云图和X–Y绘图。 • 历程数据用于X–Y 绘图。
L5.14
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
接触
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
接触
– 利用接触模块定义并管理以下信息： • 模型区域之间或模型区域同它的周围的模型之间的机械的和热的接触。
机械接触 一般和双面接触 自接触 弹性基础 激励器/传感器
其它接触 (约束) 捆绑约束 刚体 显示体 耦合
场输出管理器
L5.9
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
分析步
– 重启动 (.res)文件需求： • 包含所有相关的输出量，用户只可以控制输出的频率。 • 重启动文件包含所有继续分析所需的信息。因此，它们可能非常大。 • 用于重新启动停止的分析过程。 • 可能引起程序终止的原因包括—没有硬盘空间、掉电、分析完成等等。 • 用于在ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit之间传递数据，还可以用 于对称结果的转换。
L5.34
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
载荷、边界条件和初始条件
3. 编辑载荷（或边界条件），为 它们指定大小，等等。
默认情况下，一般静态分析步中 使用斜坡幅值曲线。还可以使用 用户自定义的幅值曲线。
L5.35
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
载荷、边界条件和初始条件
– 在模型中，载荷的定义被自动传播到后继的分析步中；在后继的分析步中还 可以修改载荷的定义。
L5.4
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
分析步
• “为什么模块是这样的顺序？分析步模 块已经开始定义分析历史，但是还没有 完成模型的定义。” – 这样的顺序可以允许用户按照模块 列表中的模块顺序从上到下的完成 模型的定义。 – 接触、载荷和边界条件是分析步相 关的，所以需要在它们之前定义分 析步。
L5.22
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
接触
2. 从几何体的表面、单元表面、 表面集或节点集选择应用接触 的表面。 （可以通过选择一个单元和特 征角度的办法在孤立网格中选 择表面。单个编辑的办法可以 很容易清除不规则的单元。）
L5.23
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
接触
3. Edit Interaction对话框中完 成接触定义（比如，为接触定 义摩擦模型）。
L5.5
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
分析步
• 分析步 – 分析步为描述模拟历程提供了一种方 便的途径。分析的结果取决于事件的 顺序。 – 比如，右图中的弓和箭。整个分析过 程包括四个分析步：
Step 3 = Natural frequency extraction
Step 1: 预拉伸弓弦 (静态响应)。 Step 2: 拉弓 (静态响应)。
• 比如，可以改变载荷的大小，或者只是使载荷无效。
边界条件管理器
L5.36
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
例题5a: 创建分析步
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
例题5a: 创建分析步
－ 现以弓箭为例创建分析步，包括四步： 1、一般静态分析：给弓上弦，预张拉弓弦； 2、一般静态分析：用箭将弦向后拉开，这样在系统中储存更多的应变能； 3、线性摄动分析：提取特征频率值以研究这个加载系统的固有频率； 4、非线性动态分析：此时松开弓弦，第二步储存的应变能将转换为箭的动 能，并使其离开了弓；
载荷、边界条件和初始条件
• 幅值定义 – 指定载荷和边界条件可以随着时间相关的幅值定义变化。
幅值定义既可以参考分析步 时间也可以参考总时间。
Create和Edit Amplitude 对话框
L5.31
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
载荷、边界条件和初始条件
• 初始条件
机械 平动和转动速度 热 温度
Create Interaction Property 对话框
Edit Interaction 对话框
L5.24
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
接触
4. 在必要的时候，利用接触管理器激活/不激活接触。
接触管理器
L5.25
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
载荷、边界条件和初始条件
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
L5.7
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
分析步
输出可以被限制到模型的 指定区域
预选的输出包括指定分析过程最常用 的输出变量
History Output Request编辑器
这里可以控制输出的频率
L5.8
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
分析步
– 模型中定义的输出请求传播到随后的分析步中。 • 在随后的分析步中输出请求可以被修改。
创建载荷的分析步
Create Load 对话框
L5.33
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
载荷、边界条件和初始条件
2. 选择应用的区域（直接用鼠标 或之前定义的集或表面选择几 何体、节点或单元）。 （可以通过选择一个单元和特征 角度的办法在孤立网格中选择 表面。单个编辑的办法可以很 容易清除不规则的单元。）
载荷、边界条件和初始条件
• 载荷
机械 热
集中力和弯矩
压力载荷 体力（包括重力和转动力） 螺栓载荷 连接器力和弯矩 惯性解除
分布和集中热流
– 载荷可以根据与时间相关的幅值变化。 – 集中力既可以参考总体坐标系，也可以参考局部坐标系或基准坐标系。 – 有一些载荷类型，在ABAQUS/CAE不直接支持。可以利用Keyword Editor 使用目前GUI不支持的任何功能。 （参考例题7a）。
L5.27
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
载荷、边界条件和初始条件
• 载荷的例子
P p
集中力
压力载荷或分布热流
载荷的幅值随时间变化
载荷 大小
时间
L5.28
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
载荷、边界条件和初始条件
• 边界条件
机械 固定的平移或转动 热 指定的温度
指定的平移或转动
指定的平动速度或角速度 连接器位移和速度
– 初始条件更一般的标题为“场”。 – 在初始分析步中定义的场是通过定 义初始条件定义的。
在跌落试验中，初始平动速度可以模拟 自由落体的效果。
L5.32
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
载荷、边界条件和初始条件
• ABAQUS/CAE中定义载荷和边界 条件
1. 创建载荷（或边界条件），并 选择该载荷激活的分析步。
L5.18
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
接触
• 显示体 – 显示体的目的是可视化，而不 是用于分析 – 通过相连的点控制运动 – 在求解器中不添加额外的费用 – 不需要划分网格
L5.19
ABAQUS/CAE_分析步、接触和载荷
接触
• “为什么要定义机械接触？” – 只有在接触模块中指定接触时，ABAQUS才识别装配件中不同区域之间的接 触。 – 两个表面物理上的接近不足以建立表面之间的接触关系。 – 接触与装配件模块中的接触位置约束是不相关的。 • 接触位置约束只是让部件实例正确定位的方法之一。 – 可以定义接触模型的法向关系、摩擦和干涉。