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ABAQUS在饱和-非饱和渗流分析中的应用

ABAQUS在饱和-非饱和渗流分析中的应用
ABAQUS在饱和-非饱和渗流分析中的应用

ABAQUS 在饱和-非饱和渗流分析中的应用

徐海奔

河海大学水工结构工程专业,南京 (210024)

E-mail :hohaixhb@https://www.doczj.com/doc/546742525.html,

摘 要:本文首先对大型通用有限元软件ABAQUS 在土石坝渗流分析中的应用进行分析,着重从多孔介质的饱和渗流,非饱和渗流及二者的混合问题(渗流自由面的计算)等方面论述。结合一个土石坝库水位下降时二维渗流计算实例,考虑流体重力作用下,采用非线性定律求解总孔隙压力及库水位下降过程渗流自由面变化过程。

关键词:非饱和;渗流;ABAQUS ;土石坝;自由面

1.引言

ABAQUS 大型通用有限元软件,在我国土木工程结构分析方面应用日益广泛。本文对它在土石坝渗流计算分析中的应用进行评述。

近年来,在国内外随着孔隙介质非饱和渗流和土体饱和渗流理论的发展,人们逐渐意识到堤坝稳定性与非饱和区渗流作用密切相关。在研究堤坝非饱和渗流问题时,主要采用数值模拟的方法。长期蓄水的土坝,当库水位以太快的速度下降时,坝体内孔隙水压力常常不能很快消散,因而坝体的浸润线高于上游库水水位。在这种情况下,渗流的动水压力或渗透力的作用对上游坝坡造成浮起及下滑的趋势,甚至酿成滑坡事故。因此在实际工程中必须防止因库水位下降速度太快而导致这类事故发生。为进行上游坝坡的稳定分析,需要确定库水位下降过程中各时段坝体浸润线的位置,也就是通常所说的进行土坝不稳定渗流计算。

坝体浸润线下降的速度,一般决定于库水位下降的速度V 、土坝坝体渗透系数k 以及土体的给水度u 等因素[1],与坝体的结构形式特别是坝体及地基上游面的排水条件也有很大关系。

2.ABAQUS 在均质土坝饱和-非饱和渗流计算原理

在饱和土壤中,引起水分转移的力是重力和水的压力。在非饱和土中,支配着土壤水在液态下整体转移的是重力和水的表面张力。Richards 等曾在1931年就证明非饱和土中的渗流与饱和土一样符合达西定律和连续方程[2]。若将达西定律代入连续方程(忽略渗透过程中总应力的改变和土颗粒骨架的变形)并以总水头h 作为未知量,当渗透的主方向与坐标轴一致时,非饱和土渗流的二维微分方程就可表示为:

t

y h k x x h k x w y x ??=????????????+??????????θ (1) 式中,x k ,y k 分别为x ,y 方向的渗透系数;w θ为体积含水量;h 为总水头;t 为时间。

令y 为位置水头,则:y u h w w

+=γ,若w m 为土水特征曲线斜率,则:

()y h m u m w w w w w ??=?=?γθ。式(1)就可以写为:

()t y h m y h k x x h k x w w y x ???=???

?????????+??????????γ (2) 因为y 为常数,式(2)可简化为:

t

h m y h k x x h k x w w y x ??=????????????+??????????γ (3) 上式即为二维饱和-非饱和渗流方程[3]。

从式(3)也可以看出,非饱和土中的渗透系数不再是常数,而是含水量的一个函数,此函数被称为非饱和土的渗透系数函数。因此,要进行非稳定渗流分析,需具备以下基本 条件(1)材料的渗透系数函数,包括负孔压区的渗透系数函数;(2)库水位下降速度;(3)确定边界条件。当上述条件已知时,就可以对式(3)进行求解,从而得到饱和-非饱和土的非稳定渗流场。

3.均质土包饱和-非饱和渗流分析

某水库大坝为均质坝,坝高12m ,坝顶宽4m ,坝底宽52m ,坝体边坡坡度为1:2,在坝下游设有排水棱体(底宽4m ),底部其他为不透水层,下游没有水。水库上游水位随时间的变化过程如图1,假定历时6个月时间将水库蓄满水,此时水位高11m ,并保持该水位5年,5年后又花6个月时间将水库蓄水排空。由于该土坝足够长,所以视为平面应变问题,采用孔压/位移耦合的CPE8RP 平面应变单元,模型有限元网格见图2。

图1 水位随时间变化过程 图2 有限元网格

水的重度为3

/10m KN ,土坝土体在饱和时的渗透系数为d m /06912.0,土体非饱和时,土的渗透系数满足以下基本假定:渗透系数随饱和度的减小而降低,并和饱和度之间呈3次方函数关系。其渗透系数s s k k k k 其中,^=是基质吸力或饱和度的函数[4],如图3所示。非饱和土对应的孔隙水压力与饱和度关系可由土水特征线(吸湿/干燥曲线)来描述,如图4所示,假定吸湿曲线和干燥曲线重合。初始状态假定其饱和度为0.167,初始孔压为负值,并随高度线性变化,堤顶孔压为-120kPa ,初始孔隙比为1.0[5]。

图3 渗透系数随饱和度的变化曲线图4 土水特征线

图5为堤坝土体初始孔压分布图,图6-图8为蓄水不同时期坝体孔隙压力分布图,图9为渗流到达稳定时坝体孔隙压力分布图,图10-图13为排水不同时期坝体孔隙水压分布图:(其中零孔压线即为渗流自由面)

图5:初始孔压分布

图6:蓄水2个月孔压分布等值线云图

图7:蓄水4个月孔压分布等值线云图

图8:蓄水6个月孔压分布等值线云图

图9:渗流稳定时孔压分布等值线云图(蓄水11个月后)

图10:水位下降1个月时孔压分布等值线云图

图11:水位下降3个月时孔压分布等值线云图

图12:水位下降7个月时孔压分布等值线云图

图13:水位下降3年时孔压分布等值线云图

通过上述计算结果,可以得出以下结论:

(1)在水位到达最高水位(6个月,图8),坝体渗流并未达到稳定,在蓄水时间为11个月时(图9),渗流才稳定下来。

(2)水库排水结束,水位为零时(历时6个月),堤坝内部还具有一定的孔压,说明坝体内含水还没有排出,即使在3年后,坝体内部孔隙水压力还没有完全消散完毕,在坝体底面的中部位置,还残留有少量的含水量。

(3)从以上图中可以判断出稳定渗流时间以及压力水头值,在排水后3年后,坝基底面的最大孔压值4.78kPa,即有0.478m的水头,坝基右侧底部孔压都为零,是因为该位子为排水棱体处,在计算时设该部分为自由排水边界。

4.总结

本文通过ABAQUS软件对饱和-非饱和稳定渗流规律进行了初步的探讨,由上述计算结果分析可知,用ABAQUS软件来模拟饱和-非饱和稳定渗流是可行的。同时得出一些有益的规律,对研究大坝渗流状态具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1] 王金昌,陈页开.《ABAQUS在土木工程中的应用》[M].浙江大学出版社。

[2] 庄茁,张帆.《ABAQUS非线性有限元分析与实例》[M].科学出版社。

[3] 毛昶熙.《渗流计算分析与控制》[M].中国水利水电出版社。

[4] 张晔.《饱和-非饱和稳定渗流分析》[J].大坝与安全。

[5] 张乾飞,顾冲时.《土石坝渗流确定分析模型研究》[J].武汉水利电力大学学报。

Analysis on saturated-unsaturated steady seepage on

ABAQUS

Xu Haiben

Department of Hydro-structure engineering,Hohai University,Nanjing (210024)

Abstract

On this paper, the application of general-purpose finite element software ABAQUS in the earth dam seepage was analyzed, focusing on discussing the saturated seepage, unsaturated seepage and the mixed two (free face seepage calculation) of the porous media. Combination a calculation example of two-dimensional seepage of earth dam when the water level fell, considering the role of gravity fluid, using the rule of nonlinear to solve total pore pressure and the change process of seepage free face when the water level down.

Keywords:unsaturated,seepage,ABAQUS,earth dam,free face

作者简介:徐海奔,男,1983年生,硕士研究生,主要研究方向是大坝渗流分析。

abaqus压杆屈曲分析

a b a q u s压杆屈曲分析 Revised by Petrel at 2021

压杆屈曲分析1.问题描述 在钢结构中,受压杆件一般在其达到极限承载力前就会丧失稳定性,所以失稳是钢结构最为突出的问题。压杆整体失稳形式可以是弯曲、扭转和弯扭。钢构件在轴心压力作用下,弯曲失稳是常见的失稳形式。影响轴心受压构件整体稳定性的主要因素为纵向残余应力、初始弯曲、荷载初偏心及端部约束条件等。实际的轴心受压构件往往会存在上述的一种或多种缺陷,导致构件的稳定承载力降低。 本文利用abaqus对一定截面不同长细比下的H型钢构件进行屈曲分析,通过考虑材料非线性、几何非线性并引入初弯曲,得出构件发生弯曲失稳的极限荷载。通过比较不同长细比下的弯曲失稳的临界荷载得出构件荷载位移曲线,并与《规范》中的构件曲线相比较。钢构件的截面尺寸如图1-1所示。 构件的材料特性:,, 图1-1 2.长细比计算 通过计算截面几何特性,截面绕y轴的回转半径为,长细比取值及杆件长度见表1: 表1 50 60 80 100 120 150 180 (m) 1.92 2.30 3.07 3.84 4.60 5.76 6.90 3.模型分析

ABAQUS非线性屈曲分析的方法有riks法,generalstatics法(加阻尼),或者动力法。非线性屈曲分析采用riks算法实现,可以考虑材料非线性、几何非线性已及初始缺陷的影响。其中,初始缺陷可以通过屈曲模态、振型以及一般节点位移来描述。 利用abaqus进行屈曲分析,一般有两步,首先是特征值屈曲分析,此分析为线性屈曲分析,是在小变形的情况进行的,也即上面提到过的模态,目的是得出临界荷载(一般取一阶模态的eigenvalue乘以所设定的load)。其次,就是后屈曲分析,此步一般定义为非线性,原因在于是在大变形情况进行的,一般采用位移控制加修正的弧长法,可以定义材料非线性,以及几何非线性,加上初始缺陷,所以也称为非线性屈曲分析。此步分析,为了得到极限值,需要得出荷载位移曲线的下降段。缺陷较小的结构初始位移变形较小,在极值点突变,而初始缺陷较大的结构,载荷位移曲线较平滑。 4.建模计算过程 建模计算过程以长细比为50的构件为例,其余构件建模计算过程与之类似。 4.1buckle分析 1在buckle分析中创建part模块,创建的模型为三位可变形壳体单元,截面参数见图1-1,构件长度1.92。如图4-1示 图4-1 2定义材料特性及截面属性并将其赋予单元。材料定义为弹塑性,泊松比0.3,屈服强度,弹性模量;腹板和翼缘板为壳单元,厚度分别为0.008和0,01。材料定义见图4-2

abaqus屈曲分析实例

整个计算过程包括2个分析步,第1步做屈曲分析,笫2步做极限强度分析。 第1步:屈曲分析 载荷步定义如下: Step 1-Initial Step 2- Buckle

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采用ABAQUS进行屈曲后屈曲和破坏分析

| w w w .3d s .c o m | ? D a s s a u l t S y s t èm e s | Buckling, Postbuckling, and Collapse Analysis with Abaqus | w w w .3d s .c o m | ? D a s s a u l t S y s t èm e s | Day 1 ?Lecture 1Basic Concepts and Overview ?Workshop 1Buckling and Postbuckling Analyses of a Crane Structure ?Lecture 2 Finite Element Formulation ?Lecture 3Finite Element Implementation in Abaqus ?Lecture 4Eigenvalue Buckling Analysis ?Workshop 2Eigenvalue Buckling of a Ring Subjected to External Pressure ?Workshop 3 Elastic Buckling of Ring-Supported Cylindrical Shell under Hydrostatic Pressure

| w w w .3d s .c o m | ? D a s s a u l t S y s t èm e s | Buckling, Postbuckling, and Collapse Analysis with Abaqus Day 2 ?Lecture 5 Regular and Damped Static Solution Procedures for Postbuckling Analyses ?Workshop 4Nonlinear Buckling of Ring-Supported Cylindrical Shell under Hydrostatic Pressure ?Workshop 5Static Buckling Analysis of a Circular Arch ?Lecture 6Modified Riks Static Solution Procedure for Postbuckling Analyses ?Workshop 5Static Buckling Analysis of a Circular Arch (continued)?Lecture 7Dynamic Analysis Solution Procedures for Postbuckling Analyses ?Workshop 5Static Buckling Analysis of a Circular Arch (continued)?Workshop 6Tube Crush Dynamic Analysis ?Lecture 8Putting It All Together… ?Workshop 7Capstone Workshop: Lee’s Frame Buckling Problem ?Workshop 8 Buckling and Postbuckling Analyses of a Stiffened Panel | w w w .3d s .c o m | ? D a s s a u l t S y s t èm e s | Legal Notices The Abaqus Software described in this documentation is available only under license from Dassault Systèmes and its subsidiary and may be used or reproduced only in accordance with the terms of such license. This documentation and the software described in this documentation are subject to change without prior notice. Dassault Systèmes and its subsidiaries shall not be responsible for the consequences of any errors or omissions that may appear in this documentation. No part of this documentation may be reproduced or distributed in any form without prior written permission of Dassault Systèmes or its subsidiary.? Dassault Systèmes, 2011. Printed in the United States of America Abaqus, the 3DS logo, SIMULIA and CATIA are trademarks or registered trademarks of Dassault Systèmes or its subsidiaries in the US and/or other countries. Other company, product, and service names may be trademarks or service marks of their respective owners. For additional information concerning trademarks, copyrights, and licenses, see the Legal Notices in the Abaqus 6.11 Release Notes and the notices at: https://www.doczj.com/doc/546742525.html,/products/products_legal.html.

本人学习abaqus五年的经验总结 让你比做例子快十倍

第二章 ABAQUS 基本使用方法 [2](pp15)快捷键:Ctrl+Alt+左键来缩放模型;Ctrl+Alt+中键来平移模型;Ctrl+Alt+右键来旋转模型。 ②(pp16)ABAQUS/CAE 不会自动保存模型数据,用户应当每隔一段时间自己保存模型以避免意外 丢失。 [3](pp17)平面应力问题的截面属性类型是Solid(实心体)而不是Shell(壳)。ABAQUS/CAE 推荐的建模方法是把整个数值模型(如材料、边界条件、载荷等)都直接定义在几 何模型上。 载荷类型Pressure 的含义是单位面积上的力,正值表示压力,负值表示拉力。 [4](pp22)对于应力集中问题,使用二次单元可以提高应力结果的精度。 [5](pp23)Dismiss 和Cancel 按钮的作用都是关闭当前对话框,其区别在于:前者出现在包含只读数 据的对话框中;后者出现在允许作出修改的对话框中,点击Cancel 按钮可关闭对话框,而不保存 所修改的内容。 [6](pp26)每个模型中只能有一个装配件,它是由一个或多个实体组成的,所谓的“实体”(instance) 是部件(part)在装配件中的一种映射,一个部件可以对应多个实体。材料和截面属性定义在部件 上,相互作用(interaction)、边界条件、载荷等定义在实体上,网格可以定义在部件上或实体上, 对求解过程和输出结果的控制参数定义在整个模型上。 [7](pp26) ABAQUS/CAE 中的部件有两种:几何部件(native part)和网格部件(orphan mesh part)。 创建几何部件有两种方法:(1)使用Part 功能模块中的拉伸、旋转、扫掠、倒角和放样等特征来直 接创建几何部件。(2)导入已有的CAD 模型文件,方法是:点击主菜单 File→Import→Part。网 格部件不包含特征,只包含节点、单元、 面、集合的信息。创建网格部件有三种方法:(1)导入 ODB 文件中的网格。(2)导入INP 文件中的网格。(3)把几何部件转化为网格部件,方法是:进 入Mesh 功能模块,点击主菜单Mesh→Create Mesh Part。 [8](pp31)初始分析步只有一个,名称是initial,它不能被编辑、重命名、替换、复制或删除。在初 始分析步之后,需要创建一个或多个后续分析步,主要有两大类:(1)通用分析步(general analysis step)可以用于线性或非线性分析。常用的通用分析步包含以下类型:—Static, General: ABAQUS/Standard 静力分析 —Dynamics, Implicit: ABAQUS/Standard 隐式动力分析 —Dynamics, Explicit: ABAQUS/ Explicit 显式动态分析

(完整word版)abaqus6.12-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*.IGS文件来生成的(已经通过Solidworks软件建好模型的),共包括刚性墙(PART-wall)、保险杠(PART-bumper)、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(rail) 2.平板(plane) 3.保险杠(bumper) 4.刚性墙(wall) 图2.1 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7.83×10-9,弹性模量为2.07×105,泊松比为0.28;保险杠、平板以及横梁的材料密度为7.83×10-9,弹性模量为2.07×105,泊松比为0.28,塑形应力-应变数据如表2.1所示。 表2.1 应力-应变数据表 应力210 300 314 325 390 438 505 527 应变0.0000 0.0309 0.0409 0.0500 0.1510 0.3010 0.7010 0.9010 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abaqus6.12,各详细截图及分析以该版本为准。3.1 创建部件 (1)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 simulation.cae。 (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bumper_asm.igs文件,弹出【Create Part From IGS File】对话框如图3.1所示,根据图3.1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3.1 Create Part From IGS File对话框

ABAQUS时程分析实例

ABAQUS时程分析法计算地震反应得简单实例ABAQUS时程分析法计算地震反应得简单实例(在原反应谱模型上 修改) 问题描述: 悬臂柱高12m,工字型截面(图1),密度7800kg/m3,EX=2、1e11Pa,泊松比0、3,所有振型得阻尼比为2%,在3m高处有一集中质量160kg,在6m、9m、12m处分别有120kg 得集中质量。反应谱按7度多遇地震,取地震影响系数为0、08,第一组,III类场地,卓越周期Tg=0、45s。 图1 计算对象 第一部分:反应谱法 几点说明: λ本例建模过程使用CAE; λ添加反应谱必须在inp中加关键词实现,CAE不支持反应谱; λ *Spectrum不可以在keyword editor中添加,keyword editor不支持此关键词读入。 λ ABAQUS得反应谱法计算过程以及后处理要比ANSYS方便得多。 操作过程为: (1)打开ABAQUS/CAE,点击create model database。

(2)进入Part模块,点击create part,命名为column,3D、deformation、wire。continue (3)Create lines,在 分别输入0,0回车;0,3回车;0,6回车;0,9回车;0,12回车。

(4)进入property模块,create material,name:steel,general-->>density,mass density:7800 mechanical-->>elasticity-->>elastic,young‘s modulus:2、1e11,poisson’s ratio:0、3、

abaqus压杆屈曲分析78112

压杆屈曲分析 1.问题描述 在钢结构中,受压杆件一般在其达到极限承载力前就会丧失稳定性,所以失稳是钢结构最为突出的问题。压杆整体失稳形式可以是弯曲、扭转和弯扭。钢构件在轴心压力作用下,弯曲失稳是常见的失稳形式。影响轴心受压构件整体稳定性的主要因素为纵向残余应力、初始弯曲、荷载初偏心及端部约束条件等。实际 2 压杆截面尺寸(单位:m) 图1-1 2.长细比计算 通过计算截面几何特性,截面绕y轴的回转半径为i y=0.0384m ,长细比取

值及杆件长度见表1: 表1 3.模型分析 ABAQUS非线性屈曲分析的方法有riks法,general statics法(加阻尼),或者动力法。非线性屈曲分析采用riks算法实现,可以考虑材料非线性、几何非线性已及初始缺陷的影响。其中,初始缺陷可以通过屈曲模态、振型以及一般节点位移来描述。 利用abaqus进行屈曲分析,一般有两步,首先是特征值屈曲分析,此分析为线性屈曲分析,是在小变形的情况进行的,也即上面提到过的模态,目的是得出临界荷载(一般取一阶模态的eigenvalue乘以所设定的load)。其次,就是后屈曲分析,此步一般定义为非线性,原因在于是在大变形情况进行的,一般采用位移控制加修正的弧长法,可以定义材料非线性,以及几何非线性,加上初始缺陷,所以也称为非线性屈曲分析。此步分析,为了得到极限值,需要得出荷载位移曲线的下降段。缺陷较小的结构初始位移变形较小,在极值点突变,而初始缺陷较大的结构,载荷位移曲线较平滑。 4.建模计算过程 建模计算过程以长细比为50的构件为例,其余构件建模计算过程与之类似。 4.1 buckle分析 1 在buckle分析中创建part模块,创建的模型为三位可变形壳体单元,截面参数见图1-1,构件长度1.92。如图4-1示

(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

abaqus压杆屈曲分析63758

压杆屈曲分析 1.问题描述 在钢结构中,受压杆件一般在其达到极限承载力前就会丧失稳定性,所以失稳是钢结构最为突出的问题。压杆整体失稳形式可以是弯曲、扭转和弯扭。钢构件在轴心压力作用下,弯曲失稳是常见的失稳形式。影响轴心受压构件整体稳定性的主要因素为纵向残余应力、初始弯曲、荷载初偏心及端部约束条件等。实际的轴心受压构件往往会存在上述的一种或多种缺陷,导致构件的稳定承载力降低。 本文利用abaqus 对一定截面不同长细比下的H 型钢构件进行屈曲分析,通过考虑材料非线性、几何非线性并引入初弯曲,得出构件发生弯曲失稳的极限荷载。通过比较不同长细比下的弯曲失稳的临界荷载得出构件荷载位移曲线,并与《规范》中的构件曲线相比较。钢构件的截面尺寸如图1-1所示。 构件的材料特性: E =2.0×1011 N m 2? ,μ=0.3 , f y =3.45×108N m 2? 压杆截面尺寸(单位:m)

图1-1 2.长细比计算 通过计算截面几何特性,截面绕y轴的回转半径为i y=0.0384m ,长细比取值及杆件长度见表1: 表1 λ50 60 80 100 120 150 180 ι(m) 1.92 2.30 3.07 3.84 4.60 5.76 6.90 3.模型分析 ABAQUS非线性屈曲分析的方法有riks法,general statics法(加阻尼),或者动力法。非线性屈曲分析采用riks算法实现,可以考虑材料非线性、几何非线性已及初始缺陷的影响。其中,初始缺陷可以通过屈曲模态、振型以及一般节点位移来描述。 利用abaqus进行屈曲分析,一般有两步,首先是特征值屈曲分析,此分析为线性屈曲分析,是在小变形的情况进行的,也即上面提到过的模态,目的是得出临界荷载(一般取一阶模态的eigenvalue乘以所设定的load)。其次,就是后屈曲分析,此步一般定义为非线性,原因在于是在大变形情况进行的,一般采用位移控制加修正的弧长法,可以定义材料非线性,以及几何非线性,加上初始缺陷,所以也称为非线性屈曲分析。此步分析,为了得到极限值,需要得出荷载位移曲线的下降段。缺陷较小的结构初始位移变形较小,在极值点突变,而初始缺陷较大的结构,载荷位移曲线较平滑。 4.建模计算过程

abaqus实例

一.创建部件 1.打开abaqus; 开始/程序/Abaqus6.10-1/Abaque CAE 2.Model/Rename/Model-1,并输入名字link4

3.单击Create part弹出Create part对话框, Name输入link-4; Modeling Space 选择2D Planar Type 选择Deformable Base Feature 选择Wire Approximate size 输入800;然后单击continue 4.单击(Create Lines:connected)通过点(0,0)、(400,0)、(400,300)、(0,300)单击(Create Lines:connected)连接(400,300)和(0,0)两点,单击提示区中的Done按钮(或者单击鼠标滚轮,也叫中键),形成四杆桁架结构

5.单击工具栏中的(Save Model Database),保存模型为link4.cae 二.定义材料属性 6.双击模型树中的Materials(或者将Module切换到Property,单击Create Material -ε) 弹出Edit Material对话框后。 执行对话框中Mechanical/Elasticity/Elastic命令, 在对话框底部出现的Data栏中输入Young’s Module为29.5e4, 单击OK.完成材料设定。

7.单击“Create Section ”,弹出Create Section对话框, Category中选择Beam; Type中选择Truss; 单击continue按钮 弹出Edit Section对话框, 材料选择默认的Material-1,输入截面积(Cross-sectional area)为100,单击ok按钮。

基于ABAQUS复合材料薄壁圆筒的屈曲分析

基于ABAQUS复合材料薄壁圆筒的屈曲分析 由于玻璃钢复合材料的薄壁圆筒结构具有强度高、重量轻、刚度大、耐腐蚀,电绝缘及透微波等优点,目前已广泛应用于航空航天和民用领域中。工程中广泛使用的这些薄壁圆筒,当它们受压缩、剪切、弯曲和扭转等荷载作用时,最常见的失效模式为屈曲。因此,为了保证结构的安全,需要进行屈曲分析。 对结构进行屈曲分析,涉及到较复杂的弹(塑)性理论和数学计算,要通过求解高阶偏微分方程组,才能求解失稳临界荷载,而且只有少数简单结构才能求得精确的解析解。因此,只能采用能量法、数值方法和有限元方法等近似的分析方法进行分析。近20年来,随着计算机和有限元方法的迅猛发展,形成了许多的实用分析程序,提高了对复杂结构进行屈曲分析的能力和设计水平。ABAQUS 就是其中的杰出代表。 1.屈曲有限元理论 有限元方法中,对结构的屈曲失稳问题的分析方法主要有两类:一类是通过特征值分析计算屈曲载荷,另一类是利用结合Newton—Raphson迭代的弧长法来确定加载方向,追踪失稳路径的几何非线性分析方法,能有效分析高度非线性屈曲和后屈曲问题。 1.1线性屈曲 假设结构受到的外载荷模式为P0。,幅值大小为λ,结构内力为Q,则静力平衡方程应为 λP0=λQ 进一步考察结构在(λ+△λ)P0载荷作用下的平衡方程,得到 {[K E]+[K S(S+λ△S)]+[K G(u?+λu?)]}△u?=△λP0由于结构达到保持稳定的临界载荷时有△λ,代入上式得 {[K E]+λ[K S△σ]+K G(△u?)}△u?=0 该方程对应的特征值问题为 det{[K E]+λ[K S△σ]+K G(△u?)}=0 如果忽略几何刚度增量的影响,屈曲分析的方程又可进一步简化为 det{[K E]+λ[K S△σ]}=0 该方程即为求解线性屈曲的特征值方程。λ为屈曲失稳载荷因子,(△u?)为结构失稳形态的特征向量。

ABAQUS实例分析论文

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 (5) 二、具体步骤 (5) 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 (22)

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

ABAQUS非线性屈曲分析步骤

ABAQUS6.7非线性屈曲分析步骤 riks法,或者general statics法(加阻尼),或者动力法 一共三种方法, 【问】在aba中能实现非线性屈曲分析吗?在step中选定line- perturbation下的各项,其Nlgeom都为Off,是不是意味着是进行不了啊? 【答】 line-perturbation应该是特征值屈曲分析,只能是线性的,要想进行非线性屈曲分析要引入初始缺陷 ABAQUS中非线性屈曲分析采用riks算法实现,可以考虑材料非线性、几何非线性已经初始缺陷的影响。其中,初始缺陷可以通过屈曲模态、振型以及一般节点位移来描述。 no.1:利用abaqus进行屈曲分析,一般有两步,首先是特征值屈曲分析,此分析为线性屈曲分析,是在小变形的情况进行的,也即上面提到过的模态,目的是得出临界荷载(一般取一阶模态的eigenvalue乘以所设定的load),且需要在inp 文件中,作如下修改 *node file,global=yes *End Step 此修改目的在于:在下一步后屈曲分析所需要的初始缺陷的节点输出为.fil文件。no.2:其次,就是所谓的后屈曲分析,此步一般定义为非线性,原因在于是在大变形情况进行的,一般采用位移控制加修正的弧长法,可以定义材料非线性,以及几何非线性,加上初始确定,所以也称为非线性屈曲分析。此步分析,为了得到极限值,需要得出荷载位移曲线的下降段,除了采用位移控制以及弧长法设定外,需在所得到的inp文件中,嵌入no.1中的.fil节点数据。修改如下: *IMPERFECTION(缺陷), FILE=results_file(此文件名为.fil), STEP=step(特征

本人学习abaqus五年的经验总结,让你比做例子快十倍

第二章ABAQUS基本使用方法 [2] (pp15)快捷键: Ctrl+Alt+左键来缩放模型;Ctrl+Alt+中键来平移模型;Ctrl+Alt+右键来旋转模型。 ②(pp16)ABAQUS/CAE不会自动保存模型数据,用户应当每隔一段时间自己保存模型以避免意外丢失。 [3] (pp17)平面应力问题的截面属性类型是Solid (实心体)而不是Shell (壳)。 ABAQUS/CAE隹荐的建模方法是把整个数值模型(如材料、边界条件、载荷等)都直接定义在几何模型上。 载荷类型Pressure的含义是单位面积上的力,正值表示压力,负值表示拉力。 [4] (pp22)对于应力集中问题,使用二次单元可以提高应力结果的精度。 [5] (pp23)Dismiss和Cancel按钮的作用都是关闭当前对话框,其区别在于: 前者出现在包含只读数据的对话框中;后者出现在允许作出修改的对话框中,点击Cancel按钮可关闭对话框,而不保存所修改的内容。 ⑹(pp26)每个模型中只能有一个装配件,它是由一个或多个实体组成的,所谓的实体”(instanee)是部件(part)在装配件中的一种映射,一个部件可以对应多个实体。材料和截面属性定义在部件上,相互作用(in teraction)、边界条件、载荷等定义在实体上,网格可以定义在部件上或实体上,对求解过程和输出结果的控制参数定义在整个模型上。 [7] (pp26) ABAQUS/CAE中的部件有两种: 几何部件(n ative part)和网格部件(orpha n mesh part)。 创建几何部件有两种方法: (1)使用Part 功能模块中的拉伸、旋转、扫掠、倒角和放样等特征来直接创建几何部件。

多体分析实例

第八章多体分析实例 多体分析:由多个刚体或柔体组成,各实体之间具有一定的约束关系和相对运动关系。Abaqus 的多体分析可以模拟系统的运动状况和系统各部分之间的相互作用,得到所关系部位的位移、速度、加速度、力和力矩等。如果是柔体,还可以得到柔体的应力、应变等分析结果。 8.1多体分析的主要方法 Abaqus模拟多体分析的 基本思路: abaqus使用两节点连接单元在系统各部分之间建立连接,并通过定义连接属性来描述各部分之间的相对运动约束关系。 基本步骤: 1.在PART 、ASSEMBLY或INTERACTION功能模块中,定义连接单元和约束所要用到的参 考点和基准坐标系 2.在INTERACTION模块中,设置连接单元、连接属性和约束 3.在STEP模块中,设置单元的历史变量输出;如果模型中出现较大的位移或转动,应将 几何非线性参数NLGEOM设置为ON 4.在LOAD模块中,定义边界条件和载荷,以及连接单元的边界条件和载荷 5.在VISUALIZATION模块中,查看连接单元的历史变量输出、控制连接单元的显示方式。8.1.1连接单元 用来模拟模型中的两个点或一个点和地面之间的运动和力学关系,所涉及到的点称为连接点。 8.1.2连接属性 分类:基本连接属性和组合连接属性 基本连接属性:平移连接属性和旋转连接属性 两个节点上的局部坐标系有如下三种情况: REQUIRED;IGNORED;OPTIONAN 两个连接点之间的相对运动分量:平移运动分量和旋转运动分量;又可以分为受约束的相对

运动分量和可用的相对运动分量。 几种常用的连接属性: JOIN;LINK;SLOT;REVOLVE;HINGE 8.1.3输出单元的分析结果 连接单元的作用:在两个连接点之间施加运动约束,度量两个连接点之间的相对运动、力和力矩 分析结果:运动分析结果和力与力矩的分析结果 8.2实例1:圆盘的旋转过程模拟

abaqus6.12 典型实例解析

(北京) CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 《工程分析软件应用基础》保险杠撞击刚性墙的实例分析 院系名称:机械与储运工程学院 专业名称:机械工程 学生姓名: 学号: 指导教师: 完成日期2014年5月1日

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*.IGS文件来生成的(已经通过Solidworks软件建好模型的),共包括刚性墙(PART-wall)、保险杠(PART-bumper)、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(rail) 2.平板(plane) 3.保险杠(bumper) 4.刚性墙(wall) 图2.1 碰撞模型的SolidWorks图

ABAQUS线性静力学分析实例

线性静力学分析实例 线性静力学问题是简单且常见的有限元分析类型,不涉及任何非线性(材料非线性、几何非线性、接触等),也不考虑惯性及时间相关的材料属性。在ABAQUS 中,该类问题通常采用静态通用(Static ,General )分析步或静态线性摄动(Static ,Linear perturbation )分析步进行分析。 线性静力学问题很容易求解,往往用户更关系的是计算效率和求解效率,希望在获得较高精度的前提下尽量缩短计算时间,特别是大型模型。这主要取决于网格的划分,包括种子的设置、网格控制和单元类型的选取。在一般的分析中,应尽量选用精度和效率都较高的二次四边形/六面体单元,在主要的分析部位设置较密的种子;若主要分析部位的网格没有大的扭曲,使用非协调单元(如CPS4I 、C3D8I )的性价比很高。对于复杂模型,可以采用分割模型的方法划分二次四边形/六面体单元;有时分割过程过于繁琐,用户可以采用精度较高的二次三角形/四面体单元进行网格划分。 一 悬臂梁的线性静力学分析 问题的描述 一悬臂梁左端受固定约束,右端自由,结构尺寸如图1-1所示,求梁受载后的Mises 应力、位移分布。 材料性质:弹性模量32e E =,泊松比3.0=ν 均布载荷:Mpa p 6.0= 图1-1 悬臂梁受均布载荷图

启动ABAQUS 启动ABAQUS有两种方法,用户可以任选一种。 (1)在Windows操作系统中单击“开始”--“程序”--ABAQUS -- ABAQUS/CAE。 (2)在操作系统的DOS窗口中输入命令:abaqus cae。 启动ABAQUS/CAE后,在出现的Start Section(开始任务)对话框中选择Create Model Database。 创建部件 在ABAQUS/CAE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)模块,在这个模块中可以定义模型各部分的几何形体。可以参照下面步骤创建悬臂梁的几何模型。 (1)创建部件。对于如图1-1所示的悬臂梁模型,可以先画出梁结构的二维截面(矩形),再通过拉伸得到。 单击左侧工具区中的(Create Part)按钮,或者在主菜单里面选择Part--Create,弹出如图1-2所示的Create Part对话框。

ABAQUS时程分析实例

ABAQUS时程分析法计算地震反应的简单实例ABAQUS时程分析法计算地震反应的简单实例(在原反应谱模型上修 改) 问题描述: 悬臂柱高12m,工字型截面(图1),密度7800kg/m3,EX=2.1e11Pa,泊松比0.3,所有振型的阻尼比为2%,在3m高处有一集中质量160kg,在6m、9m、12m处分别有120kg的集中质量。反应谱按7度多遇地震,取地震影响系数为0.08,第一组,III类场地,卓越周期Tg=0.45s。 图1 计算对象 第一部分:反应谱法 几点说明: 本例建模过程使用CAE; 添加反应谱必须在inp中加关键词实现,CAE不支持反应谱; *Spectrum不可以在keyword editor中添加,keyword editor不支持此关键词读入。 ABAQUS的反应谱法计算过程以及后处理要比ANSYS方便的多。 操作过程为:

(1)打开ABAQUS/CAE,点击create model database。 (2)进入Part模块,点击create part,命名为column,3D、deformation、wire。continue (3) Create lines,在 分别输入0,0回车;0,3回车;0,6回车;0,9回车;0,12回车。

(4)进入property模块,create material,name:steel,general-->>density,mass density: 7800 mechanical-->>elasticity-->>elastic,young‘s modulus:2.1e11,poisson’s ratio:0.3.

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