ABAQUS旋转周期对称边界条件的设置
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ABAQUS利用旋转周期对称计算叶轮机械黄延忠1、创建模型的1/n:创建规则以在ABAQUS中容易建立局部柱坐标系为准,即怎么容易建立局部坐标系就怎么建模。
比如,最初导进去的模型的全局坐标系的坐标轴不是转子的中心线,比较随便,这时建立柱坐标系会需要鼠标拾取点或者输入坐标,此时只能建立1/4模型,建立柱坐标时可以在模型上选点。
本文主要以建立1/4模型为例,见图1.图 1图 22、导入网格模型,材料属性设置好。
由于模型的全局坐标系不规则,首先在接触模块创建两个RP参考点,见图2.准备建立柱坐标系。
3、见图3,在tools中选中datum,点击CSYS,创建坐标系,分别是通过三点创建、偏移坐标轴、两条线。
这里利用三点创建柱坐标系,见图4.创建好的坐标系在图5,把原来的datum删除,用这个局部柱坐标系,见图5。
注:此处依次输入或者选定的三点确定的是R、T、Z,径向周向和轴向。
图 3图 4图 54、设置周期对称:在接触模块,创建接触,选择周期对称,如图6周期对称设置如图7设置。
图 6图 75、载荷与边界条件:绘制的1/n模型整体施加离心载荷,接着对主面、从面、轴端面设置边界条件。
注:U1、U2、U3、UR1、UR2、UR3分别对应沿着R、T、Z平移和绕着R、T、Z轴转动。
周期对称要求:主面和从面沿着周向是不动的,即沿着周向不能出现面变形,但是可以绕着z轴旋转;轴端面设置z向无位移,U3=0,U1=0,径向也没有位移。
如图8,约束类型为D/R类型,从初始步开始,选中U2=0.注:此处的所有边界条件都要在局部柱坐标下成立,选择时要选择局部柱坐标系。
图 86、创建分析作业即可。
ABAQUS-二次开发-边界条件这个例子模拟三峡库区的水位涨落时,涉水土质滑坡的渗流场分布情况的,是以前做的,蛮好玩的。
如果大家关心些新闻的话,三峡库区有涨水、蓄水、排水、枯水这个一年一次循环的周期,关键问题就在于怎么在数值模拟中考虑这个时间单位这里用的是“天”,任何问题,只要把单位统一化,就可以实现自己所定义的单位系统下的问题,这个大家应该是很熟悉的了。
t=2天t=4天t=8天t=16天t=20天t=26天图2 浸润线位置随涨水时间t变化图数值模拟中实现这个问题,需要对边界条件上加载孔隙水压力的方式动手脚了,首先把时间定下来,然后把每个时间对应的水位高度定下来,然后就是写对应的程序了,关键就在于,需要在各个位置的节点处定义不同的pp_t幅值曲线。
这个问题使用子程序会很方便,也可以不用,只需要定义一堆关键字吧,但是GUI方式是完全没法实现的。
其实软件关键字的背后也就是他的脚本语言,就好像是FLAC里写一句struct cable,这个命令本身只有给你看懂那么一个傻瓜意义意义。
看看关键字怎么定义的:*AMPLITUDE,name=down1,VALUE=ABSOLUTE0,0,30,-300,180,-300*AMPLITUDE,name=down2,VALUE=ABSOLUTE0,10,1,0,30,-290,180,-290*AMPLITUDE,name=down3,VALUE=ABSOLUTE0,20,2,0,30,-280,180,-280*AMPLITUDE,name=down4,VALUE=ABSOLUTE0,30,3,0,30,-270,180,-270*AMPLITUDE,name=down5,VALUE=ABSOLUTE0,40,4,0,30,-260,180,-260*AMPLITUDE,name=down6,VALUE=ABSOLUTE0,50,5,0,30,-250,180,-250*AMPLITUDE,name=down7,VALUE=ABSOLUTE0,60,6,0,30,-240,180,-240*AMPLITUDE,name=down8,VALUE=ABSOLUTE0,70,7,0,30,-230,180,-230*AMPLITUDE,name=down9,VALUE=ABSOLUTE0,80,8,0,30,-220,180,-220*AMPLITUDE,name=down10,VALUE=ABSOLUTE0,90,9,0,30,-210,180,-210*AMPLITUDE,name=down11,VALUE=ABSOLUTE 0,100,10,0,30,-200,180,-200*AMPLITUDE,name=down12,VALUE=ABSOLUTE 0,110,11,0,30,-190,180,-190*AMPLITUDE,name=down13,VALUE=ABSOLUTE 0,120,12,0,30,-180,180,-180*AMPLITUDE,name=down14,VALUE=ABSOLUTE 0,130,13,0,30,-170,180,-170*AMPLITUDE,name=down15,VALUE=ABSOLUTE 0,140,14,0,30,-160,180,-160*AMPLITUDE,name=down16,VALUE=ABSOLUTE 0,150,15,0,30,-150,180,-150*AMPLITUDE,name=down17,VALUE=ABSOLUTE 0,160,16,0,30,-140,180,-140*AMPLITUDE,name=down18,VALUE=ABSOLUTE 0,170,17,0,30,-130,180,-130*AMPLITUDE,name=down19,VALUE=ABSOLUTE 0,180,18,0,30,-120,180,-120*AMPLITUDE,name=down20,VALUE=ABSOLUTE 0,190,19,0,30,-110,180,-110*AMPLITUDE,name=down21,VALUE=ABSOLUTE 0,200,20,0,30,-100,180,-100*AMPLITUDE,name=down22,VALUE=ABSOLUTE 0,210,21,0,30,-90,180,-90*AMPLITUDE,name=down23,VALUE=ABSOLUTE 0,220,22,0,30,-80,180,-80*AMPLITUDE,name=down24,VALUE=ABSOLUTE 0,230,23,0,30,-70,180,-70*AMPLITUDE,name=down25,VALUE=ABSOLUTE0,240,24,0,30,-60,180,-60*AMPLITUDE,name=down26,VALUE=ABSOLUTE0,250,25,0,30,-50,180,-50*AMPLITUDE,name=down27,VALUE=ABSOLUTE0,260,26,0,30,-40,180,-40*AMPLITUDE,name=down28,VALUE=ABSOLUTE0,270,27,0,30,-30,180,-30*AMPLITUDE,name=down29,VALUE=ABSOLUTE0,280,28,0,30,-20,180,-20*AMPLITUDE,name=down30,VALUE=ABSOLUTE0,290,29,0,30,-10,180,-10*AMPLITUDE,name=down31,VALUE=ABSOLUTE0,300,29.9,0,180,0*BOUNDARY,AMPLITUDE=down1Part-1-1.nod30,8,,0*BOUNDARY,AMPLITUDE=down2Part-1-1.nod29,8,,10*BOUNDARY,AMPLITUDE=down3Part-1-1.nod28,8,,20*BOUNDARY,AMPLITUDE=down4*BOUNDARY,AMPLITUDE=down5 Part-1-1.nod26,8,,40*BOUNDARY,AMPLITUDE=down6 Part-1-1.nod25,8,,50*BOUNDARY,AMPLITUDE=down7 Part-1-1.nod24,8,,60*BOUNDARY,AMPLITUDE=down8 Part-1-1.nod23,8,,70*BOUNDARY,AMPLITUDE=down9 Part-1-1.nod22,8,,80*BOUNDARY,AMPLITUDE=down10 Part-1-1.nod21,8,,90 *BOUNDARY,AMPLITUDE=down11 Part-1-1.nod20,8,,100 *BOUNDARY,AMPLITUDE=down12 Part-1-1.nod19,8,,110 *BOUNDARY,AMPLITUDE=down13 Part-1-1.nod18,8,,120 *BOUNDARY,AMPLITUDE=down14 Part-1-1.nod17,8,,130*BOUNDARY,AMPLITUDE=down15 Part-1-1.nod16,8,,140*BOUNDARY,AMPLITUDE=down16 Part-1-1.nod15,8,,150*BOUNDARY,AMPLITUDE=down17 Part-1-1.nod14,8,,160*BOUNDARY,AMPLITUDE=down18 Part-1-1.nod13,8,,170*BOUNDARY,AMPLITUDE=down19 Part-1-1.nod12,8,,180*BOUNDARY,AMPLITUDE=down20 Part-1-1.nod11,8,,190*BOUNDARY,AMPLITUDE=down21 Part-1-1.nod10,8,,200*BOUNDARY,AMPLITUDE=down22 Part-1-1.nod9,8,,210*BOUNDARY,AMPLITUDE=down23*BOUNDARY,AMPLITUDE=down24Part-1-1.nod7,8,,230*BOUNDARY,AMPLITUDE=down25Part-1-1.nod6,8,,240*BOUNDARY,AMPLITUDE=down26Part-1-1.nod5,8,,250*BOUNDARY,AMPLITUDE=down27Part-1-1.nod4,8,,260*BOUNDARY,AMPLITUDE=down28Part-1-1.nod3,8,,270*BOUNDARY,AMPLITUDE=down29Part-1-1.nod2,8,,280*BOUNDARY,AMPLITUDE=down30Part-1-1.nod1,8,,290*BOUNDARY,AMPLITUDE=down31Part-1-1.nod0,8,,300以上是一部分关键字,其实根本问题就是找到对应节点,对各个节点附上与时间相关的边界。
Abaqus柱坐标系Abaqus是一种广泛使用的有限元分析软件,可以用于模拟和分析各种结构的行为。
在Abaqus中,可以通过选择不同的坐标系来描述模型的几何形状和材料特性。
其中之一是柱坐标系,它适用于具有旋转对称性的结构。
本文将介绍Abaqus 中柱坐标系的基本原理和应用。
基本原理在Abaqus中,柱坐标系是由径向距离(r)、挠度或拉伸力(u)、弯曲挠度或弯曲力(w)和沿轴向的坐标(z)组成的。
它采用极坐标表示法,将结构的几何形状转换为极坐标下的坐标系。
柱坐标系适用于旋转对称的结构,例如圆柱体、旋转轴和飞轮等。
在柱坐标系中,存在等角条件,即各个截面上的应力和应变分布在角度方向上保持不变。
应用范围柱坐标系广泛应用于各种工程领域,例如汽车工程、航空航天工程和能源工程等。
在这些领域中,许多结构都具有旋转对称性,因此使用柱坐标系进行分析可以显著简化问题,并提高计算效率。
在汽车工程中,柱坐标系可用于模拟发动机中的汽缸和曲轴等旋转部件。
通过使用柱坐标系,可以更准确地预测发动机的性能和行为。
在航空航天工程中,柱坐标系可用于模拟飞机的旋转部件,例如发动机涡轮、旋翼和飞轮等。
通过使用柱坐标系,可以更好地理解这些旋转部件的应力和变形特性。
在能源工程中,柱坐标系可用于模拟涡轮机械设备中的旋转部件。
柱坐标系使工程师能够更好地理解涡轮部件的挠度、应力和变形,并对其进行优化。
使用步骤使用Abaqus进行柱坐标系分析的一般步骤如下:1.创建模型:在Abaqus中创建一个具有旋转对称性的模型。
可以使用Abaqus提供的建模工具来创建几何形状和添加材料属性。
2.定义柱坐标系:选择柱坐标系作为分析的坐标系。
在Abaqus中,可以通过几何约束或手动输入来定义坐标系。
3.设定边界条件:根据实际情况,为模型设置正确的边界条件。
边界条件包括支撑、载荷和约束等。
4.定义材料属性:根据模型的需要,为模型中的材料分配适当的材料属性。
材料属性包括弹性模量、屈服强度和材料的各向异性等。
ANSYS中施加对称约束条件和反对称约束条件的理解一、如何施加对称或者反对称约束?1、在ANSYS中,施加对称约束条件和反对称约束条件的GUI分别为:MainMenu>Preprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>Dis placement>Antisymm B.C.>On NodesMainMenu>Preprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>Dis placement>Symmetry B.C.>On Nodes2、在ANSYS中,施加对称约束条件和反对称约束条件的命令操作为:DSYM,Lab,Normal,KCN其中:Lab为对称的方式:正对称(Lab=SYMM)或反对称(Lab=AS YM)。
Normal为对称面在目前坐标系统(KCN)的法线方向Normal=(X、Y、Z)。
当坐标系为非笛卡儿坐标系时,X代表R,Y代表θ,Z为Φ(坐标系为球坐标系或者环坐标系)。
二、什么是对称或者反对称约束?1、对称边界条件在结构分析中是指:不能发生对称面外(out-of-plane)的移动(translations)和对称面内(in-plane)的旋转(rotations)。
这句话可以理解为:在结构中施加对称条件为指向边界的位移和绕边界的转动被固定。
例如,若对称面的法向为X,如果你在对称面上的节点上施加了对称边界条件,那么:1)不能发生对称面外的移动导致节点处的UX(法向位移)为0。
2)不能发生对称面内的旋转导致ROTZ,ROTY(绕两个切线方向的转角)也为0。
2、反对称边界条件在结构分析中是指:不能发生对称面(out-of-plane)的移动(translations)和对称面外(in-plane)的旋转(rotations)。
ABAQUS轴对称模型实验一轴对称模型一.实验目的和要求1.使用轴对称单元,依照轴对称的原理建模分析.2.使用Visualization 功能模块查看结果,延展轴对称单元构造等效的三维视图。
二.实验步骤1.启动ABAQUS/CAE2.创建部件(1) Module:Part,Name: Axis Modeling Space: Axisymmetric,(2) 绘制二维图(3) 保存模型3.创建材料和截面属性(1) 创建材料Create Material——Name:Steel,Mechanical-Elasticity-Elastcic.Young’s Modulus-210000, Poisson’s Ratio 0.3(2) 创建截面属性Create Section—Material:Steel,Plane stess:1(3) 给部件赋予截面属性Assign Section4.定义装配件Module:Assembly. Instance Part-选中部件Plate,参数默认。
5.设置分析步骤Module:Step Create Step:Name—Apply Load,参数默认,6.定义便捷条件和载荷(1)施加载荷Create Loade—Types for Selected Step—Pressure ,选择图形上端面,中健确认,在edit load对话框中,在magnitude后面输入100(2)定义部件底部的边界条件Creat Boundary,弹出Create Boundary Condition对话框中,在Name后面输入fix-y,将step设为apply load, Types for Selected Step ,选择Dispalcement/Rotation,其余参数默认,选择模型饿底边作为约束位置,点击中健确认,在弹出的对话框中,选择U2,点ok。
7. 划分网格(1) 设置圆弧边的种子选中圆弧段,点击中健确认,在左下角提示区,选择第三项,输入边界种子8,按中键确认。
ABAQUS中自由度、坐标系统、单位、时间尺度、曲面方向、应力与应变、旋转的约定及规则引言每种软件在顺利运行中都有自己的一套在诸如单位、符号、变量值表示等方面的约定用法,如果想用此种软件进行适合自己的分析,自己进行主观操作之外,对它的这种约定我们也要提起注意,否则很容易产生我们觉察不到的问题。
(参考 abaqus analysis manual 中1.2.2 Conventions)目录1、自由度2、坐标系统3、单位4、时间尺度5、曲面方向6、应力与应变7、旋转正文一、自由度Abaqus中对单位的认定与其他软件(如ANSYS)稍微有点不同就在于默认情况下abaqus是以1、2、3等数字来表示各种自由度的标符的,在手写inp中,只能以它们表示自由度。
A. 除了轴对称单元(.ax..)以外,其它单元对自由度进行如下约定:1、x方向(平动自由度)2、y方向(平动自由度)3、z方向(平动自由度)4、绕x轴旋转的旋转自由度(以弧度表示)5、绕y轴旋转的旋转自由度(以弧度表示)6、绕z轴旋转的旋转自由度(以弧度表示)7、翘曲(对于开口截面梁单元)8、孔隙压力(或静水压)9、电势11、温度(或质量扩散分析中的归一化浓度)12、第二温度(对于壳、梁)13、第三温度(对于壳、梁)14、其他其中,x、y、z默认情况下是分别与系统的整体坐标系X、Y、Z相一致的,但如果使用*Transform对结点进行局部坐标系转化的话,那么它们将与局部坐标系中的相关坐标轴一致。
B. 对轴对称单元的平动与旋转自由度如下规定:1、r方向(径向)位移2、z方向(轴向)位移5、绕z轴旋转(用于带扭曲的轴对称单元),以弧度表示6、r-z平面的旋转(用于轴对称壳单元),以弧度表示用*transform进行结点坐标系转换的自由度改变同上。
C. 可用的自由度上述所列自由度并不是同时都能用在某一单元结点上的,不同的分析,不同的单元自会有适合其分析的自由度,而其他则在此是失效的。
精品文档
ABAQU 模型中的6个自由度,其中的坐标中编号是 1.2.3而不是常用的X.Y.Z 。
因为模 型的坐标
系也可以是主坐标系或球坐标系等。
边界条件的定义方法主要有两种, 这两种方法 可以混合使用:
自由度1 ( U1):沿坐标轴1方向上的平移自由度。
自由度2( U2):沿坐标轴2方向上的平移自由度。
自由度3( U3):沿坐标轴3方向上的平移自由度。
自由度4( UR1):沿坐标轴1上的旋转自由度。
自由度5( UR1):沿坐标轴2上的旋转自由度。
自由度 6(UR1) 沿坐标轴 3上的旋转自由度。
2、约定的边界条件类型
反对称边界条件,对称面为与坐标轴 2垂直的平面,即 U1= U3= UR2=0; ZASYMM 反对
称边界条件,对称面为与坐标轴 3 垂直的平面,即 U1= U2= UR3=0; PINNED 约束所有 平移自由
度,即 U1=U2=U3=0;
ENCASTRE 约束所有自由度(固支边界条件)
,即 5= U2=U3=UR 仁UR2=UR3=0.
精品文档 XSYMM 对称边界条件,对称面为与坐标轴
YSYMM 对称边界条件,对称面为与坐标轴
ZSYMM 对称边界条件,对称面为与坐标轴 1 垂直的平面,即 2 垂直的平面,即 3 垂直的平面,即 U1= UR2= UR3=0; U2= UR1= UR3=0; XASYMM 反对称边界条件,对称面为与坐标轴 1垂直的平面,即U2= U3= UR 仁0; YASYMM
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abaqus手册摘要:1.Abaqus 手册概述2.Abaqus 手册的内容3.Abaqus 手册的使用方法4.Abaqus 手册的优点和局限性正文:Abaqus 是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件,它提供了一个强大的工具箱,以解决各种复杂的结构力学、热传导、热膨胀、动力学等问题。
Abaqus 手册是Abaqus 软件的重要组成部分,它为用户提供了详细的使用指南和技术参考。
本文将从Abaqus 手册的概述、内容、使用方法以及优点和局限性四个方面进行介绍。
一、Abaqus 手册概述Abaqus 手册是一本包含Abaqus 软件详细使用方法和技巧的参考书,它涵盖了从模型的创建、网格的划分、边界条件的设定、求解参数的设置到结果的后处理等各个环节。
无论是初学者还是资深用户,都可以从Abaqus 手册中找到适合自己的信息。
二、Abaqus 手册的内容Abaqus 手册的内容主要包括以下几个部分:1.基本概念:介绍了有限元分析的基本原理和方法,以及Abaqus 软件的基本操作流程。
2.模型的创建:详细介绍了Abaqus 中各种模型的创建方法,包括几何模型、物理模型和边界模型等。
3.网格的划分:讲述了Abaqus 中网格的划分策略和技巧,包括自适应网格、非线性网格和接触网格等。
4.边界条件的设定:介绍了Abaqus 中各种边界条件的设置方法,包括固定边界、滑动边界、旋转边界和非线性边界等。
5.求解参数的设置:讲述了Abaqus 中求解参数的设置方法,包括求解器、求解方法和求解选项等。
6.结果的后处理:介绍了Abaqus 中结果的后处理技巧,包括可视化、数据输出和动画制作等。
三、Abaqus 手册的使用方法Abaqus 手册的使用方法非常简单,用户可以在Abaqus 软件中直接打开手册,也可以在Abaqus 官网上下载电子版的手册。
在阅读手册时,用户可以根据自己的需要选择不同的章节进行阅读。
对于初学者,建议从基本概念和模型的创建两个部分开始阅读;对于资深用户,可以重点阅读网格的划分、边界条件的设定和求解参数的设置等部分。
abaqus四边简支板的边界条件全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:在ABAQUS中,四边简支板是一个常见的结构,通常用于测试和学习有限元分析的基本原理。
在进行有限元分析时,正确的设置边界条件至关重要,因为它们直接影响到结果的准确性和可靠性。
下面我们来讨论一下关于ABAQUS四边简支板的边界条件设置。
四边简支板是一种简单的结构,由一个矩形板和四个简支支撑组成。
在有限元分析中,我们需要对这个结构进行几何建模,材料属性定义以及加载和边界条件的设置。
在这里,我们主要关注边界条件的设置。
我们需要定义四边简支板的几何尺寸和材料属性。
在ABAQUS中,我们可以通过几何建模模块来绘制板的几何形状,并通过材料属性来定义板的材料性质,比如弹性模量、泊松比、密度等等。
接下来,我们需要设置四边简支板的边界条件。
在这个问题中,四边简支板的四个边分别是简支边界,所以我们需要将这四个边定义为简支条件。
简支条件意味着这四个边不能有任何位移或旋转,而约束了结构的自由度。
在ABAQUS中,我们可以通过施加位移边界条件或定义边界条件来实现这一设置。
在完成边界条件的设置后,我们还需要定义加载条件。
对于简支板的加载条件,通常可以施加均布载荷、集中载荷或者边界支撑反力等。
通过在适当位置施加加载,我们可以模拟不同的工程情况和应力状态。
我们需要选择适当的求解器和求解算法,运行模拟并分析结果。
通过正确设置边界条件,我们可以得到精确的应力、应变和位移结果,从而评估结构的性能和稳定性,为工程设计提供重要参考。
ABAQUS四边简支板的边界条件设置是有限元分析中的关键步骤,直接影响到结果的准确性和可靠性。
通过正确设置简支条件,加载条件和求解算法,我们可以得到准确的模拟结果,帮助工程师更好地理解和优化结构设计。
希望以上内容能对您有所帮助,谢谢阅读!第二篇示例:Abaqus是一种用于进行有限元分析的强大软件工具,它可以用来研究各种结构的性能和行为。
在实际工程中,我们经常会遇到四边简支板的问题,这种结构在工程设计中应用广泛。
abaqus 自转边界条件Abaqus自转边界条件Abaqus是一款常用的有限元分析软件,广泛应用于各个领域的工程问题求解中。
在模拟旋转系统时,我们需要使用自转边界条件来模拟物体的自转行为。
本文将介绍Abaqus中自转边界条件的使用方法和注意事项。
在Abaqus中,我们可以通过定义一个自转边界条件来模拟物体的自转行为。
自转边界条件是指物体围绕某一轴线进行旋转运动的边界条件。
在进行自转边界条件的设置之前,我们需要先定义好物体的几何形状和材料属性。
我们需要创建一个包含物体的几何模型。
在Abaqus中,可以通过绘制几何形状或导入CAD文件来创建几何模型。
在创建几何模型时,需要注意物体的轴对称性,以便后续设置自转边界条件。
接下来,我们需要定义物体的材料属性。
在Abaqus中,可以通过选择材料类型和输入材料参数来定义物体的材料属性。
不同的材料类型对应着不同的材料行为,例如弹性、塑性、粘弹性等。
根据实际情况选择合适的材料类型,并输入相应的材料参数。
在完成几何模型和材料属性的定义之后,我们可以开始设置自转边界条件。
首先,我们需要选择物体的旋转轴。
旋转轴可以是物体的中心轴、对称轴或其他轴线。
选择旋转轴时,需要考虑物体的几何形状和轴对称性。
然后,我们需要定义物体的自转速度。
自转速度可以是一个固定值或一个随时间变化的函数。
根据实际情况选择合适的自转速度,并输入相应的数值或函数表达式。
我们需要定义物体的自转方向。
自转方向可以是顺时针或逆时针方向。
根据实际情况选择合适的自转方向,并进行相应的设置。
完成自转边界条件的设置后,我们可以进行求解和结果分析。
在求解过程中,Abaqus会根据自转边界条件和物体的几何形状、材料属性来计算物体的自转行为。
在结果分析中,可以获取物体的自转角度、角速度等信息,并进一步分析物体的动态响应。
需要注意的是,在设置自转边界条件时,需要考虑物体的约束和支撑情况,以确保模拟结果的准确性。
同时,还需要根据实际问题的要求和边界条件的复杂程度来选择合适的求解方法和求解策略。
ABAQUS旋转周期对称边界条件的设置
旋转周期对称设置包括:旋转周期对称设置,外加主面上的对称面约束,两者一起构成旋转对称的边界条件。
下面所述的两种方法是仅针对旋转周期对称的设置。
两种方法:
1)修改inp文件:
找到*End Assembly,将之替换为
*TIE,CYCLIC SYMMETRY,NAME=TIE-CYCLIC
Surf-Cylic-SLAVE,Surf-Cylic-MASTER
**
*End Assembly
**
*CYCLIC SYMMETRY MODEL,N=60
0,0,0,0,0,1
---------------------------
上面设置中包括:主面的设置,从面的设置,模型周期的数目,以及旋转轴。
因此需要建立这两个面的集合:Surf-Cylic-MASTER,Surf-Cylic-SLAVE。
N=60表示有60个。
0,0,0为旋转轴的起点,0,0,1为旋转轴的终点。
2)直接在前处理cae中设置
首先,建立主面和从面的集合,便于选取;
其次,为旋转轴的起点和终点建立参考点(RP),旋转轴一定要设在整个模型的旋转中心上;参考点可通过输入坐标的方式建立。
注意:其他方式建立点都不可行,以下详述。
最后,输入周期的数目,本模型为整体模型的多少分之一,即输入倒数即可。
以上步骤参见下图。
【旋转轴起点和终点的建立】
1)除参考点以外其他的建点的方式不行,比如建立datum point,无法在viewport中直接选中,同样建立集合时也选不中datum point。
2)使用attachment point建立的点虽然可以直接在viewport中选中,建立集合时也可选中,但无法写入inp文件,当write inp 文件时就造成cae崩溃直接退出软件!
总之,旋转轴的设置,直接在前处理cae界面中设置,不如直接在inp文件中修改方便!因为修改inp旋转轴只要直接给定起点和终点坐标就OK,省去先建立RP点的步骤。
【主面上设置对称面】
在边界条件中选对称面设置即可。
先要建立一个柱坐标系为好。
将柱坐标系的Z轴建在旋转中心上,R轴在模型两对称侧面的平分线上,T轴即自动建好为切线方向。
对称边界设置时,选取之前建立的主面,方向为U2=UR1=UR3=0,此即为T轴为对称面的法线方向。
【补充说明】
对于一个具体的部件,除上述约束外,根据实际情况还需加上其他约束条件避免存在任何刚体位移的出现。
如Z向(轴向)上避免刚体位移,径向上避免刚体位移。
下文算例中的详情看文末的总结。
图1 仅设置旋转周期对称而不对主面设置对称面(放大倍数10倍)
变形前与变形后的位置
图2 设置旋转周期对称而并对主面设置对称面(放大倍数100倍)
变形前与变形后的位置
(该算例结果为上文中所述的全部约束条件下得到的)
其他边界条件讨论
1)Z方向位移无约束(其他约束包括:主面上对称面设置,旋转内壁径向约束)
图3 不对中间xoy对称面上的点进行Z方向约束
2)Z方向有位移约束(其他约束包括:主面上对称面设置,旋转内壁径向约束)
图4 对中间xoy对称面上的点进行Z方向约束
图3和图4对比结果表明:Z方向是否约束对应力结果无影响,主要问题是部件整体上存在刚体位移,图3有Z向位移,图4无z向位移,但图3计算结果与图2和图4相同。
3)旋转内壁无径向位移约束(其他约束都有)
图5 旋转内壁无径向约束(图中左端面无径向位移约束)
图5结果表明:变形前后的比较,整体存在刚体位移,在离心力的作用下,部件往外侧平移了。
并且应力结果受到影响,变形也受到影响,旋转内壁变成凹面状。
应力分布有所改变。
因此径向约束没有而成为自由状态,不仅仅是径向上存在刚体位移的后果,还会引起计算结果的根本改变!
4)旋转内壁无径向位移约束且Z向也无位移约束(其他约束都有)
图6 旋转内壁无径向约束且Z向无位移约束
比3)中少了一个Z向位移约束,其余相同
图6结果表明,整体在径向上有很大的刚体位移的同时,在Z向有较小的刚体位移。
同3)中所述,此时的应力分布和变形分布因径向上无约束而发生改变!
总结:
问题:在本文举例中,部件为旋转周期对称结构(1/60),匀速转动(2100 rad/S)受到离心力的作用下,求其应力应变。
边界条件:
①旋转周期对称约束--interaction中设置或inp中设置;
②在上一步中的主面上设置对称面--在boundary condition中设置(U2=UR1=UR3=0);
③约束Z向位移--在boundary condition中设置U3=0;
④约束径向位移--在boundary condition中设置U1=0(柱坐标系下即R方向位移为0)
由于边界条件设置需要在同一坐标系下,否则提示无法创建job,那么上述②③④都在柱坐标系下进行设置即可。
上述边界条件中,如果不设②则计算结果为周向上发生了转动;如不设③则在Z向上存在较小刚体位移,不影响应力应变分布;如不设④则在径向上存在较大刚体位移,且影响到应力应变的分布!
仅从旋转周期对称的边界条件看,①和②就已经实现了,但③和④是会影响刚体位移的,④不仅仅是影响刚体位移,还会引起应力应变等的结果根本不同。
因此,上述计算结果揭示并明晰了①②③④这4个设置各起什么作用,及各自对结果带来何种影响。
图7 将旋转对称结构在后处理中显示为整体结构。