Abaqus6.14有限元仿真分析视频教程-实例篇(上)
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基于Abaqus的自行车车架的有限元分析
卢磊;张明容;晋战喜
【期刊名称】《中国自行车》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】此文利用有限元技术对自行车车架结构的静态特性做了详细的分析,采用Solidwork软件设计了自行车车架的3D数模,并通过有限元软件Abaqus搭建装配体的有限元分析模型,对自行车车架进行了静强度分析和模态分析,获得了自行车车架的静强度结果和模态振型及频率特性,为自行车车架的设计和改进提供依据。
【总页数】4页(P124-127)
【作者】卢磊;张明容;晋战喜
【作者单位】广州城市理工学院工程研究院;佛山镁利好自行车配件有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TP3
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《ABAQUS有限元分析常见问答解答》常见问答汇总1.什么是ABAQUS有限元分析?ABAQUS是一种有限元分析软件,用于模拟和分析结构、材料、流体等物体的力学行为。
它通过将实际物体离散化成有限数量的元素,并利用数值方法,计算出这些元素的力学行为。
ABAQUS可以模拟各种静态和动态问题,并且在工程和科学研究中被广泛应用。
2.如何创建一个模型?在ABAQUS中创建模型的第一步是定义几何形状。
可以通过绘制几何形状、导入CAD文件或使用预定义的几何模板来创建几何模型。
接下来,需要定义材料属性、边界条件和加载条件。
最后,生成网格并进行求解,得到模型的力学行为。
3.如何选择适当的网格密度?网格密度是指模型中网格单元的数量。
选择适当的网格密度是非常重要的,因为粗网格会导致模型不准确,而细网格则会增加计算时间。
通常,需要根据具体问题的复杂程度和计算资源的限制来选择适当的网格密度。
4.是否需要考虑材料非线性?当材料的应力-应变关系不是线性的时候,需要考虑材料的非线性行为。
ABAQUS提供了各种材料模型来模拟不同类型的非线性行为,如弹塑性、强化、断裂等。
5.如何处理接触问题?在模拟接触问题时,需要定义接触对面并选择适当的接触算法。
ABAQUS提供了多种接触算法,如基于面间距离的接触和基于面接触力的接触。
还可以定义接触的摩擦性质。
6.如何评估模拟结果的准确性?评估模拟结果的准确性可以通过与实验结果进行比较来实现。
可以比较模拟结果和实验数据之间的有关物理量,如应力、位移、应变等。
此外,还可以进行敏感性分析和验证分析来评估模拟结果的稳健性和可靠性。
7.如何处理大变形问题?当分析问题涉及到大变形时,需要使用ABAQUS中的非线性分析功能。
非线性分析可以考虑材料的非线性行为和结构的大变形。
此外,还需要定义适当的材料模型和边界条件。
8.如何处理复杂的加载条件?ABAQUS提供了各种加载条件的定义方法,如施加预定义的位移、施加预定义的力和施加定义的速度。
[断裂与失效] ABAQUS6.9版本XFEM(扩展有限元)例子的详细图解step by step 〔By SIMWE wylxl2001 〕一、part模块中的操作: 1.生成一个新的part,取名为plate,本part选取3D deformable solid extrusion类型〔如图1〕 2.通过Rectangle工具画出一长3,高6的矩形。
考虑使用工具栏add-dimension和edit dimension来画出准确长度的模型。
强烈建议此矩形的左上角坐标为〔0,3〕,右下角坐标为〔3,-3〕〔如图2〕 3.完成后拉伸此矩形,深度为1.〔如图3〕图1,图2,图34.生成一个新的part,取名为crack,本part选取3D deformable shell extrusion 类型〔如图4〕5.生成一条线,此线的左端点坐标为〔0,0.08〕,右端点坐标为〔1.5,0.08〕6 .完成后拉伸此线,深度为1.〔如图6〕7.保存此模型为XFEMtutor〔如图7〕,以后经常保存模型,不再累述。
8.在part Plate中分别创立4个集合,分别为:all,bottom,top和fixZ,各局部的内容如图8~11所示。
二、Material模块中的操作: 1.创立材料elsa,其弹性参数为E=210GPa,泊松比为0.3〔如图12〕最大主应力失效准那么作为损伤起始的判据,最大主应力为84.4MPa〔如图13〕损伤演化选取基于能量的、线性软化的、混合模式的指数损伤演化规律,有关参数为G1C=G2C=G3C=42200N/m, =1.〔如图14〕2.创立一个Solid Homogeneous的section,名为solid,此section与材料elsa 相联,并将此section赋给plate part〔也就是集合all〕3.赋予材料取向,分别如图18~21所示。
三、划分网格:网格控制为:Hex型structured〔如图22〕,单元类型为C3D8R 〔如图23〕设置plate各边的网格种子为8,26,36〔如图24〕,各边种子的个数不能改变〔如图25〕四、装配模块:选中plate和crack两个part,分别生成2个实体〔如图26〕,生成一个参考点,参考点的坐标为〔1.5,-3,0〕〔如图27,28〕。
第1篇基础篇第1章Abaqus基础知识常见问题及实用技巧第1章Abaqus基础知识常见问题及实用技巧1.1Abaqus的基本约定1.1.1自由度的定义【常见问题1-1】自由度的数字表示Abaqus中的自由度是如何定义的?1.1.2选取合适的单位制【常见问题1-2】常用的国际单位制在Abaqus中建模时,各个量的单位应该如何选取?1.1.3Abaqus中的时间【常见问题1-3】总分析时间和分析步时间怎样理解Abaqus中的时间计量?第1章Abaqus基础知识常见问题及实用技巧1.1.4Abaqus中的重要物理常数【常见问题1-4】常用物理常数Abaqus中有哪些常用的物理常数?如何定义?1.1.5Abaqus中的坐标系【常见问题1-5】定义局部坐标系如何在Abaqus中定义局部坐标系?1.2Abaqus中的文件类型及功能【常见问题1-6】文件类型及功能Abaqus建模和分析过程中会生成多种类型的文件,它们各自有什么作用?当模型出现问题时,应该查看那些文件来查找错误原因?【常见问题1-7】关注DAT文件、MSG文件和STA文件提交分析作业后,读者应该查看Abaqus生成的哪些文件?第1章Abaqus基础知识常见问题及实用技巧1.3Abaqus的帮助文档1.3.1在帮助文档中查找信息【常见问题1-8】快速查找帮助文档中的信息Abaqus帮助文档的内容非常丰富,如何在其中快速准确地找到所需要的信息?1.3.2Abaqus/CAE中的帮助功能【常见问题1-9】即时帮助功能Abaqus/CAE的中提供了哪些即时帮助功能?如何使用?【常见问题1-10】Help菜单中的帮助功能Abaqus/CAE的Help菜单提供了哪些帮助功能?【常见问题1-11】先安装软件后安装帮助文档的方法安装6.14版本Abaqus软件过程中,先安装了软件没有安装帮助文档,后来想安装帮助文档并能够通过Abaqus/CAE的Help菜单获取相关帮助信息,应该如何操作?1.4更改工作路径【常见问题1-12】更改默认工作路径Abaqus读写各种文件的默认工作路径是什么?如何修改此工作路径?第1章Abaqus基础知识常见问题及实用技巧1.5Abaqus的常用DOS命令【常见问题1-13】常用的DOS命令Abaqus软件提供了哪些常用的DOS命令?应该如何使用这些命令,让研究工作更加高效?1.6设置Abaqus的环境文件1.6.1磁盘空间不足【常见问题1-14】磁盘空间不足提交分析作业时出现如下错误信息,应该如何解决?***ERROR:UNABLE TO COMPLETE FILE WRITE.CHECK THAT SUFFICIENT DISKSPACE IS AVAILABLE.FILE IN USE AT FAILURE IS shell3.stt.(磁盘空间不足)或者***ERROR:SEQUENTIAL I/O ERROR ON UNIT23,OUT OF DISK SPACE OR DISK QUOTAEXCEEDED.(磁盘空间不足)1.7影响分析时间的因素【常见问题1-15】缩短分析时间,提高分析效率的技巧使用Abaqus软件进行有限元分析时,如何缩短分析时间,提高分析效率?第1章Abaqus基础知识常见问题及实用技巧【常见问题1-16】CPU使用率低、硬盘使用率高的原因提交分析作业后,在Windows任务管理器中看到分析作业正在运行,但CPU的使用率很低,好像没有执行任何分析任务,而硬盘的使用率却很高,这是什么原因造成的?第2章Abaqus/CAE操作界面常见问题及实用技巧2.1Abaqus/CAE操作界面【常见问题2-1】快速熟悉Abaqus/CAE操作界面Abaqus/CAE操作界面中包含菜单,工具、图标、模型树等信息,初学者如何快速熟悉界面中各部分内容,为建模分析做准备?【常见问题2-2】Abaqus/CAE的建模流程及技巧在Abaqus/CAE中建模的操作流程是怎样的?【常见问题2-3】修改Abaqus/CAE操作界面的背景色如何将Abaqus/CAE操作界面的背景色设置为白色,使得图片或动画的显示效果更好?【常见问题2-4】显示/隐藏模型树或工具栏如何显示或隐藏模型树(Model Tree)?如何显示和隐藏Abaqus/CAE界面中的工具栏?第2章Abaqus/CAE操作界面常见问题及实用技巧2.2选取对象的方法【常见问题2-5】快速选取边、面、点在Abaqus/CAE中建模时,如何更方便快捷地用鼠标选取对象(顶点、线、面等)?2.3Tools菜单的常用工具2.3.1参考点(Reference Point)【常见问题2-6】定义参考点如何定义参考点?在什么情况下需要使用参考点?2.3.2表面(Surface)【常见问题2-7】定义表面表面的类型有哪些?在什么情况下应该定义表面?2.3.3集合(Set)【常见问题2-8】定义集合集合的类型有哪些?在什么情况下应该定义集合?第2章Abaqus/CAE操作界面常见问题及实用技巧2.3.4基准(Datum)【常见问题2-9】定义基准基准(datum)的主要用途是什么?使用过程中需要注意哪些问题?2.3.5定制界面(Customize)【常见问题2-10】定制Abaqus/CAE操作界面如何定制Abaqus/CAE的操作界面?2.4Plug-ins菜单的功能【常见问题2-11】Plug-ins菜单简介Plug-ins菜单提供了哪些功能?如何使用这些功能?【常见问题2-12】快速创建图形用户界面(GUI)主菜单Plug-ins→Abaqus→RSG Dialog Builder的功能是什么?如何使用该子菜单快速构建图形用户界面,并定制插件?第3章Part功能模块常见问题及实用技巧3.1创建、导入和编辑部件3.1.1创建部件【常见问题3-1】创建部件的方法及优缺点在Abaqus/CAE中创建部件的方法有哪些?其各自的适用范围和优缺点怎样?3.1.2导入和导出几何模型【常见问题3-2】导入/导出几何模型的文件格式在Abaqus/CAE中导入或导出几何模型时,有哪些可供选择的格式?【常见问题3-3】导入部件后显示错误将STEP格式的三维CAD模型文件(*.stp)导入到Abaqus/CAE中时,在窗口底部的信息区中看到下列提示信息:A total of236parts have been created.(创建了236个部件)此信息表明CAD模型已经被成功导入,但是在Abaqus/CAE的视图区中却只显示出一条白线,看不到导入的几何部件,这是什么原因造成的?第3章Part功能模块常见问题及实用技巧3.1.3编辑几何部件【常见问题3-4】使用几何编辑工具编辑导入的不精确部件Abaqus/CAE提供了多种几何编辑工具,使用时应注意哪些问题?【常见问题3-5】无法划分网格时编辑几何部件的方法将三维CAD模型导入Abaqus/CAE中生成几何部件,在为其划分网格时,出现如图3-7所示的错误信息,应如何解决?图3-7错误信息:invalid geometry(几何部件无效),无法划分网格3.2特征之间的相互关系【常见问题3-6】基本特征、父特征和子特征及其相互关系在Part功能模块中创建零部件时经常用到3个概念:基本特征(Base feature)、父特征(Parent feature)和子特征(Children feature),它们之间的关系是怎样的?第3章Part功能模块常见问题及实用技巧3.3刚体和显示体3.3.1刚体部件的定义【常见问题3-7】定义刚体部件什么是刚体部件(rigid part)?它有何优点?在Part功能模块中可以创建哪些类型的刚体部件?3.3.2刚体部件、刚体约束和显示体约束【常见问题3-8】刚体部件、刚体约束和显示体约束的区别与联系刚体部件(rigid part)、刚体约束(rigid body constraint)和显示体约束(display body constraint)都可以定义刚体,它们之间有何区别与联系?3.4建模实例【常见问题3-9】多种方法建立几何模型一个边长100mm的立方体,在其中心位置挖掉半径为20mm的球,应如何建立几何模型?第4章Property功能模块常见问题及实用技巧4.1定义材料特性参数【常见问题4-1】为部件定义材料特性参数在Property功能模块中,如何为部件定义材料特性参数?【常见问题4-2】错误信息:missing property definition在Abaqus/CAE软件的Property功能模块中,已经定义了材料参数和截面属性,但是提交分析作业时却弹出了如图4-5的提示信息,同时DAT文件中给出了下列错误提示信息:图4-5弹出的提示信息***ERROR:20elements have missing property definitions.The elements have been identified inelement set ErrElemMissingSection.第4章Property功能模块常见问题及实用技巧请问,这是什么原因造成的?应该如何解决?【常见问题4-3】定义随温度变化的材料参数在Property功能模块中定义材料特性参数时,如果某些参数依赖于温度,应该如何定义?【常见问题4-4】同一部件包含不同材料属性同一个部件中包含多种不同的材料,应该如何为其定义材料属性?【常见问题4-5】Macro Manager录制材料参数复杂有限元模型中,包含很多种材料,而且每种材料的特性参数非常多,,在Abaqus /CAE中定义这些参数十分浪费时间,是否有更加方便省时的方法来完成参数的定义呢?4.2定义超弹性材料【常见问题4-6】定义橡胶的超弹性材料参数如何在Abaqus/CAE中定义橡胶的超弹性(hyperelasticity)材料数据?【常见问题4-7】橡胶材料的特点和力学特性橡胶材料有何特点?在Abaqus/CAE中建模时需要定义那些力学特性?第4章Property功能模块常见问题及实用技巧4.3定义梁截面形状、截面属性和横截面方位4.3.1定义梁截面形状【常见问题4-8】定义梁截面的几何形状和尺寸如何定义梁截面的几何形状和尺寸?【常见问题4-9】显示梁截面形状如何在Abaqus/CAE中显示梁截面形状?4.3.2定义截面属性【常见问题4-10】截面属性和梁截面形状的区别截面属性(section)和梁截面形状(profile)有何区别?【常见问题4-11】没有定义材料特性提交分析作业时,为何在DAT文件中出现错误提示信息“elements have missing property definitions()”?第4章Property功能模块常见问题及实用技巧4.3.3定义梁横截面方位【常见问题4-12】梁横截面方位的作用如何定义梁横截面方位(beam orientation)?它有什么作用?【常见问题4-13】定义梁横截面方位如何在Abaqus中定义梁横截面方位?【常见问题4-14】梁单元的切向和轴的方向平行使用梁单元进行有限元分析时,为何出现下列错误信息:***ERROR:ELEMENT16IS CLOSE TO PARALLEL WITH ITS BEAM SECTION AXIS.DIRECTION COSINES OF ELEMENT AXIS2.93224E-04-8.20047E-051.0000.DIRECTIONCOSINES OF FIRST SECTION AXIS0.00000.00001.0000。