有限元軟件的學(xué)習(xí)和后處理操作

2017-04-08 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

ABAQUS軟件理論的學(xué)習(xí):

首先,簡(jiǎn)單介紹下本款軟件的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì):ABAQUS是一套功能強(qiáng)大的工程模擬的有限元軟件,其解決問(wèn)題的范圍從相對(duì)簡(jiǎn)單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問(wèn)題。 ABAQUS 包括一個(gè)豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫(kù)。并擁有各種類(lèi)型的材料模型庫(kù),可以模擬典型工程材料的性能,其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質(zhì)材料,作為通用的模擬工具, ABAQUS 除了能解決大量結(jié)構(gòu)(應(yīng)力 / 位移)問(wèn)題,還可以模擬其他工程領(lǐng)域的許多問(wèn)題,例如熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴(kuò)散、熱電耦合分析、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析(流體滲透 / 應(yīng)力耦合分析)及壓電介質(zhì)分析。

ABAQUS所能計(jì)算的領(lǐng)域非常廣闊,包括如下:

靜態(tài)應(yīng)力/位移分析:包括線性,材料和幾何非線性,以及結(jié)構(gòu)斷裂分析等

動(dòng)態(tài)分析粘彈性/粘塑性響應(yīng)分析:粘塑性材料結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析

熱傳導(dǎo)分析:傳導(dǎo),輻射和對(duì)流的瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)分析

質(zhì)量擴(kuò)散分析:靜水壓力造成的質(zhì)量擴(kuò)散和滲流分析等

耦合分析:熱/力耦合,熱/電耦合,壓/電耦合,流/力耦合,聲/力耦合等

非線性動(dòng)態(tài)應(yīng)力/位移分析:可以模擬各種隨時(shí)間變化的大位移、接觸分析等

瞬態(tài)溫度/位移耦合分析:解決力學(xué)和熱響應(yīng)及其耦合問(wèn)題

準(zhǔn)靜態(tài)分析:應(yīng)用顯式積分方法求解靜態(tài)和沖壓等準(zhǔn)靜態(tài)問(wèn)題

退火成型過(guò)程分析:可以對(duì)材料退火熱處理過(guò)程進(jìn)行模擬

海洋工程結(jié)構(gòu)分析。

本次所模擬的是管道受端壓力、端力矩作用下并在附加水壓的情況下發(fā)生彈性變形時(shí)的狀態(tài),屬于靜態(tài)應(yīng)力/位移分析。單元庫(kù):ABAQUS包括內(nèi)容豐富的單元庫(kù),單元種類(lèi)多達(dá)562種。它們可以分為8個(gè)大類(lèi),稱(chēng)為單元族,包括:實(shí)體單元、殼單元、薄膜單元梁?jiǎn)卧U單元、剛體元、連接元。其有不同的模塊解決不同情況下的有限元計(jì)算問(wèn)題,包括Abaqus/CAE,有限元建模、后處理以及過(guò)程自動(dòng)化的完整解決方案;Abaqus/Standard,適合求解靜態(tài)和低速動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。除此兩款經(jīng)典的求解模塊之外,ABAQUS還退出了幾款專(zhuān)門(mén)的求解模塊,針對(duì)海洋工程領(lǐng)域的ABAQUS/Aqua, 能夠完成導(dǎo)管架和立管的結(jié)構(gòu)分析,拖管過(guò)程模擬計(jì)算以及浮體結(jié)構(gòu)分析計(jì)算;可以計(jì)算結(jié)構(gòu)浮力、風(fēng)載荷以及波流載荷作用下的拖曳力和慣性力等環(huán)境載荷; Abaqus/Design,作為Abaqus/Standard的補(bǔ)充附加模塊,主要用于設(shè)計(jì)靈敏度分析(DSA); Abaqus/Foundation,提供Abaqus/Standard中的線性靜力學(xué)和線性動(dòng)力學(xué)分析功能; Abaqus/Explicit, 特別適合于模擬瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)為主的問(wèn)題的有限元產(chǎn)品;Abaqus/CFD,提供了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析功能。

以上是我們小組對(duì)ABAQUS這款有限元軟件的一些簡(jiǎn)單了解,有了基本的知識(shí)之后我們開(kāi)始了這款軟件的實(shí)用性探索和使用,開(kāi)始提取加載力和力矩在水壓環(huán)境下變形管道中性層上的位移坐標(biāo)數(shù)據(jù):

1. 位移最大截面處中性層坐標(biāo)確定和提取:

(1) 我們打開(kāi)ABAQUS/Viewer界面------Viewer專(zhuān)門(mén)可用于結(jié)果的查看、分析及數(shù)據(jù)處理。載入odb文件,稍等片刻后管道的有限元模型便呈現(xiàn)在視圖框中。

a.打開(kāi)Result—Active steps/Frames,確定加載步驟step-1,step-2,step-3全部選,從而使得有限元模型在力、力矩、水壓的作用順序下發(fā)生變形。

b.打開(kāi)Result—steps/Frames,勾選step-3最后一步,確定變形狀態(tài)處于全部載荷過(guò)程結(jié)束后的狀態(tài)。

有限元軟件的學(xué)習(xí)和后處理操作abaqus靜態(tài)分析圖片2

。

(2) 接下來(lái)我們大致確定最大位移變形的截面,并推算節(jié)點(diǎn)編號(hào),方便用Node label提取點(diǎn)的信息。

a.點(diǎn)擊DEFORMED SHAPE, 查看變形后的管道并確定其變形最大的截面,大致為距離端面第七個(gè)截面處。

b.由于中間段管道中性層無(wú)法手動(dòng)選取,只能靠從端面中性層節(jié)點(diǎn)編號(hào)推算其得到。利用查詢(xún)功能查詢(xún)出相鄰截面同一高度上節(jié)點(diǎn)編號(hào)的差值,為363。

c.查詢(xún)得端面中性層最高點(diǎn)編號(hào)為152,則第七個(gè)截面處中性層最高點(diǎn)編號(hào)為152+363*7=2693,而我們只需要提取右上側(cè)的30個(gè)節(jié)點(diǎn),則可推出節(jié)點(diǎn)編號(hào)可由一個(gè)數(shù)列表示----[2664:2693:1]。

d.利用create X-Y data 在圖上標(biāo)出這三十個(gè)點(diǎn),驗(yàn)證其位置的正確性。點(diǎn)擊ODB field out put;點(diǎn)擊繼續(xù)之后再position選擇欄中選擇Unique Nodal,并在下方點(diǎn)選U-spatical displacement( 空間點(diǎn)位移,由于此功能只能輸出線位移、角位移和應(yīng)力應(yīng)變等,無(wú)法批量輸出坐標(biāo),是ABAQUS后處理的一大缺憾);在ELEMENT NODE里點(diǎn)選Node labels, 在Node labels 中輸入點(diǎn)的坐標(biāo)(此處支持?jǐn)?shù)列的批量輸入)2664::2693:1; 點(diǎn)擊下方highlight items in viewport。圖中便顯示出橘黃色的30個(gè)點(diǎn),勾勒出右上方1/4圓弧。

有限元軟件的學(xué)習(xí)和后處理操作abaqus靜態(tài)分析圖片3

(3) 確定需要導(dǎo)出的節(jié)點(diǎn)編號(hào)后,我們使用查詢(xún)功能導(dǎo)出變形后的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。

a.打開(kāi)Query—Node—Probe values。查詢(xún)對(duì)象選擇Node,選擇方式選擇Key—in label(即通過(guò)節(jié)點(diǎn)編號(hào)選擇)

b.在nodal label 框中依次輸入2664、2665~2693 這30個(gè)數(shù),下方同時(shí)出現(xiàn)這30個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)和MISES應(yīng)力,點(diǎn)擊Write to file輸出txt格式的數(shù)據(jù)。手動(dòng)篩選并且按照橫、縱坐標(biāo)整理到Excel表格當(dāng)中,方便matlab計(jì)算處理。