ABQUS建模步驟(薄壁圓筒結(jié)構(gòu))

1、10建模報(bào)告姓名：李炎專業(yè)：建筑與土木工程學(xué)號：201472211薄壁圓筒在切削力下的應(yīng)力分析一、問題描述一薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚均勻，為0.01m,其材料為鋼，彈性模量為2E11Pa,泊松比為0.3，設(shè)刀具在某個切削位置時，假定切削力沿徑向分量為8000N，軸向分量為4000N,切向分量為1000N，要求對該結(jié)構(gòu)在切削過程中的應(yīng)力進(jìn)行分 析。二、具體建模步驟：1、創(chuàng)建部件啟動ABQUS/CAE，創(chuàng)建一個新的模型，重命名為Canister,保存模型為Can ister.cae 單擊工具箱中的按鈕，在“ Name”后面輸入Canister，將 Modeling Space 設(shè)為 3D, “Type

2、” 改為 Deformable, Shapd'改為 shell, Type” 改為revolution,Approximate size”輸入2 （如圖1所示），單擊“繼續(xù)”按鈕，進(jìn)入草圖環(huán)境。Name-: Caniste-rMcdtf'ling gpz亡蘭e 3D ' EO Planiar AviymumrrirTypeOptions0 Deform a blc-Nome avaliableAnalyririal rigida口proMimate size: 2Cancel圖1B FeaTu reShapeSolidShellC") WirePointTyp

3、*(2)單擊工具箱中的u，用鼠標(biāo)選取或者輸入坐標(biāo)值，通過點(diǎn)(0.21,0.005)、(0.18,0.005)、( 0.18,0.4)、(0.1,0.9)、( 0.13,0.9)畫直線(如圖 2 所示)，單擊提 示區(qū)的“ Done”按鈕，彈出”edit revolution”對話框(如圖3所示),輸入旋轉(zhuǎn)角 度360,單擊“OK”按鈕，完成該部件的創(chuàng)建。并最終形成效果圖(如圖 4所 示)。圖3圖42、創(chuàng)建材料和截面屬性一、創(chuàng)建材料進(jìn)入屬性（Property）模塊，單擊工具箱中的，彈出“ Edit話框，如圖5所示，默認(rèn)材料名稱為 Material-1,選擇”Mechanical” Elastic”

4、，輸入彈性模量值為2E11Pa泊松比為0.3，單擊“ 0K” 材料屬性定義。Material” 對Elasticity ”按鈕，完成圖5、創(chuàng)建截面屬性（創(chuàng)建截面），在”Create Section對話框（如圖6所（1）單擊工具箱中的示）中，選擇”Category”為shell，”Type”選擇Homogeneous,單擊“繼續(xù)”按鈕, 進(jìn)入“ Edit section”對話框。（2）進(jìn)入“Edit section”對話框（如圖7所示），“材料”選擇Material 1, shellthicknesS'的值設(shè)置為0.01，其他默認(rèn)設(shè)置，單擊“ OK”按鈕，完成截面的定義。圖7三、賦予截面

5、屬性單擊工具箱中的（指派截面），選擇視圖區(qū)的部件，單擊提示區(qū)的中的”Done”按鈕，在彈出的“ Edit Section Assignmen”對話框（如圖8所示）中選 擇“ Section： Section-1”，單擊“ OK”按鈕，把截面屬性賦予部件。圖83、定義裝配件(1) 進(jìn)入裝配模塊。單擊工具箱中的二(將部件實(shí)例化)，在彈出的如圖9 所示的“Create Instancd'對話框中選擇Canister,單擊“OK”按鈕，創(chuàng)建部件的 實(shí)例。Instance TypeDependent (mes h on part)Q independent mesh on instance! M

6、amanl « « m.ibi* iim *« MAinaaAiBiliNott； Tq change Dependert instancesmesh, yen must edit it嶺 part's me-sh.Auto-offset from othr intan<9K |ApplyCancel（2）執(zhí)行主菜單中的“ Tools”一 “ Datum”命令，在彈出的“ Create Datum” 對話框（如圖 10所示）中，“Type” 選擇 Plane, “Method” 選擇 Point and normal, 然后在視圖區(qū)選擇如圖11所示的

7、P1點(diǎn)，在選擇圓柱的母線作為法線的方向， 這 樣就在P1處就創(chuàng)建了一個坐標(biāo)平面。（3）再利用同樣的方法，在 P3處創(chuàng)建一個坐標(biāo)平面。圖10P1圖11創(chuàng)建通過兩個點(diǎn)的基準(zhǔn)平面（4）執(zhí)行主菜單中的 “Tools” “Partition” 命令，在彈出的 “Create Partition ” 對話框（如圖12所示）中，“”選擇Face, “”選擇Use datum plane然后在視 圖區(qū)內(nèi)選擇如圖13所示的P1點(diǎn)所在的半徑較小的圓柱面，單擊提示區(qū)的“Done” 按鈕。選擇上一步創(chuàng)建的通過 P1點(diǎn)的坐標(biāo)平面，單擊提示區(qū)的“ Done”按鈕, 把半徑較小的圓柱面剖分成兩個部分。（5）利用同樣的方法，

8、把直徑較大的圓柱面用通過 P3的坐標(biāo)平面剖分成兩個 部分。匚reate Partition圖12P1圖13 剖分后的模型4、設(shè)置分析步和輸出變量一、定義分析步（1）在環(huán)境欄模塊后面選擇分析步，進(jìn)入分析步模塊（Step）,單擊工具箱中 的尸（創(chuàng)建分析步），在彈出的“ Create Step'對話框（如圖14所示）中，選 擇分析步類型為“”，單擊“繼續(xù)”按鈕。（2）在彈出的“Edit Step”對話框（如圖15所示）中接受默認(rèn)設(shè)置，單擊“0K” 按鈕完成分析步的定義。（3） 利用同樣的方法，定義另外兩個通用靜力分析步 Step-2和Step-3,單 擊工具箱中的（分析步管理器）按鈕，查看生

9、成的分析步（如圖16所示）。寸L ®圖15NameProcedureNlgeomTimeInitial(Initial)N/AStep-1Static, GeneralOFFiStep-2Static, GenurlOFFi£tep-3Static, GeneralOFFiStep ManagerCr巴航巴*.Edit.Repla 匚 e”，Renamer. Delete.Nlgeom.Dismiss圖16查看生成的分析步、設(shè)置變量輸出（1）單擊工具箱中的（場輸出請求管理器），在彈出的 “Field Output RequestsManageF'對話框（如圖17所示

10、）中可以看到 ABQUS/CAE已經(jīng)自動生成了一14個名為F-Output-1的歷史輸出變量。（2） 單擊“ Edit”按鈕，在彈出的“ Edit Field Output Request'對話框（如圖 18所示）中，可以增加或者減少某些量的輸出，返回“Field Output Requests ManageF'對話框，然后單擊“關(guān)閉”按鈕，完成輸出變量的定義。（3）利用同樣的方法，也可以對歷史變量進(jìn)行設(shè)置。Field Output FleqLiet ManI 圖17Edit Field Output RequestNrn削F-Cutput-1Sfep-1ProcedureSt

11、atic, Generaln: 1Timing: Output at ejtact times15Output VsriablesSelect fmE I ist below Q Press I ected defaults Al I Edit variablesCDl$P,CF.C5TRES£LEPE,PEEQPEfViaGRFSUI. Strains廈| Di s ph cem tni/Ve 1 oc ity/Acc e 1 e rati onMl Forces/Reactions1ContactEnergyFailure/FractureThermal存丨4惻卜Note： Er

12、ror indicators art not available wherr Dcmairi is Whole Model or nteraction.| Output for rebarOutput at helI, bearn, and layered settiqn points;9 Use defaults Specify;|V Include lo<al coord irate directions when availableCancel圖185、定義載荷和邊界條件本模型不涉及接觸問題，所以可以直接跳過相互作用模塊。一、定義邊界條件（1）在環(huán)境欄模塊后面選擇載荷（Load）,

13、進(jìn)入載荷功能模塊，單擊工具箱中的（創(chuàng)建邊界條件）按鈕，彈出如圖 19所示的“ Edit BoundaryCondition”對話框，在彈出的對話框中輸入邊界條件的名稱為 BC-Fixed，“”選擇系統(tǒng)定義的初始分析步Initial，類型選擇 Mechanical Displaceme nt/Rotati on,單擊“繼續(xù)”按鈕。(2)sate Boun-dary Conditioha me:6C-FixedSte-p! InitialProced u re：Category6 hanice I0 Fluid OtherTypfor Seiect&d StepSym rn et ry/A

14、nti s ym metry/E ncj streDisplacemENt/Rctatio-nVelocity/Angulsr '唱 I 匸i cityAcceleration/Angular accelerationConnector disphcenneTit 匚onnector velocityConnector 也匚celerationContinue.匚 snel圖19用鼠標(biāo)在圖形區(qū)選擇模型中的上下兩個端面，單擊鼠標(biāo)中鍵，彈出如圖20所示的“Edit Boundary Condition ”對話框，選中U1UR3的復(fù)選框, 完成邊界條件的施加。35圖20(3)定義好的邊界條件

15、的模型如圖21所示圖21、施加載荷(1)單擊工具箱中的 X (創(chuàng)建載荷)，在彈出的“”對話框中定義載荷名 稱為 Load-1,選擇載荷類型為“ Mecha ni cal Co nee ntrated force”，如圖 22所示，單擊“繼續(xù)”按鈕。圖22(2) 選擇如圖23所示的點(diǎn)，單擊提示區(qū)的“ Done”按鈕，在彈出的“”對 話框中，如圖 24所示，輸入“CF1: -8000, CF2: 4000, CF3: 1000”, 單擊“ OK”按鈕，完成載荷的施加，完成了 Step-1中的載荷的定義。圖23Namfr；Type:Step:Load-1Concentrated forceStep-

16、1 (Static, General)11 Edit LoaRegion: (PiekedCSYSi (Clobl) Edit”C r eate.Follow nodal rotationCreatBCreate.,Note: Foret will bt applied per node.Cancel圖24(3) 在分析步Step-2中，在如圖23所示的Load-2作用點(diǎn)上施加Load-2，三 個分量的值“ CF1: -8000, CF2: 4000, CF3: 1000” 在分析步Step-3中，在如 圖23所示的Load-3作用點(diǎn)上施加切削力 Load-3,三個參數(shù)分量與Load-1與 L

17、oad-2相同。施加載荷完成后的“ Load ManageF'對話框如圖25所示。圖25(4) 單擊Load-1在Step-2中的傳遞，單擊對話框右部的取消激活按鈕，即把 原來的繼承屬性取消，載荷Load-1在Step-2中不再起作用，利用同樣的方法取 消Load-2在Step-3中的繼承屬性，完成后的“ Load Manager”如圖26所示。&劃分網(wǎng)格在環(huán)境欄模塊后面選擇網(wǎng)格，進(jìn)入網(wǎng)格功能模塊(1)設(shè)置網(wǎng)格密度單擊(種子部件)按鈕，在圖形區(qū)框選中整個模型，單擊鼠標(biāo)中鍵，在彈出的如圖27所示的“ Global Seeds'對話框中，在“ Approximate glo

18、bal size”后 面輸入0.01，然后單擊“ OK”按鈕。圖27(2)控制網(wǎng)格屬性單擊（指派網(wǎng)格控制）按鈕，在圖形區(qū)框選中整個模型，單擊鼠標(biāo)中鍵,在彈出的如圖28所示的“ Mesh Control對話框中，選擇“ Quad Sweep，然 后單擊“ OK”按鈕。Mesh ControlsElement Shape0 QuedQu ad-dominatedTriT echnique SirteepifHii1 MultipleRedefine Sweep Path.*.QKDefaultsCancel圖28（3）控制網(wǎng)格屬性單擊工具區(qū)中的矗（指派單元類型工具）按鈕，在視圖區(qū)選擇模型，單擊 “

19、OK”按鈕，彈出“ Element Type"對話框（如圖29所示），默認(rèn)設(shè)置，單擊“OK” 按鈕，完成單元類型的選擇。圖29(4) 劃分網(wǎng)格單擊工具區(qū)的(為部件劃分網(wǎng)格工具)按鈕，單擊提示區(qū)的“ Done”完 成網(wǎng)格劃分，劃分好的網(wǎng)格的模型如圖 30所示。圖30有限元網(wǎng)格模型7、提交作業(yè)（1）在環(huán)境欄模塊后面選擇作業(yè)（Job）,進(jìn)入作業(yè)模塊。執(zhí)行“ Job Job Man age” 命令，單擊“”對話框（如圖 31所示）中的“ Create按鈕，定義作業(yè)名稱為 canister,單擊“繼續(xù)”按鈕，完成作業(yè)定義。警告o圖31(2)單擊“Submit”按鈕，提交作業(yè)。單擊“Monito

20、r ”按鈕，彈出“canister Monitor” 對話框，可以看到分析過程中出現(xiàn)的警告信息，如圖32所示圖32(3)等分析結(jié)束后，單擊“”按鈕進(jìn)入可視化模塊( Visualization )。8、后處理一、打開結(jié)果輸出文件canister.odb，有以下幾種方法： 在作業(yè)管理器中單擊結(jié)果按鈕。進(jìn)入可視化模塊中的呂（打開）按鈕，彈出“打開數(shù)據(jù)庫”對話框，選擇 canister.odb文件，單擊“ 0K”按鈕。在模型樹中把模型切換到“ Results”選項(xiàng)，雙擊打開數(shù)據(jù)庫彈出“打開數(shù)據(jù) 庫”對話框，選擇canister.odb文件，單擊“ 0K”按鈕。二、顯示 Mises應(yīng)力分布匸（1）單擊工

21、具區(qū)的按鈕（在變形圖上繪制云圖），視圖區(qū)就會顯示模型變形后的Mises云圖（如圖33所示）。圖33 Step-1分析步中的應(yīng)力云圖（2）執(zhí)行“ Result Step/Framd'命令，彈出“ Step/Framd'對話框（如圖 34 所示），在分析步名稱中選擇Step-2和Step-3,幀欄中選擇1,單擊“OK”按鈕， 視圖區(qū)內(nèi)就會顯示Step-2和Step-3分析步中的應(yīng)力云圖，如圖 35和36所示。 Step/FrameI 命圖34圖35 Step-2分析步中的應(yīng)力云圖圖36 Step-3分析步中的應(yīng)力云圖三、創(chuàng)建任一路徑線上的應(yīng)力分布曲線(1)執(zhí)行“ Tools Pat

22、h Create 命令，彈出“ Create Path” 對話框(如圖 37 所示),單擊“繼續(xù)”按鈕，彈出“ Edit Node List Path”對話框，如圖38所示， 單擊對話框中的“ Add After”按鈕，在圖形窗口中選擇任一條線上的若干結(jié)點(diǎn)， 單擊提示區(qū)的“ Done”按鈕，如圖39所示，單擊“ 0K”按鈕，定義一條路徑 Path-1。Type hodfr list' Point listEdge list* CircularfontinueZr Ca ncelTip.圖37圖39 選擇的任一條線的若干結(jié)點(diǎn)（2）執(zhí)行“ ToolsXY data Create"

23、命令，彈出“ Create XY data"對話框（如 圖40所示），“源”選擇路徑，單擊“繼續(xù)”按鈕，彈出“ XY data from path”對 話框，如圖41所示，確定路徑為Path-1, “X值”選擇真實(shí)距離，“Y值”欄中 單擊“ Step/Frame按鈕，彈出“ Step/Framd'對話框（如圖42所示），默認(rèn)設(shè) 置，單擊“ 0K”按鈕。Create XY DataSourceODB history outputODB fi«-ld outputThicknessOperate cn XY dataASCH fileKeyboard0叭Continue*,.Cancel圖40圖41 Step/Frame圖42(3)返回“ XY data from pat”對話框，“field Output”選擇 S Mises,即輸出Mises應(yīng)力，單擊“Plot”按鈕