有限元大作業(yè)

1、南京工業(yè)大學基于ABAQUS有限元線性靜力分析實例學生姓名： 鄧坤軍 學 號： 612080706048 學 院： 機械與動力工程學院 專 業(yè)： 化工過程機械 題 目： 有限元線性靜力分析實例 指導教師： 周昌玉教授 評閱教師： 周昌玉教授 2012年6月有限元大作業(yè)（ABAQUS） 1、問題的描述如圖所示的支架，一端牢固地焊接在一個大型結構上，支架的圓孔中穿過一個相對較軟的桿件，圓孔和桿件用螺紋連接。材料的彈性模量，泊松比,。支架有以下兩種工況，如圖所示。1） 桿件的一端受到Y軸負方向的集中力，其大小隨時間變化。2） 除了上述載荷之外，支架的自由端還在局部區(qū)域上受到均布的剪力。要求確定這兩種

2、工況下支架撓度隨時間變化的情況，以及內(nèi)圓角處的最大主應力。根據(jù)分析結果來改進設計，以減少應力集中。 力與時間之間的增量關系2、 分析問題2.1 創(chuàng)建二維平面 1）導入CAD平面圖啟動ABQUES/CAE，在出現(xiàn)的start session對話框中選擇create Model Database。在導入的CAD圖如圖所示： 3.1創(chuàng)建部件 1）通過延伸來創(chuàng)建部件 2）使用已有的平面來生存部件，得到的三維圖如下圖所示： 3）倒圓角后的圖形為： 4）切割圓孔后的圖形為：4.1創(chuàng)建材料和界面屬性1） 創(chuàng)建材料在數(shù)據(jù)表中設置楊氏模量為210000，泊松比為0.3，點擊ok。2） 創(chuàng)建界面屬性，保持默認參數(shù)

3、不變3） 給部件賦予截面屬性點擊左側(cè)工具中的（Assign Section），再次點擊支架部件，在視圖中中點擊鼠標中建，然后點擊OK。部件變?yōu)榫G色，表示已經(jīng)賦予了截面屬性。如圖所示：5.1 定義裝備件在module列表中選擇Assembly功能模塊。點擊工具中的（Instance Part），接受默認參數(shù)，即類型為非獨立實體，點擊OK。結果如下圖所示：6.1劃分網(wǎng)格1） 進入Mesh功能模塊 在Module列表中選擇Mesh功能模塊，即對部件Bracket劃分網(wǎng)格，而不是對整個裝備件劃分網(wǎng)格。結果如下圖所示：2） 分割部件圓孔附近的區(qū)域顯示為黃色，表示此區(qū)域已經(jīng)可以生成掃掠網(wǎng)格。如下圖所示：3

4、） 繼續(xù)分割部件（對頂部部件進行分割），這是整個部件都顯示為黃色。結果如圖所示：4） 設置全局種子在對話框中的全局的單元中的大小中輸入2，視圖中說顯示的全局種子。如圖所示：5） 布置邊上的種子 輸入圓弧上的單元數(shù)為12，按回車鍵來確認。6） 設置網(wǎng)格參數(shù) 在視圖中區(qū)域中畫一個矩形區(qū)域來選中部件中的所有區(qū)域，然后在視圖中點擊中建。保持默認參數(shù)不變。7） 設置單元格類型畫一個矩形區(qū)域來選中部件的所有區(qū)域，然后在視圖中點擊中建。幾何階次中選中二次單元，保持減縮積分的選擇，點擊OK。8） 劃分網(wǎng)格點擊工具欄中的(Mesh Part Instance)，然后點擊中建，得到如圖所示的網(wǎng)格：9） 在應力集中

5、部位分割面。在應力集中部位繪制90°的扇形區(qū)域，然后在視圖中點擊中建來退出繪圖環(huán)境，得到的部件如下圖所示：10） 在應力集中部件分割部件11） 在應力集中區(qū)域布置種子設置單元數(shù)為12，種子完全約束，不允許單元數(shù)目改變。布置種子后的部件如圖所示：12） 設置網(wǎng)格的劃分方式13） 重新劃分網(wǎng)格。重新劃分的網(wǎng)格如圖所示：與8）中的網(wǎng)格進行比較，在應力集中部位生成了形狀比較規(guī)則的細化網(wǎng)格，其單元形狀優(yōu)于8）中的網(wǎng)格。7.1設置分析步驟下面將創(chuàng)建兩個分析步驟，分別來定義施加在桿件一端的集中力載荷和施加在支架上自由端上的剪力。1） 在Module中的Step模塊。載荷參數(shù)如圖所示：2） 創(chuàng)建第二

6、個分析步3） 設置場變量的輸出結果。分析過程中只輸出兩種場變量：應力S和位移U。8.1定義耦合約束模型中將不對稱桿件建模，而是在桿件的一端的受力點處定義一個參考點，然后在此點和圓孔內(nèi)表面之間進行分布耦合約束，從而模擬桿件和圓孔之間的連接的關系。1） 定義參考點2） 為參考點創(chuàng)建集合3） 定義約束面4） 定義耦合約束9.1 定義載荷穿過圓孔的桿件在一端受到沿Y負方向上的集中力，力的大小隨時間變化，下面首先定義集中力1） 定義載荷隨時間變化的幅值2） 定義集中力3） 分割支架的端面4） 定義受剪力的面5） 定義載荷面10.1定義邊界條件1） 為施加在固定支邊界條件的區(qū)域創(chuàng)建集合。2） 為施加對稱邊界條件的區(qū)域創(chuàng)建集合3） 定義固支邊界條件4） 定義對稱邊界條件11.1后處理在Job功能模塊中完成自己分析計算后可以直接進入Visualization功能模塊進行后處理。1） 顯示變形圖2） 顯示云紋圖2）逐格顯示各個時間增量步點擊窗口底部提示區(qū)的向前，可以逐格顯示各個時間增