ebook img

Введение в ABAQUS PDF

49 Pages·14.264 MB·Russian
Save to my drive
Quick download
Download
Most books are stored in the elastic cloud where traffic is expensive. For this reason, we have a limit on daily download.

Preview Введение в ABAQUS

А. А. Золочевский, А. А. Беккер Введение в ABAQUS Харьков 2011 УДК 004.4 ББК 32.973.26+018.2 З 81 А. А. Золочевский, А. А. Беккер. З 81 Введение в ABAQUS. – Х.: 2011 ISBN 978-966-2262-27-8 Данное методическое пособие представляет собой ознакомление начинающих пользователей с пакетом программ ABAQUS для конечно-элементного анализа. При изучении материала не требуются первоначальные знания конечно-элементных па- кетов, но читатели должны быть знакомы с основами метода конечных элементов. Включены примеры, предназначенные для самостоятельного изучения программного комплекса ABAQUS. Для инженерно-технических и научных работников, а также студентов универ- ситетов. УДК 004.4 ББК 32.973.26+018.2 ISBN 978-966-2262-27-8 © А. А. Золочевский, А. А. Беккер., 2011 Содержание 1. Введение .........................................................6 2. Примечания по входным данным в ABAQUS .......................7 Определение детали (Геометрия) ...................................7 Выбор типа элемента ..............................................7 Свойства материала ...............................................7 Определение шага расчета .........................................7 Граничные условия в перемещениях ................................8 Приложенные нагрузки ............................................8 Температурные условия ............................................8 Запрос результатов ................................................8 3. Модули ABAQUS-CAE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 4. Пример 1: Перфорированная пластина ...........................10 Геометрия ........................................................10 Свойства материала ..............................................10 Тип анализа ......................................................10 Граничные условия по перемещениям ..............................10 Граничные условия в перемещениях следующие: ...................11 Приложенные нагрузки ...........................................11 Тип элемента .....................................................11 КЭ сетка .........................................................11 Аналитическое решение ..........................................11 5. Использование ABAQUS-CAE для моделирования пластины ......12 Запуск ABAQUS-CAE .............................................13 Сохранение модели ABAQUS ......................................13 Модуль 1: PART .................................................13 Module 2: PROPERTY ............................................14 Module 3: ASSEMBLY ............................................15 Module 4: STEP ..................................................15 Module 5: INTERACTION ........................................15 Module 6: LOAD .................................................15 Module 7: MESH .................................................16 Module 8: JOB ...................................................17 Module 9: VISUALIZATION .......................................17 4 А.А. Золочевский, А.А. Беккер. 6. Структура входного файла ABAQUS ..............................19 (a) Строки ключевых слов («Keywords») ............................19 (b) Строки данных («Data») .......................................20 (c) Строки комментария ..........................................20 8. Пример 2: Релаксация напряжений ...............................23 Геометрия ........................................................24 Типа анализа .....................................................24 Граничные условия по перемещениям ..............................24 Приложенные нагрузки ...........................................24 Тип элемента .....................................................24 КЭ сетка .........................................................25 Таблица входных данных ..........................................25 Аналитическое решение ..........................................26 Запуск ABAQUS-CAE .............................................26 Модуль 1: PART .................................................26 Module 2: PROPERTY ............................................27 Module 3: ASSEMBLY ............................................28 Module 4: STEP ..................................................28 Module 5: INTERACTION ........................................28 Module 7: MESH .................................................29 Module 8: JOB ...................................................30 Module 4: STEP ..................................................30 Module 8: JOB ...................................................30 Module 9: VISUALIZATION .......................................31 9. Литература ......................................................35 Приложение 1: Элементы сплошной среды для расчета напряжений в ABAQUS ...........................................................36 Топология: .......................................................36 Точки интегрирования: ...........................................36 Грани Элементов: .................................................37 Приложение 2: Элементы ABAQUS для расчетов теплопередачи .....37 Приложение 3: Другие элементы ABAQUS ...........................38 Элементы Фермы .................................................38 Стержневые элементы ............................................38 3D Твердотельные элементы (анализ напряжений) ..................38 Приложение 4: Некоторые имена переменных, используемые в ABAQUS. . .39 Приложение 5: Некоторые ключевые слова ABAQUS ................40 Элементы ........................................................40 Введение в ABAQUS 5 Свойства материалов .............................................41 Задание шага .....................................................42 Ограничение по перемещениям ...................................43 Приложенние нагрузки ...........................................43 Температурные граничные условия ................................44 Вывод значений ..................................................45 Приложение 6: Нелинейный КЭ анализ .............................46 Нелинейность материала ..........................................46 Геометрическая нелинейность .....................................46 Нелинейность граничных условий (Контакт) .......................47 Приложение 7: Некоторые файлы, которые генерирует ABAQUS .....47 6 А.А. Золочевский, А.А. Беккер. 1. Введение Цель данного методического пособия – ознакомление начинающих пользователей с пакетом программ ABAQUS для конечно-элементного анализа. Для его прочтения не требуются первоначальные знания конеч- но-элементных пакетов, но читатели должны быть знакомы с основами метода конечных элементов (элементы, узлы, граничные условия и т.п.). Дальнейшую информацию по ABAQUS можно найти в руководстве [1]. Авторы благодарны А. В. Мартыненко за помощь при подготовке данного пособия. Издание методического пособия осуществлено благодаря фи- нансовой поддержке фонда Александра фон Гумбольдта (Германия). Задача данного пособия – краткое вводное руководство для конечно- элементного (КЭ) пакета ABAQUS. Первый его модуль, ABAQUS-CAE ис- пользуется в качестве «препроцессора», который создает входные файлы с данными и отправляет их в «решатель» (обычно это ABAQUS-STANDARD). После решения уравнений, ABAQUS-CAE может быть использован как «постпроцессор» для просмотра и анализа результатов, см. Рис. 1. Запустите ABAQUS-CAE для создания входного файла ABAQUS (для определения геометрии, элементов, сет- Pre-Processing ки, свойств материала, граничных условий, нагрузок, и т.п.) Запустите решатель (обычно ABAQUS-STANDARD или ABAQUS-EXPLICIT), чтобы решить уравнения и Solver вычислить перемещения и напряжения Запустите ABAQUS-CAE для просмотра результатов (например, деформированной формы, напряжения, Post-Processing контуров, и т.д.) Рис. 1: Алгоритм решения задачи с использованием ABAQUS-CAE ABAQUS предлагает пользователю очень широкий диапазон элементов и вариантов конечно-элементного анализа. В данном пособии рассматри- ваются только следующие темы: • Геометрия: 2D, 3D и осесимметричная • Элементы: Элементы сплошной среды (2D, 3D и осесимметричные) • Материал: Упругий изотропный материал Введение в ABAQUS 7 • Виды анализа: Линейный упругий статический анализ Нелинейный анализ ползучести • Граничные условия: Ограниченные перемещения точек Приложенные нагрузки Температура и тепловой поток 2. Примечания по входным данным в ABAQUS Для создания входного файла для КЭ анализа, пользователь должен определить все входные параметры, необходимые для геометрии, свойств материалов, граничных условий, нагрузки и т.д. Определение детали (Геометрия) В ABAQUS используются глобальные декартовы координаты, заданные по правилу правой руки, с осями х, у и z. Однако пользователь может вы- брать другую систему координат для ввода, например, цилиндрическую или сферическую. Выбор типа элемента В Приложениях 1 и 2 приведен перечень 2D и осесимметричных элементов, используемых при расчете напряжений и решении задач теплообмена. Некото- рые другие элементы обсуждаются в Приложении 3. Заметим, что все элементы ABAQUS полностью изопараметричны (то есть тот же порядок варьирования (степень полинома) используется и для геометрии, и для переменных). Изопараметричные квадратичные элементы (в которых и геометрия, и переменные изменяются по квадратичному закону на каждом элемен- те) являются наиболее часто используемыми элементами, поскольку они предлагают удачный компромисс между точностью и временем вычисле- ния. Однако в некоторых нелинейных задачах, линейные элементы (с огра- ниченными возможностями интеграции) могут дать лучшие результаты. Свойства материала Тaк кaк ABAQUS не использует каких-либо конкретных единиц изме- рения в расчетах, любая совместная система единиц может быть использо- вана для определения свойств материала. Пользователь может определить так много свойств материала, как он пожелает, но ABAQUS будет исполь- зовать только те, что соответствуют расчету (например, в нетермическом расчете, теплопроводность материала не будет использоваться). Для боль- шинства свойств материала разрешается задать различные значения в за- висимости от температуры. Для этого пользователь должен задать точки на графике изменения свойств в зависимости от температуры, и програм- ма автоматически соединит их прямой линией. Определение шага расчета В ABAQUS нагрузки прикладываются с помощью тaк называемых за- данных шагов (STEPS). В нелинейных задачах, каждый шаг нагружения 8 А.А. Золочевский, А.А. Беккер. может состоять из нескольких приращений нагрузки, и каждое прираще- ние нагрузки может состоять из нескольких итераций. В простом линей- ном упругом расчете, необходим только один шаг нагружения (с одной итерацией), в котором полная нагрузка прикладывается мгновенно. Каждый шаг нагружения может также иметь свой собственный тип анализа, граничные условия и выходные результаты. Например, за шагом линейного анализа может следовать еще один шаг нелинейного анализа ползучести. Граничные условия в перемещениях Пользователь может указать ограничение перемещений путем присвое- ния значений соответствующим узловым «степеням свободы». В расчетах напряжений, связанных с элементами непрерывной среды, компоненты перемещений являются степенями свободы, в то время как в задачах теп- лопроводности, температура является степенью свободы. Заметим, что для стержневых и пластинчатых элементов, степени свободы включают как пе- ремещения, так и градиенты перемещений (угол поворота оси элемента). Приложенные нагрузки Установленные напряжения (распределенные нагрузки) или силы, при- ложенные в точке, могут быть определены только на поверхности элемента. Заметим, что ABAQUS требует, чтобы «давление» определялось как поло- жительное число. Таким образом, в ABAQUS растягивающие напряжения следует определять как отрицательное значение (вводить со знаком минус). Температурные условия Для задач теплопроводности, пользователь может указать заранее за- данную температуру, тепловой поток или тепловую конвекцию. Запрос результатов ABAQUS предлагает пользователю большую гибкость контроля пере- менных после успешного решения задачи. Пользователь может сохранять любые полученные данные в файл для последующей пост-обработки в ABAQUS-CAE или в другой программе (например, FEMGV). Таблица, содержащая перечень некоторых имен переменных, приведена в Прило- жении 4. Заметим, что перемещения являются переменными узла (node variables) в то время, как напряжения являются переменными элемента (element variables). 3. Модули ABAQUS-CAE ABAQUS/CAE разделен на так называемые «МОДУЛИ». Порядок моду- лей, приведенный ниже, отвечает тому порядку, в котором они находятся в панели инструментов MODULE на экране. 1. PART Module Введение в ABAQUS 9 модуль предназначен для создания деталей, задания их геометрии, опорных точек и систем координат, а также импорта геометрии. 2. PROPERTY Module модуль предназначен для определения материалов и сечений, применя- емых в модели, а также для задания их физических характеристик. 3. ASSEMBLY Module модуль, предназначенный для задания взаимного расположения дета- лей и сборки их в единую модель. 4. STEP Module модуль, предназначенный для создания шагов расчета и определения выходных данных из результатов расчета. 5. INTERACTION Module модуль, предназначенный для определения взаимодействий между де- талями, контактных участков и их свойств. 6. LOAD Module модуль, предназначенный для создания нагрузок, прикладываемых к модели, а также начальных и граничных условий для нее. 7. MESH Module модуль, предназначенный для построения сетки. Фактически, в нем про- исходит преобразование геометрической модели в конечно-элементную. 8. JOB Module модуль, предназначенный для создания командного INPUT файла вход- ных данных, проверки построенной модели, запуска вычислительного процесса и контроля над ним. Заметим, что количество одновременно вы- полняемых расчетов не может превосходить количество лицензий. Если задач больше, чем лицензий, то они ставятся в очередь до тех пор, пока не освободится лицензия. 9. VISUALIZATION Module модуль, предназначенный для просмотра результатов расчета и обра- ботки полученных данных, после удачного завершения расчета. 10. SKETCH Module модуль, предназначенный для создания двумерных эскизов и чертежей модели.

See more

The list of books you might like

Most books are stored in the elastic cloud where traffic is expensive. For this reason, we have a limit on daily download.