1、 圆盘受均布压强2.1 问题的描述下面以一个直径为500mm,厚度为3mm,周边固定的钢板(如图2-1所示)在均布压强作用下的静力分析为例,学习ABAQUS/CAE在圆板分析中的步骤。材料性质:弹性模量,泊松比均布载荷:图2-1 圆盘模型图2.2 创建部件首先,打开ABAQUS/CAE的启动界面,单击选择Create Model Database按钮创建一个ABAQUS/CAE的模型数据库,随即进入Part(部件)功能模块。接下来,用户在该模块中创建一个圆盘。单击工具区中的Create Part(创建部件)工具,弹出Create Part对话框,如图2-2所示,在部件名栏中输入disc,基本特
2、征栏下形状为shell,类型为Planar,模型空间大约尺寸设置成600。单击Continue.按钮,进入草图绘制界面。单击工具区中Create Circle中的Center and Perimeter(创建圆)工具,在提示区输入(0,0),按回车键Enter;在提示区继续输入(250,0),然后单击工具栏自动全屏视图工具,将会看到整个圆,单击鼠标右键,选择Cancel Procedure命令,再单击窗口下方的Done按钮,完成创建圆盘,如图2-3所示。图2-2 创建部件图2-3 形成的圆盘结构图2.3 定义材料和截面属性在环境栏的Module(模块)列表中选择Property(特性)功能模块
3、,设置圆盘的材料属性与厚度。Step 1 定义材料属性单击工具区中的Create Material(创建材料)工具,弹出Edit Material(编辑材料)对话框。在Name栏输入steel为材料名称;在Material Behaviors(材料性质)栏内执行Mechanical-Elasticity-Elastic命令(线弹性材料);在Material Behaviors下方的Data数据表内输入Youngs modulus(杨氏模量)为2.06E5和Poissons ratio(泊松比)为0.3,如图2-4所示,单击OK按钮,完成材料的创建操作。图2-4 Edit Material对话框
4、Step 2 创建截面属性单击工具区中的Create Section(创建截面)工具,弹出Create Section对话框,如图2-5所示,在Name栏输入disc为截面名称,选择Category:shell和Type:Homogeneous,单击Continue.按钮,弹出Edit Section(编辑截面)对话框,如图2-6所示,在Shell Thickness栏输入3,其余选项采用默认值,单击OK按钮,完成截面的创建操作。图2-5 创建截面图2-6 编辑截面Step 3 分配截面特性单击工具区中的Assign Section(分配截面)工具,在视图区选择圆盘,单击窗口下方的Done按钮
5、,弹出Edit Section Assignment(编辑截面分配)对话框(如图2-7所示),直接单击OK按钮,完成截面特性的分配操作。图2-7 Edit Section Assignment对话框2.4 装配部件在环境栏的Module(模块)列表中选择Assembly(装配)功能模块,单击工具栏的Instance Part工具,弹出Create Instance对话框(图2-8),默认的选项为disc,直接单击OK按钮,完成装配部件。2.5 设置分析步在环境栏的Module(模块)列表中选择Step(分析步)功能模块,设置分析步步骤如下:(1)单击左侧工具区的(Create Step)按钮,
6、或者在主菜单中选择Step-Create(也可以直接单击左侧模型树中的Steps来完成此项操作)。(2)在弹出的Create Step对话框中,在Name后面输入分析步的名称,此处将默认值Step-1改为loaddisc。其余参数如图2-9所示(Procedure type:General;选择Static General),单击Continue.按钮。图2-8 Create Instance 对话框图2-9 Create Step对话框(3)在弹出的Edit Step对话框(见图2-10)中,Description后面改为Uniformly distributed pressure on t
7、he surface,其余参数都保持默认值,单击OK按钮,完成操作。图2-10 编辑分析步对话框2.6 定义载荷和边界条件在环境栏的Module(模块)列表中选择Load(载荷)功能模块。Step 1 定义载荷单击工具区的Create Load(创建载荷)工具,弹出Create Load对话框(见图2-11)。在Name栏内输入Pressure,将Types for Selected Step(所选分析步的载荷类型)设为Pressure(压力),Step设为loaddisc,单击Continue.按钮。在窗口选择圆盘,再单击窗口下方的Done按钮,将会给出提示Choose a side for
8、 the shell or internal faces: Brown Purple(选择壳的边缘还是面),单击Brown按钮选择内部面,单击Purple按钮选择侧缘,本例选择Brown,弹出Edit Load对话框,如图2-12所示,在Magnitude后面输入0.1,然后单击OK按钮。施加载荷后,部件如图2-13所示。图2-11 Create Load对话框图2-12 编辑载荷对话框Step 2 定义边界条件单击工具区中的Create Boundary Condition(创建边界条件)工具,弹出Create Boundary Condition对话框。在Name栏内输入BC-fixed,
9、在Step列表内选择Initial,在Types for Selected Step列表中选择Displacement/Rotation,单击Continue.按钮。在窗口选择圆盘的边缘,单击Done按钮,弹出Edit Boundary Condition(边界边界条件)对话框,选择U1、U2、U3、UR1、UR2、UR3,如图2-14所示,单击OK按钮,完成固定边界条件的施加,此时部件如图2-15所示图2-13 施加载荷后的部件图2-14 编辑边界条件图2-15 创建边界条件后的圆盘模型2.7 划分网格在环境栏的Module(模块)列表中选择Mesh(网格)功能模块。Step1 撒种子(设置
10、网格密度)在模型树下选择Model-1-Assembly-Instance-disc-1节点并右击,选择Make Independent命令,如图2-16所示。单击工具区中的Seed Part(撒种子)工具,弹出Global Seeds对话框,在Approximate global size栏内输入10,即单元尺寸大约为10mm,如图2-17所示,单击OK按钮,再单击窗口下方的Done按钮,完成撒种子。图2-16 Make Independent命令图2-17 全局撒种子Step 2 控制网格划分单击工具区中的Assign Mesh Controls(网格控制)工具,弹出Mesh Contro
11、ls对话框,如图2-18所示,在Element Shape中选择Tri,采用自由划分网格技术,单击OK按钮,完成控制网格划分选项的设置。图2-18 网格划分控制技术Step 3 选择单元类型单击工具区中的Assign Element Type(分配单元类型)工具,在视图区选择整个模型单击,弹出Element Type对话框,如图2-19所示。选择三角形单元STRI65,单击OK按钮。Step 4 划分网格单击工具区中的Mesh Part(划分部件)工具,单击提示区中的Yes按钮。图2-19 选择单元类型对话框图2-20 划分网格后的模型图完成网格划分,如图2-20所示,信息区显示出“4077
12、elements have been generated on part: disc-1”。Step 5 检查网格单击工具区中的Verify Mesh(检查模型)工具,在视图区选择圆盘部件,单击Done按钮,弹出Verify Mesh对话框,如图2-21所示。在Type栏内选择Analysis checks(分析检查),单击Highlight按钮,显示没有任何错误或警告信息。图2-21 检查模型网格划分2.8 分析在环境栏的Module(模块)列表中选择Job(作业)功能模块。单击工具栏的Create Job(创建作业)工具,弹出Create Job对话框,如图2-22所示,在Name栏输入d
13、isc,单击Continue.按钮,弹出Edit Job(编辑作业)对话框,如图2-23所示,在作业描述栏输入Static analysis for a disc,单击OK按钮。图2-22 创建作业图2-23 编辑作业单击工具区中的Job Manager(分析作业管理器)工具,弹出Job Manager对话框,如图2-24所示,单击Submit按钮提交作业,运行完毕,在消息提示栏显示Completed。图2-24 作业管理器单击工具栏的工具保存模型。2.9 结果后处理当作业分析完毕后,单击作业管理器(见图2-24)的Results按钮,ABAQUS/CAE随即进入Visualization(可
14、视化)功能模块。Step 1 显示圆盘的变形执行Result-Field Output命令,弹出Field Output(场变量输出)对话框(见图2-25),选择位移U:Spatial displacement at nodes,默认选项为合位移Magnitude,也可以选择坐标轴1、2、3方向的位移U1、U2、U3;设置显示最大、最小值的位置,单击Options-Contour菜单,弹出Contour Plot Options(云图选项)对话框(见图2-26),选择Limits选项卡,在Min/Max中选择Show location,点击左侧工具栏中的工具,位移云图如图2-27所示。图2-2
15、5 Field Output对话框图2-26 Contour Plot Options对话框图2-27 位移云图调整变形图的变形放大系数,执行Options-Common命令,弹出Common Plot Options(普通绘图选项)对话框,如图2-28所示,在变形放大系数Deformation Scale Factor中选择Uniform,输入放大系数10.单击工具栏的(Plot Deformed Shape)工具,绘制圆盘变形图,如图2-29所示。图2-28 Common Plot Options对话框图2-29 变形图(变形系数=10)2.10 退出ABAQUS/CAE至此,对此例题的完成分析过程已经完成。单击窗口顶部工具栏中的按钮来保存模型,然后单击窗口右上方的按钮,或者在主菜单中选择File-Exit,退出ABAQUS/CAE。第 17 页 共 17 页
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