SolidWorks平面模型导入ABAQUS构建轴对称模型指南

SolidWorks平面模型导入ABAQUS构建轴对称模型指南

在工程分析中，轴对称模型是一种常用的简化方法，可以显著减少计算量并提高分析效率。本文将详细介绍如何使用SolidWorks创建平面模型，并将其导入ABAQUS进行轴对称分析。通过一个螺栓连接的实例，展示从建模到分析的完整流程。

SolidWorks中轴对称模型的建立

作为ABAQUS端，其轴对称模型要求外部CAD输入为平面区域的截面，并且要求所有截面图形放置在对称轴右边。

SolidWorks曲面特征工具提供了平面区域建模能力，并且可以在一个零件文件建立多个平面区域，当导入到ABAQUS时，可以作为多个零件的装配进行导入（而不需要每个平面域建立单个零件去一个一个的导入，从而节省大量时间，由于位置关系在SolidWorks确定，这样导入ABAQUS也不需要做装配操作）。

下面以某轴对称模型作为实例，介绍在SolidWorks里的轴对称截面建立过程以及导入ABAQUS的使用过程。

图1：螺栓连接方案示意图

一般而言，专业有限元软件轴对称模型默认以纵轴作为对称轴，截面图应位于对称轴右边（而SolidWorks自带的Simulation有限元软件没有此限制）。

图2：轴对称模型截面草图布局

欲在SolidWorks中建立轴对称模型，按照图2，在对称轴右边绘制6个部分的封闭区域的截面草图。上图2中区域为螺栓、区域为螺母、区域为上部楔形垫、区域为上部被连接板、区域为下部被连接板、区域为下部楔形垫。注意，螺栓轴线与对称轴重合。

草图绘制

（1）如图3所示，在SolidWorks中建立草图，可以有两种方式：一是利用SolidWorks本身草图工具绘制，其使用效率也是比较高的；二是从AutoCAD以及绘制好的图形直接复制粘贴到SolidWorks草图环境。本文采用第二种方式——从AutoCAD复制粘贴（注意，拷贝进来的几何线没有所谓的约束关系和尺寸）。

图3：草图绘制方式

（2）此时，不能以上一步的草图直接建立截面实体（建立面模型时软件不支持草图中存在多个区域），需要为每一个截面区域建立草图。建立单个区域草图时以草图1作为基础，直接在草图1中选择封闭线拷贝到新草图中。

图4：螺栓截面草图建立

如图4所示，在新建草图中，草图工具中应用转换实体引用工具，勾选选择链选项自动选择封闭区域。图4是为螺栓截面建立的草图。

截面模型建立

（3）有了螺栓截面的草图，接下来应用曲面工具中的平面工具按钮，为螺栓零件区域建立截面模型。

图5：螺栓截面模型生成

如图5所示，利用平面工具，根据草图2生成了螺栓零件的截面模型，这时，在曲面实体下有了相应的截面实体列表。

图6：全部截面模型建立结果

重复新建草图→平面工具过程完成全部6个零件截面建模，结果如图6。最后可以隐藏草图1，使得图形区的图面显得较为干净。

然后可以另存为Parasolid格式的文件，以供ABAQUS导入使用。

ABAQUS中的模型导入与处理

（4）如图7所示，在ABAQUS中作为装配导入Parasolid文件。在ABAQUS中自动创建了6个零件实例，这样就可以为每个零件实例划分网格和赋予材料、建立零件之间的接触关系，然后加载分析。

ABAQUS导入的面模型默认是在三维空间中，为了分析轴对称模型，需要回到部件位置对每一个零件编辑，改为轴对称模型。如图7所示。

图7：ABAQUS中模型导入与编辑

为了在螺栓上施加预紧力，需要在螺栓杆部适当位置进行一次切分。如图8所示。

图8：螺栓切分处理

后面在ABAQUS中的操作都是ABAQUS使用者所熟悉的（赋予材料、建立接触、添加约束、添加螺栓预紧力等），完善模型后进行分析，结果如图9所示。

图9：分析结果示意图