Abaqus梁模型仿真图文详解：从建模到结果分析

Abaqus梁模型仿真图文详解：从建模到结果分析

abaqus梁模型仿真图文详细步骤

本文基于abaqus6.12版本，详细介绍了在abaqus软件中创建梁模型并进行有限元仿真的具体步骤。整个过程大致可分为建模、添加属性、定义截面、创建网格、创建分析步、施加载荷、分析和查看结果等环节。

一、建模

1. 新建模型

• 左侧model，新建模型【Create】
• 修改名字（如果需要的话），点击ok
• 选中刚才的模型，点击工具栏第一个：创建部件【create part】
  
• shape选择wire，continue
  
• 点击工具栏第二个：创建线【create lines：connected】
• 为了获得指定长度的梁模型，第一个点最好选在原点，在左下方控制栏输入第二个点坐标。
  
• 点击×取消下一个点的选取
• 点鼠标中键或者按esc退出编辑并点击【done】

二、添加属性

1. 模块选择属性【Property】，点击工具栏第一个创建材料【Create Material】
2. 修改名字（如果需要的话），在通用【General】界面选择密度【Density】（第一个）
3. 在密度界面按需填写质量密度【Mass Density】（2.7e-009）
4. 在第二个力学【Elasticity】界面选择弹性【Elasticity】-弹性【Elastic】。
5. 输入需要的弹性模量（70000MPa）和泊松比（0.3）
6. 在力学【Elasticity】界面选择阻尼【Damping】
7. 设置阻尼比【Alpha】（0.05）
8. 设置完成后点确定【OK】。

三、定义截面

1. 选择菜单栏第一列第二个：创建截面【Create Section】
2. 类别选择梁【Beam】，点继续【Continue】
   
3. 点击剖面名称后面的创建梁截面剖面【Create Beam Profile】
4. 在创建剖面窗口，类型选圆形【Circular】，继续【Continue】
5. 在编辑剖面窗口，设置半径（0.1mm），点击确定（OK）。
6. 此时返回创建截面的窗口，再次点击确定。
7. 在工具栏选择第一列第三个：指派截面【Assign Section】
8. 选中刚才创建的梁，点掉下方的创建集合【Create Set】，点击done。
9. 在编辑截面指派窗口直接点确定（回到主界面后模型变成绿色）
10. 第二列第五个，指派梁方向【Assign Beam Orientation】
    或者也可以通过顶部菜单栏，指派【Assign】-梁截面方向【Beam Section Orientation】
    选择要指派梁截面方向的区域：选中整个梁（变为红色），完成【done】
    使用默认方向，单击鼠标中键
    确定【OK】

四、创建网格

1. 模块选择网格【Mesh】，对象【Object】选择部件【Part】（保持默认）
2. 点击菜单栏第一个种子部件【Seed Part】
3. 在全局种子窗口，根据划分网格的个数计算近似全局尺寸【Approximate global size】，如之前设计的长度为22mm，划分为十段，所以这里填2.2，设置完点应用【Apply】
4. 菜单栏选择指派单元类型【Assign Element Type】
5. 族【Family】选择梁【Beam】（保持默认），点确定
6. 工具栏第一列第二个：为部件划分网格【Mesh Part】
7. 下方出现是否为部件划分网格，选择yes，此时部件变为蓝色

五、创建分析步

1. 模式选择装配【Assembly】
2. 点菜单栏第一个：将部件实例化【Instance Part】
3. 创建实例窗口，选择之前建的部件，点确定
4. 左侧菜单栏，找到刚才创建的模型，点开其下的装配【Assembly】菜单，找到集【Set】，右键，创建集【Create Set】
5. 创建集窗口，修改名称（需要的话），类型【Type】选择结点【Node】，继续【continue】
6. 为集合选择结点：在点击图上最右端结点，点击完成【done】
7. 模式选择分析步【Step】
8. 点击菜单栏第一个：创建分析步【Create Step】
9. 创建分析步窗口，类型选择动力，隐式【Dynamic, Implicit】，继续【continue】
10. 编辑分析步窗口，基本信息【Basic】：按需设置时间长度（0.05），打开几何非线性【Nigeom-On】
11. 增量【Incrementation】：增大最大增量步数【Maximum number of increments】（尽量加大就行，此处设置为1000000），增量步大小设置小点，初始0.01（0.0001），最小1E-12（5E-012），确定【OK】。

六、创建梁末端位移输出

1. 点击菜单栏第一列第三个：创建历程输出【Create History Output】
2. 创建历程窗口，改名称（需要的话），继续【continue】
3. 编辑历程输出请求窗口：作用域【Domain】选择集【Set】，频率【Frequency】的n改为1，输出变量【Output variables】选择位移/速度/加速度【Displacement/Velocity/ Acceleration】，六个自由度的平移和转动【Translations and rotations】
4. 还可以选择体积/厚度/坐标【Volume/Thickness/Coordinates】下的当前结点坐标【COORD, Current nodal coordinates】。
5. 在上方窗口可以看到所有现在选定的输出，确认无误后点击OK。
6. 菜单栏第二列第三个：历程输出管理器【History Output Manager】
7. 历程输出请求管理器窗口：双击刚才创建的历程
8. 一些刚才没设置好的可以现在补上，完成后点ok
9. 把第一个默认输出也双击打开频率改为1。
10. 完成后关闭历程输出请求管理器窗口（如上图）。
11. 菜单栏选择第二列第二个：场输出管理器【Field Output Manager】
12. 场输出请求管理器窗口，双击默认的场输出
13. 频率【Frequency】从10改成1，确定【OK】，关闭场输出请求管理器窗口。

七、施加载荷

1. 模式选择载荷【Load】
2. 菜单栏第一列第二个：创建边界条件【Create Boundary Condition】
3. 创建边界条件窗口，（保持默认直接continue），即类别【Category】为力学【Mechanical】，可用于所选分析步的类型【Types for Selected Step】，选择对称/反对称/完全固定【Symmetry/Antisymmetric/Encastre】。
4. 选择要施加边界条件的区域：选择左边的点作为边界点，done
5. 编辑边界条件窗口：选择最后一项：完全固定【ENCASTER】，点OK
6. 菜单栏第一个：创建载荷【Create Load】
7. 创建载荷窗口：可用于所选分析步的类型【Types for Selected Step】选择线载荷【Line load】，继续【continue】
8. 为载荷选择体：选中梁（变为红色），完成【done】
9. 编辑载荷窗口：分量1、分量2、分量3分别为xyz轴分量，之前设置的以竖直向上为正方向，所以施加竖直向下方向幅值为0.001的载荷需要在分量2输入-0.001。
10. 因为施加的力有变化，点击幅值【Amplitude】右边的创建幅值曲线【Create Amplitude】
11. 类型【Type】保持默认为表【Tabular】，继续【continue】
12. 编辑幅值窗口：按需设置幅值，表的大小不够的话，右键插入新行。完成后点确定【OK】
13. 按作业要求的数值：
14. 幅值【Amplitude】选择刚才创建的曲线，确定【OK】

八、分析

1. 模块选择作业【Job】
2. 选择第一个创建作业【Create Job】
3. 选择要创建作业的模型，继续【continue】
4. 编辑作业窗口：可以在并行【Parallelization】栏点击使用多个处理器【Use multiple processors】，可以加上GPU加速（可能会出问题，建议不要），也可以两个都不要，选好后【OK】
5. 第二列第一个：作业管理器【Job Manager】
6. 依次点击右侧的写入【Write Input】，数据检查【Data Check】，提交【Submit】
7. 提交过程中可以点击监视【Monitor】查看过程。
8. 完成后点结果【Result】

九、查看结果

1. 为了方便查看，打开视图【View】-工具栏【Toolbars】-视图【Views】窗口
2. 可以通过此窗口调整显示的视图
3. 第一列第四个：在变形图上绘制云图【Plot Contours on Deformed Shape】
4. 可以看到输出数据：
5. 点击动画：时间历程【Animate: Time History】可以看到动态效果
6. 效果不明显可以点击顶部菜单栏的选项【Options】-通用【Common】
7. 变形缩放系数【Deformation Scale Factor】，选择一致【Uniform】，把这个数值改大一点（1000），确定【OK】
8. 就可以看到明显的摆动效果：
9. 可以通过右上角状态栏控制仿真的暂停、运行、回到起始
10. 画出最后一点的位移-时间关系图：
11. 工具栏的创建XY数据【Create XY Data】
12. 创建XY数据窗口：直接继续【continue】（保持默认的历程变量输出【OBD history output】）
13. 变量选择y方向（U2）的位移，点击绘制【Plot】
14. 关闭【dismiss】刚才的窗口，可以看到绘制的位移-时间曲线（这个不是按照上述操作出来应有的曲线，我做第一遍的截图的时候长度写错了，后来这张图忘了换了。）
15. 可能。大概。也许。长得和这张差不多……？（这张幅值错了，不小心十倍了）
16. 导出数据：顶部菜单栏Plug-ins-Tools-Excel Utilities
17. 选择需要导出的数据，Apply后会跳出有数据Excel窗口
18. 导出的数据：