SolidWorks平面模型導(dǎo)入ABAQUS建立軸對稱模型

作為ABAQUS端，其軸對稱模型要求外部CAD輸入為平面區(qū)域的截面，并且要求所有截面圖形放置在對稱軸右邊。

SolidWorks曲面特征工具提供了平面區(qū)域建模能力，并且可以在一個零件文件建立多個平面區(qū)域，當(dāng)導(dǎo)入到ABAQUS時，可以作為多個零件的裝配進(jìn)行導(dǎo)入（而不需要每個平面域建立單個零件去一個一個的導(dǎo)入，從而節(jié)省大量時間，由于位置關(guān)系在SolidWorks確定，這樣導(dǎo)入ABAQUS也不需要做裝配操作）。

下面以某軸對稱模型作為實(shí)例，介紹在SolidWorks里的軸對稱截面建立過程以及導(dǎo)入ABAQUS的使用過程。

圖1，是某螺栓連接方案，欲對不同預(yù)緊力工況下的螺牙應(yīng)力進(jìn)行研究，以便選擇適當(dāng)?shù)穆菟?、螺母性能等級?/span>為了簡化為軸對稱模型，有限元模型中的螺紋槽采用環(huán)形槽近似而不是真實(shí)的螺旋槽，可先用軸對稱模型進(jìn)行初步評估后再采用真實(shí)螺紋模型進(jìn)行校驗(yàn)。

圖1

一般而言，專業(yè)有限元軟件軸對稱模型默認(rèn)以縱軸作為對稱軸，截面圖應(yīng)位于對稱軸右邊（而SolidWorks自帶的Simulation有限元軟件沒有此限制）。

圖2

欲在SolidWorks中建立軸對稱模型，按照圖2，在對稱軸右邊繪制6個部分的封閉區(qū)域的截面草圖。上圖2中區(qū)域?yàn)槁菟ā?/span>區(qū)域?yàn)槁菽浮?/span>區(qū)域?yàn)樯喜啃ㄐ螇|、區(qū)域?yàn)樯喜勘贿B接板、區(qū)域?yàn)橄虏勘贿B接板、區(qū)域?yàn)橄虏啃ㄐ螇|。注意，螺栓軸線與對稱軸重合。

（1）如圖3所示，在SolidWorks中建立草圖，可以有兩種方式：一是利用SolidWorks本身草圖工具繪制，其使用效率也是比較高的；二是從AutoCAD以及繪制好的圖形直接復(fù)制粘貼到SolidWorks草圖環(huán)境。本文采用第二種方式——從AutoCAD復(fù)制粘貼（注意，拷貝進(jìn)來的幾何線沒有所謂的約束關(guān)系和尺寸）。

圖3

（2）此時，不能以上一步的草圖直接建立截面實(shí)體（建立面模型時軟件不支持草圖中存在多個區(qū)域），需要為每一個截面區(qū)域建立草圖。建立單個區(qū)域草圖時以草圖1作為基礎(chǔ)，直接在草圖1中選擇封閉線拷貝到新草圖中。

圖4

如圖4所示，在新建草圖中，草圖工具中應(yīng)用轉(zhuǎn)換實(shí)體引用工具，勾選選擇鏈選項(xiàng)自動選擇封閉區(qū)域。圖4是為螺栓截面建立的草圖。

（3）有了螺栓截面的草圖，接下來應(yīng)用曲面工具中的平面工具按鈕，為螺栓零件區(qū)域建立截面模型。

圖5

如圖5所示，利用平面工具，根據(jù)草圖2生成了螺栓零件的截面模型，這時，在曲面實(shí)體下有了相應(yīng)的截面實(shí)體列表。

圖6

重復(fù)新建草圖→平面工具過程完成全部6個零件截面建模，結(jié)果如圖6。最后可以隱藏草圖1，使得圖形區(qū)的圖面顯得較為干凈。

然后可以另存為Parasolid格式的文件，以供ABAQUS導(dǎo)入使用。

（4）如圖7所示，在ABAQUS中作為裝配導(dǎo)入Parasolid文件。在ABAQUS中自動創(chuàng)建了6個零件實(shí)例，這樣就可以為每個零件實(shí)例劃分網(wǎng)格和賦予材料、建立零件之間的接觸關(guān)系，然后加載分析。

ABAQUS導(dǎo)入的面模型默認(rèn)是在三維空間中，為了分析軸對稱模型，需要回到部件位置對每一個零件編輯，改為軸對稱模型。如圖7所示。

圖7

為了在螺栓上施加預(yù)緊力，需要在螺栓桿部適當(dāng)位置進(jìn)行一次切分。如圖8所示。

圖8

后面在ABAQUS中的操作都是ABAQUS使用者所熟悉的（賦予材料、建立接觸、添加約束、添加螺栓預(yù)緊力等），完善模型后進(jìn)行分析，結(jié)果如圖9所示。

圖9

上述過程還是比較簡單的，ABAQUS使用者有的可能不熟悉SolidWorks的草圖繪制和特征工具的操作，SolidWorks是公認(rèn)學(xué)習(xí)曲線非常平緩的軟件，簡單的摸索就能用起來。需要注意的是：要找到SolidWorks里的曲面工具欄；在ABAQUS中導(dǎo)入時注意，要進(jìn)行接觸分析需要從裝配位置右鍵導(dǎo)入；還需注意默認(rèn)導(dǎo)入時三維空間（的曲面），要進(jìn)行平面或者軸對稱分析，需要回到部件位置對每一個部件修改為二維平面或軸對稱，以使得模型的空間維度是正確的。