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ABAQUS/CAE 典型例題
我們將通過 ABAQUS/CAE 完成右圖的建模及分析過程。
首先我們創建幾何體
一、創建基本特征：
    1、首先運行 ABAQUS/CAE，在出現的對話框內
選擇 Create Model Database。
    2、從 Module 列表中選擇 Part，進入 Part 模塊
    3、選擇 Part→ Create 來創建一個新的部件。在
提示區域會出現這樣一個信息。
    4、CAE 彈出一個如右圖的對話框。將這個部件
命名為 Hinge-hole，確認 Modeling Space、Type 和 Base
Feature 的選項如右圖。
    5、輸入 0.3 作為 Approximate size 的值。點擊
Continue。ABAQUS/CAE 初始化草圖，并顯示格子。
６、在工具欄選擇 Create Lines: Rectangle(4 Lines)
，在提示欄出現如下的提示后，
輸入（0.02,0.02）和（-0.02,-0.02），然后點擊３鍵鼠標的
中鍵（或滾珠）。
７、在提示框點擊 OK 按鈕。CAE 彈出
Edit Basic Extrusion 對話框。
８、輸入 0.04 作為 Depth 的數值，點擊
OK 按鈕。
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二、在基本特征上加個輪緣
１、在主菜單上選擇 Shape→ Solid→ Extrude。
２、選擇六面體的前表面，點擊左鍵。
３、選擇如下圖所示的邊，點擊左鍵。
４、如右上圖那樣利 用圖標創建三條線段。
５、在工具欄中選擇 Create Arc: Center and 2 Endpoints
６、移動鼠標到(0.04,0.0)，圓心，點擊左鍵，然后將鼠標移到(0.04,0.02)再次點擊鼠標左鍵，從已
畫好區域的外面將鼠標移到(0.04,-0.02)，這時你可以看到在這兩個點之間出現一個半圓，點擊左鍵完成這
個半圓。
７、在工具欄選擇 Create Circle: Center and Perimeter
８、將鼠標移動到(0.04,0.0)點擊左鍵，然后將鼠標移動到(0.05,0.0)點擊左鍵。
９、從主菜單選擇 Add→ Dimension→ Radial，為剛完成的圓標注尺寸。
10、選擇工具欄的 Edit Dimension Value 圖標
    11、選擇圓的尺寸(0.01)點擊左鍵，在提示欄輸入 0.012，按回車。再次點擊 Edit Dimension Value，
退出該操作。
12、點擊提示欄上的 Done 按鈕。
13、在 CAE 彈出的 Edit Extrusion 對話框內輸入 0.02 作為深度的值。CAE 以一個箭頭表示拉伸的
方向，點擊 Clip 可改變這個方向。點擊 OK，完成操作。
三、創建潤滑孔
１、進入 Sketch 模塊，從主菜單選擇 Sketch→ Create，
命名為 Hole，設置 0.2 為 Approximate Size 的值，點擊 Continue。
２、創建一個圓心在(0,0)，半徑為 0.003 的圓，然后點擊
Done，完成這一步驟。
３、回到 Part 模塊，在 Part 下拉菜單中選擇 Hinge-hole。
４、在主菜單中選擇 Tools→ Datum，按右圖所示選擇對
話框內的選項，點擊 Apply。
５、選擇輪緣上的一條邊，見下圖，參數的值是從 0 到１，
如果，箭頭和圖中所示一樣就輸入 0.25，敲回車，否則就輸入
0.75。ABAQUS/CAE 在這條邊的 1/4 處上創建一個點。
６、創建一個基線，在 Create Datum 對話框內選擇 Axis，
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在 Method 選項中選擇 2 Points，點擊 Apply。選擇圓的中心點和剛才創建的基點，ABAQUS/CAE 將創建
如右上圖所示的基線。
７、在 Create Datum 對話框內選擇 Plane，在 Method 中選擇 Point and normal，點擊 OK，選擇
剛才創建的基點和基線。你的模型將如左下圖所示。
８、從主菜單中選擇 Shape→ Cut→ Extrude，選擇創建的基準面和右上圖所示的邊，點擊左鍵。
９、從主菜單中選擇 Add→ Sketch，選擇 hole 然后點擊 OK，在提示欄中點擊 Translate
通過下面兩步將 Hole 移到最終位置。
A：先點擊 hole 的圓心，然后點擊創建的基點，圓心就移動到了以基點上。
B：點擊工具攔中的 Edit  Vertex  Location ，然后點擊移動后的圓心（基點），點擊提示攔的
Done，再點擊提示攔中隨后出現的 Translate 按鈕，輸入(0,0)和(0,0.01)敲回車，最后點擊 Done。
10、在 Edit Cut Extrusion 對話框中選擇 Blind 作為 Type 的選項，0.015 作為深度，如果需要可
以選擇 Flip 改變箭頭的方向，然后點擊 OK。
四、創建不含潤滑孔的鉸鏈
１、從主菜單選擇 Part→ Copy→ Hinge-hole，命名新的部件為 Hinge-solid，點擊 OK。
２、在 Part 下拉菜單中選中 Hinge-Soild，從工具欄里選擇 Delete Feature 選中創建的基點，
點擊提示欄里的 Yes，刪除基點和他的子特征。
五、創建一個剛體銷釘
１、從主菜單里選擇 Part→ Create，命名為 Pin，選擇
Modeling Space 為 3D, 類型為 Analytical rigid，選擇
Revolved shell 為基本的特征，輸入 0.2 作為
Approximate size 的值，然后點擊 Continue。
２、從工具欄選擇 Create Lines: Connected 創建一條
從(0.012,0.03)到(0.012,-0.03)的直線，然后點擊 Done，退
出草圖。
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３、從主菜單中，選擇 Tools→ Reference Point，
選擇銷釘周線頂部的點。保存模型數據為 hinge.cae。
接下來我們將為建立好的幾何模型添加材料，并將其組裝起來。
一、創建材料
１、進入 Property 模塊，在主菜單中選擇 Material→ Create 來創建一個新的材料。
２、在 Edit Material 對話框，命名這個材料為 Steel，選擇 Mechanical→ Elasticity→ Elastic，
在楊氏模量中輸入 209.E9，輸入 0.3 作為泊松比。點擊 OK，退出材料編輯。
    3、從主菜單中選擇 Section→ Create，在 Create Section 對話框中定義這個區域為 SoildSection，
在 Category 選項中接受 Soild 作為默認的選擇，在 Type 選項中接受 Homogeneous 作為默認的選擇，
點擊 Continue。
   4、在出現的 Edit  Section 對話框中選擇 Steel 作為材料，接受 1 作為 Plane  stress/strain
thickness，并點擊 OK。
    5、在 Part 中選擇 Hinge-hole，從主菜單中選擇 Assign→ Section，選擇整個 Part，ABAQUS 將
會把你選擇的區域高亮化，在對話欄點擊 Done，在出現的 Assign Section 對話框中點擊 OK。
    6、重復第五步，為 Hinge-soild 分配材料。
二、部件組裝
    1、進入 Assembly 模塊，從主菜單中選擇 Instance→ Create，在 Create Instance 對話框中選
擇 Hinge-hole，點擊 Apply。
    2、在 Create  Instance 對話框中選擇 Hinge-soild，選中 Auto-offset  from  other
instances，點擊 OK。
    3、從主菜單中，選擇 Constraint→ Face  to Face，選擇左下圖所示的表面，再選擇如右下圖的表
面，點擊 Flip，如果兩個箭頭同向，點擊 OK，在提示欄輸入 0.04，敲回車。
    4、從主菜單中選擇 Constraint→ Coaxial，先選擇如左下圖所示的孔，再選擇如右下圖所示的孔，
點擊 Flip 如果箭頭如右下圖所示，點擊 OK。
    5、從主菜單中選擇 Constraint→ Edge to Edge，選擇如左下圖所示的邊，再選擇如右下圖所示的
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邊，點擊 Flip 如果箭頭如右下圖所示，點擊 OK。完成鉸鏈的組裝。
    6、從主菜單中選擇 Instance→ Create，選擇 Pin，點擊 OK。
7、從主菜單中選擇 Constraint→ Coaxial，選擇 Pine 和鉸鏈中的孔，如果需要點擊 Flip，點擊 OK。
顯示如左下圖所示。
    8、從主菜單中選擇 Instance→ Translate，選擇 Pine，點擊 Done，在 CAE 警告信息欄中點擊 Yes。
在提示欄輸入(0,0,0)和(0,0,0.02)，敲回車。在提示欄點擊 OK。最終的構形如右上圖顯示。
接下來，我們定義分析步，接觸，邊界條件以及加載。
一、定義分析步。
    1、進入 Step 模塊，從主菜單中選擇 Step→ Create，命名這個分析步為 Contact，接受默認的 Static,
General，點擊 Continue。在出現的 Edit Step 對話框中，接受所有默認選擇，并點擊 OK，創建一個分
析步。
    2、重復上一步，創建一個分析步，命名為 Load，在 Edit  Step 對話框中，進入 Incrementation 子
選項，輸入 0.1 為 Initial Increment Size。點擊 OK，完成分析步的創建。
    3、為輸出結果創建幾何集，在主菜單選擇 Tools→ Set→ Create，命名這個幾何集為 ndisp-output，
點擊 Continue。選擇如左下圖所示的點。點擊 Done，完成該步驟。
Select this
edge
Select this
face
Select these vertices
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4、采用相同的技術，定義右上圖所選的面為 fixed-face-output，所選的邊為 hole-output。
    5、從主菜單中選擇 Output→ Field  Output  Requests→ Manager，從出現的對話框中選擇
F-output-1，點擊 Edit，刪除變量 PE，PEEQ 和 PEMAG，刪除選擇 Forces/Reactions，點擊 OK，
點擊 Dismiss 退出 Field Output Requests Manager。
    6、從主菜單中選擇 Output→ History  Output  Requests→ Manager，從出現的對話框中選擇
H-output-1，點擊 Edit，在 Domain 中選擇 Set  name，并選擇 ndisp-output，去掉 Energy 選項，
輸入 U1，U2，U3。點擊 OK。
    7、創建新的歷史輸出，為 Fixed-face-output 輸出變量 RF1，為 Hole-output 輸出變量 S11，MISES
和 E11。點擊 Dismiss，退出 History Output Requests Manager。
    8、從主菜單中選擇 Tools→ Set→ Create，命名為 Monitor，點擊 Continue，選擇 ndisp-output
集中為于 Hinge-Soild 上的點，點擊 Done，完成幾何集的創建。
    9、從主菜單中選擇 Output→ DOF Monitor，選中 Monitor a degree of freedom throughout
the analysis，在 Point region 選擇 Monitor，在 Degree of freedom 中輸入 1，點擊 OK。
二、定義表面和相互作用
    1、進入 Interaction 模塊，選擇 View→ Assembly Display Options，在 Assembly Display
Options 對話框中點擊 Instance，點擊 Hinge-hole-1 和 Hinge-solid-1，最后點擊 Apply。
ABAQUS/CAE 只顯示 Pin 部件。
    2、從主菜單中選擇 Tools→ Surface→ Create，命名這個表面為 Pin，點擊 Continue，選擇銷釘外
表面，點擊提示欄內的 Done，在銷釘上出現兩箭頭，選擇 Magenta 作為銷釘表面的法向。
    3、采用第一步的方法，只顯示 Hinge-hole-1。從主菜單中選擇 Tools→ Surface→
Create，命名這個表面為 Flange-h，點擊 Continue，選擇如左下圖的表面。采用同樣的技術創建一個叫
Inside-h 的表面，如右下圖。
    4、只顯示 Hinge-soild-1，創建和 Flange-h 表面緊靠在一起的表面，命名為 Flange-s。同樣創建一
個表面，命名為 Inside-s，該表面和 Inside-h 通過 pin 連接在一起。
三、定義模型各部分之間的接觸
    1、從主菜單選擇 Interaction→ Property→ Create，在出現的對話框中命名其為 NoFric，接受
Contact 作為默認選擇，點擊 Continue。在后出現的 Edit  Contact  Property 對話框中，選擇
Mechanical→ Tangential  Behavior ， 接 受 默 認 的 選 擇 ， 然 后 選 擇 Mechanical→ Normal
Behavior，接受默認的選擇，點擊 OK。
   2、從主菜單中選擇 Interaction→ Manager，然后點擊 Create，在出現的對話框中，命名其為
Hingepin-hole，接受默認選擇，點擊 Continue。在提示欄的右下角點擊 Surface，在 Region Selection
對話框中選擇 Pin 作為主表面，點擊 Continue。采用同樣技術，選取 Inside-h 作為從表面，點擊 Continue。
觀察出來的對話框，并接受默認的選擇，點擊 OK。
    3、采用相同的技術定義一個相互作用為 Hingepin-soild，用 pin 作為主表面，Inside-s 作為從表面，
NoFric 為相互作用的特性。創建一個 Flanges 的相互作用，用 Flange-h 作為主表面，Flange-s 作為從表
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面。然后點擊 Dismiss 退出 Interaction Manager。
四、定義邊界條件
    1、進入 Load 模塊，從主菜單中選擇 BC→ Manager，在 Boundary Condition Manager 中點
擊 Create，在出現的 Create Boundary Condition 對話框中，命名這個邊界條件為 Fixed，接受默認
的選擇，點擊 Continue，在出現的 Region Selection 對話框中選擇 Fixed-face-output，點擊 Continue，
在出現的 Edit Boundary Conditions 對話框中選中 Encastre，點擊 OK。
   2、在 Boundary  Condition  Manager 中點擊 Create，命名這個邊界條件為 NoSlip，選擇
Displacement/Rotation，點擊 Continue。選擇 pin 的剛體參考點，點擊 Done，在 Edit Boundary
Conditions 對話框中選中所有選項，點擊 OK。
3、在 Boundary Condition Manager 中，選中下圖所示，點擊 Edit，去掉 U1 和 UR2 的選擇，
點擊 OK，可以注意到，在 Load 步時，NoSlip 的狀態變為 Modified。
    4、繼續創建一個叫 Constrain 的邊界條件，選擇 Displacement/Rotation，選擇我們前面定義的
Monitor，約束它在 1,2,3 三個方向的平動。按照 3 步中的辦法，在 Load 分析步，釋放 1 方向的約束。完
成所有后，退出 Boundary Condition Manager。
五、施加載荷
    1、從工具欄中選擇 Create Load 按鈕，在對話框中，
命名這個載荷為 Pressure，接受以 Load 作為載荷施加的分
析步，選擇載荷類型為 Pressure，點擊 Continue。
    2、選擇右圖的底面，點擊 Done，在對話框中，輸入
-1.E6，接受默認的選擇，點擊 OK。
下面我們對該模型進行網格的劃分
    1、進入 Mesh 模塊，從主菜單選擇 Tools→ Partition，在 Create Partition 對話框中，選擇 Cell，
選擇 Extend face 作為技術，點擊 Apply。選擇整個 Hinge-soild-1，選擇左下圖的面，點擊提示欄中的
Create Partition 按鈕。CAE 形成如右下圖所示圖形。
    2、同第一步，先將 Hinge-hole 分成兩個部分。
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3、從 Create Partition 對話框中，選擇 Cell,選擇
Define cutting plane,點擊 Apply,選擇整個 Hinge-hole,
點擊 Done ，在提示欄選擇 3 Points，選擇如右圖的三點,
點擊 Create Partition 按鈕，CAE 將整個 hinge-hole 分
為 3 塊。
4、采用 Define cutting plane 將 hinge-hole 分成
如左下圖的數個部分（用 3 Points）。
5、再采用上面相同的技術將突起的底部分割成 2 個部
分，最終結果如右下圖所示。
    6、從主菜單選擇 Mesh→ Controls，選中除了銷釘以外的所有部分，點擊 Done，在對話框內接受默
認的選項，點擊 OK。
    7、從主菜單選擇 Mesh→ Element Type，用相同的技術選中除了銷釘以外的所有部分，點擊 Done，
在對話框中，接受所有的默認選擇，點擊 OK。
    8、從主菜單選擇 Seed→ Instance，選中 2 個鉸鏈，點擊 Done，在提示欄中輸入 0.004，敲回車，
點擊 Done。
    9、從主菜單選擇 Mesh→ Instance，選中 2 個鉸鏈，點擊 Done。CAE 將為鉸鏈劃分網格。
最后我們對模型進行分析，并可視化結果
一、建立任務
    1、進入 Job 模塊，從主菜單選擇 Job→ Create，命名其為 pullhinge，點擊 Continue，接受所有的
默認選擇，點擊 OK。
    2、從主菜單選擇 Job→ Manager，在 Job Manager 中點擊 Submit 提交任務，點擊 Monitor
來觀察分析的進程。
    3、分析結束后，點擊 Results，對結果進行可視化。
二、可視化結果
    1、點擊工具欄的 Plot Deformed Shape 按鈕， 顯示結構變形結果。
    2、從主菜單選擇 Plot→ Contours，顯示云圖，通過主菜單的 Result→ Field Output，可以改變
等高線所代表的變量。
    3、從主菜單選擇 Animate→ Time History，可以觀看 CAE 制作的動畫過程。
    4、從主菜單選擇 Result→ History Output，可以選取你想要繪制的 X-Y 曲線。