abaqus桁架變形的案例
基于ANSYS桁架式起重機在重力作用下的位移和變形
雙梁桁架式起重機廣泛應用于車站、港口、工礦企業等露天貨場，具有跨度大、載荷小的特點。本文基于ANSYS仿真軟件，模擬了其在自身重力作用下的等效位移和變形。
一、有限元模型
起重機大多采用型鋼通過焊接方式連接在一起，因此采用ANSYS的梁單元beam
188建立有限元模型。Beam188是一個二節點三維梁單元，具有扭切變形，單元的模型理論是Timoshenko理論，每個節點具有6個自由度。beam單元是在使用的過程需要建立實常數，即梁截面的橫截面等相關參數。由于在實際過程中不同部位的梁使用不同的橫截面，因此需要定義不同的實常數。建立L型型鋼的相關APDL代碼為：SECTYPE,2,BEAM,L,,0&SECOFFSET,CENT&
SECDATA,0.14,0.14,0.014,0.014,0,0,0,0,0,0,0,0模型的建立過程中由于節點和單元大量重復，因此模型在建立過程中使用了大量的循環語句。即*DO與*ENDDO語句。建立完成后的有限元模型如圖1所示。
圖1 有限元模型
二、載荷的施加
圖2有限元載荷模型
起重機在安裝的時候，底部固定在地面上。因此，在模型載荷的施加過程中，底面的節點全部固定。在給起重機加重力作用時，ANSYS施加的是重力加速度。重力加速度與重力的作用相反。相關的APDL代碼為acel,,9.8,,。載荷的施加效果如圖2所示。
三、結果的分析
圖3 桁架式起重機的等效變形圖
圖4 桁架式起重機的等效位移
圖3和圖4所示為起重機的等效變形圖和等效應力圖。由結果可知，起重機的等效變形圖與實際情況相符合。
展開 《基于 ABAQUS 的桁架機器人模態分析》
根據桁架機器人各個部件的尺寸，通過測點布 置中盡可能不缺失結構、盡量簡化的原則。測點布 置如圖 5 所示。圖中黃色標示點即為測量點，一共 17 個測點，測點的編號分不同的部件按順序進行 布置。這樣的布點基本能滿足布點的原則，包括了 反映低階模態特性的重要點和反應整體動態特性 的關鍵點。從而建立試驗模型如圖 5 所示。
4 模態結果分析
由于固有頻率是結構的固有特性，機器人無論 運行到何種位置狀態，其易受影響的頻率范圍都大 致相同[8]。因此，本文將桁架機器人各方向上的移動 軸設置在抓取物料的提升階段，這樣可以模擬桁架 機器人在抓取工作中時受到的沖擊影響。再根據前 面進行仿真的相關設置在 ABAQUS 中進行線性攝動 的分析步驟后提交作業，在有限元模型中進行后處 理，得出桁架機器人的前十階固有頻率及振型[9]。固 有頻率如表 2 所示，振型云圖如圖 6 所示。
觀察圖 6 可知，在大多數固有頻率作用下，桁 架機器人的末端執行器振動都比較明顯，而末端執 行器正是桁架機器人在整個運輸碼垛工作過程中 最為關鍵的部件。若是桁架機器人出現了共振的現 象，末端執行器的變化會非常大。因此，在確保桁 架機器人工作效率的前提下，可以通過控制桁架機 器人驅動系統中的伺服電機的工作速度，使其激振 頻率遠離桁架機器人的整體結構的固有頻率，從而 避免工作過程中發生共振現象，影響機器人的工作 精度以及使用壽命。
圖 7 是由 LMS 測試系統分析得出的試驗模型 部分階數的振型動畫，從圖中觀察可以看出其振型 分別為：左側兩根立柱以及 X 軸橫梁沿著 Z 軸正 方向變形；桁架機器人整體框架朝 X 軸正方向變 形；兩根 Y 軸橫梁朝整體結構中間變形；兩根 Y 軸橫梁朝 Z 軸正方向變形。
展開 Abaqus | 三維剛架與桁架模型分析
桁架單元的網格劃分，需要局部布種，按個數為1布置，采用T3D2兩結點線性三維桁架單元。
查看位移，應力云圖，觀察到頂部四個角點的位移最大為5.378mm，底部四個鉸結支座反力為403.7KN，四角的錐體桿件的應力偏大。
選取下圖兩個桁架桿繪制應力，查看數據表可知上弦桿應力為82.741Mpa，腹桿為161.473Mpa。
Abaqus 三維剛架與桁架模型分析
桁架單元的網格劃分，需要局部布種，按個數為1布置，采用T3D2兩結點線性三維桁架單元。
查看位移，應力云圖，觀察到頂部四個角點的位移最大為5.378mm，底部四個鉸結支座反力為403.7KN，四角的錐體桿件的應力偏大。
選取下圖兩個桁架桿繪制應力，查看數據表可知上弦桿應力為82.741Mpa，腹桿為161.473Mpa。
來源：Building可視庫
《基于 ABAQUS 的大跨距桁架不同截面模態分析和結構優化》
[ 摘要 ] 針對某企業多臺聯動 CNC 車床大跨距桁架機械手機身剛度及整機穩定性問題，基于 ABAQUS 模態 分析理論，對大跨距桁架機械手橫梁不同橫截面進行分析，比較并判別最優橫截面材料力學性能。通過對 桁架機械手橫梁不同橫截面的有限元分析，得出其自振頻率以及前 6 階振型圖。根據企業要求，優化橫梁 結構，使其在滿足高精度高剛度的要求下，機構重量減輕，滿足企業生產需求，提高經濟效益。
[ 關鍵詞 ] ABAQUS；結構優化；模態分析；振動；桁架機械手
0 引言
桁架機械手是一種建立在直角 X，Y，Z 三 坐標系統基礎上 [1]，可以調整零件位置，或者實 現零件的軌跡運動等功能的全自動工業設備 [2]。大部分桁架機械手由直線運動模塊組成 [3-4]。本 文針對江西贛州某自動化加工鐘表企業，實現自 動抓取加工表殼功能，設計出一款適用于多臺 CNC 車床的大跨距桁架機械手。該系統能實現三 臺 CNC 車床并行工作，提高工件加工生產效率， 但由于其桁架機械手縱梁跨度較大，故需要對其 進行桁架結構模態分析，并需要進一步優化結構。
本文大跨距桁架機械手主要由 X 軸橫梁組件、Y軸縱梁組件和支撐立柱等核心部件組成[5-6]。企業要求大跨距橫梁采用矩形橫截面，故對其橫 梁截面進行優化，使其在滿足高精度高剛度的要 求下，機構重量減輕，滿足企業生產需求，提高 經濟效益。
裝有機械臂的組件需要在 X 軸橫梁上行走， 在此過程中，會對 X 軸橫梁產生一定載荷，在此載荷下，機身容易發生變形，需要對對 X 軸橫梁 進行模態分析，優化結構，避免發生共振 [7-8]。
1 桁架機械手結構
如圖 1 所示，X，Y，Z 三個方向的運動組件 為桁架機械手的核心組件，定義規則遵循笛卡爾 坐標系 [9-10]。
展開 批量提取Abaqus的節點坐標(初始坐標、指定Step下的變形量、變形后節點坐標) ￥40
<h2>摘要</h2><p>本文介紹如何使用Python腳本二次開發來批量提取ABAQUS輸出數據庫（ODB）文件中指定Step下的Set節點集變形量。通過詳細的步驟說明、代碼示例和圖片展示，您將學會如何使用該腳本，自動化輸出CSV文件包含（Node Label；Step Name、Increment、Step Time，U1，U2）。</p><p>如果還需要按Increment提取每個增量下的變形后的節點坐標的話，在提取變形量的基礎上，與初始坐標進行簡單的計算就可以求得坐標。 （備注：該代碼只提取了x，y方向的變形量）</p><h2>1. 問題描述</h2><p>在工程仿真和分析領域，提取ABAQUS輸出數據庫（ODB）文件中的節點集變形量是一項常見任務。然而，手動提取這些數據是一項繁瑣且容易出錯的工作。因此，需要一種自動化的方法來批量提取指定步驟下按節點集組織的變形量數據。</p><h2>2. 實例展示</h2><p>假設我們有一個名為`example.odb`的ODB文件，其中包含名為`Step-x`的步驟和名為`Set-x`的節點集。運行以上代碼后，腳本會自動將該步驟下節點集的變形量提取出來，并保存為`NodalDisplacement.csv`文件。
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實例2---桁架系統的靜力學分析
后處理
查看變形
1,4號節點沒有位移，2號節點有水平位移，3號節點下降，趨勢是正確的。
查看3號節點的總位移
上表中各節點對應含義如下
可見，加力節點的總位移是1.14微米，而右邊節點的水平位移是0.5微米。而左邊兩個節點沒有位移。
查看各個支座處的約束力
可見，
左上節點只有水平力，24.5牛頓；
右邊節點只有豎直力，40.2牛頓。
左下節點則同時有兩個方向的力，為24.5,59.8牛頓。
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【方法2. ABAQUS6.14分析過程】
1. 創建部件
創建二維的線模型
從點創建直線，得到桁架系統如下圖
2. 創建材料和截面屬性
創建材料，設置彈性模量和泊松比
創建截面。桁架形式的梁截面
并指定截面面積是100平方毫米，且將前面的材料屬性分配給它。
將截面屬性分配給部件。
3. 定義裝配體
將該唯一的部件導入到裝配體。
4. 設置分析步
創建一個通用的靜力學分析步即可。
5. 定義載荷和邊界條件
在第一個載荷步中，添加兩個邊界條件
第一，左邊兩個節點為固定鉸支座
第二，右邊一個節點為滾動支座
在第二個載荷步中，為中間節點施加豎直向下的集中力100N
6. 劃分網格
每邊設置一個單元
選擇單元類型T2D2
劃分網格
7. 提交作業
創建并提交作業
8.后處理
查看節點位移
該列表對應的節點編號如下圖
可見，加力節點的總位移是1.14微米，而右邊節點的水平位移是0.5微米。
展開 Abaqus+PyQt+Python平面變形歐拉角計算
下面以簡單例子介紹平面變形、指向歐拉角的計算，包括絕對歐拉角、相對歐拉角。
1 簡化模型
下面的六面體為表面殼模型，下面由三段梁支持，三段梁分別沿X、Y、Z軸向。六個面的厚度不同，在上側3個面施加不同的壓力，如下左圖所示。位移云圖如下右圖所示。
2 計算要求
計算六面體上面3個面的變形歐拉角，包括3個面的絕對歐拉角，平面2、3相對與平面1的相對歐拉角。平面1、2、3如下圖所示。
3 數據處理
使用平面節點坐標、位移數據計算平面變形歐拉角。可以使用Python腳本輸出平面節點編號、節點坐標（X、Y、Z）、節點位移（U1、U2、U3），如下圖所示。下圖為平面1的10個工況的數據文件，打開的文本文件中7列數據為節點編號、坐標、位移。
三個平面10個工況的節點數據文件如下圖所示。每個文件中包含一個工況一個平面的節點編號、坐標、位移數據。
4 絕對歐拉角計算
使用PyQt+Python開發了一個簡單的小軟件，計算絕對歐拉角、相對歐拉角。
首先計算各平面的絕對歐拉角。
計算平面1的10個工況的絕對歐拉角。
平面1變形的絕對歐拉角計算結果如下圖所示。
伴隨絕對歐拉角計算結果，軟件同時寫出了平面變形前后的坐標系數據，如下圖。每行18個數據，每3個數據為一個坐標軸向量，變形前后2個坐標系，6個坐標軸，18個數據。
5 相對歐拉角計算
利用計算絕對歐拉角時得到的坐標系文件，計算平面變形相對歐拉角，如下圖所示，計算平面2相當于平面1、平面3相對與平面1的相對歐拉角。
計算結果如下圖所示。
6 小結
上述軟件用的算法申請了發明專利，軟件申請了軟著。
展開 Abaqus模擬橡膠大變形
Abaqus為用戶提供了多種本構關系來模擬超彈性材料，這種材料具有高度非線性，當Abaqus進行模擬時假設這種材料是具有彈性、各向同性，并且同時考慮幾何非線性效應。與材料的剪切柔度相比，對于大多數類似橡膠的固體材料，其可壓縮性非常小，當分析對象為平面應力問題、殼、薄膜、梁、桁架、或者鋼筋等，這個問題不值得關注。但是對于固體、平面應變或者軸對稱問題卻不能忽略。對此，Abaqus/Standard提供了雜交單元來模擬超彈性材料中完全的不可壓縮行為。
橡膠材料力學性能的描述方法主要為兩類：一類是認為橡膠為連續介質的現象學描述；另一類是基于熱力學統計的方法。基于連續介質力學的本構模型主要有Polynomial、Reduce Polynomial、Ogden模型等，其中Mooney-Rivlin模型是 Polynomial的特殊形式，Neo-Hookean 模型是Reduce Polynomial的特殊形式。基于熱力學統計主要有Arruda-Boyce和Van der Waals等本構模型。本文利用Abaqus模擬大變形的橡膠，具體步驟如下。
1、在Abaqus/CAE Sketch模塊中作出模型草圖，如圖1所示，然后在Part模塊中分別建立Push、Rubber、Base三個部件。其中Push為解析剛體，Base為離散剛體。
圖1 草圖
2、在Property模塊中定義橡膠的屬性，采用Mooney-Rivlin模型，參數如圖2所示，然后賦給Rubber部件。
圖2 橡膠參數設置
3、裝配，定義分析步，采用默認的場輸出和歷史輸出。為了保證剛開始能夠較容易收斂，設置分析步初始增量步為0.01，打開幾何非線性。
圖3 分析步定義
4、定義接觸對：Push下表面和橡膠表面，Base上表面和橡膠表面。
展開 ABAQUS 單向拉伸大變形模擬
靜態模擬一種軟材料POE的單向拉伸，拉伸應變希望到300%，但是總是在100%就失敗了。不知道哪里出了問題，有沒有高手幫幫忙。
ABAQUS CEL(例11) 地震工況下的邊坡大變形模擬 ￥70
ABAQUS CEL(例11) 地震工況下的邊坡大變形模擬
一、建模技術
地震工況下邊坡可能失穩進而出現滑坡現象，為避免模擬滑坡時網格產生的畸變問題，采用耦合歐拉拉格朗日法(CEL)進行滑坡的大變形模擬；土體本構采用摩爾庫倫模型；采用模型底部小范圍內的周期性荷載模擬地震荷載。
二、模型及部分結果展示
圖1：藍色為邊坡；紅色為空氣層
圖2：網格的劃分
圖3：賦予模型初始應力
圖4：土體達到地應力平衡時的應力分布
圖5：土體底部的地震荷載施加區域
圖6：所施加的周期性荷載（地震荷載）
圖7：邊坡因地震荷載產生的位移
圖8：地震波產生的區域
展開 
HyperMesh導入Abaqus的變形后模型
HyperMesh導入Abaqus的變形后模型
經過Abaqus的操作可以將Abaqus計算后的變形單元和節點輸出為inp文件，這個inp文件可以通過HyperMesh讀取。
打開HyperMesh后設置user files為Abaqus，如圖1所示。
圖1
之后通過import Solve Deck導入Abaqus生成的inp文件，如圖2所示。
圖2
之后點擊import即可在窗口顯示導入的變形模型，如圖3所示。
圖3
在此基礎上，可以對網格進行編輯重劃分，修改結束后同樣可以導出修改后的模型inp文件，如圖4所示。
圖4
此時的inp文件記錄了在HyperMesh中修改后的模型。
再之后，可以通過Abaqus導入Hm生成的inp文件，如圖5所示。
圖5
導入后的模型在Abaqus中的顯式如圖6所示。
圖6
在HyperMesh編輯三維單元網格不是那么方便，建議的思路是先生成實體再進行網格編輯。
Abaqus6.12以后的版本據說可以由孤立的網格生成實體模型，這個還是比較方便的，生成實體模型后在Abaqus里面就可以進行網格重劃分。
展開 Abaqus薄板彎曲變形分析實
ABAQUS提供了業內領先的接觸建模能力，接觸中各種表面間的各類摩擦性質可以建立相應的模型模擬，來符合不同接觸行為的要求。
本文采用Abaqus/Standard求解器，進行薄板彎曲變形分析，用以簡單展示ABAQUS接觸建模及其分析功能。
1、 計算模型
如圖1所示，懸臂梁左端受剛性模具固定，右端受移動模具下壓產生變形。
2、 有限元模型
建立有限元模型，創建穩態分析步，分析薄板和剛性表面間的接觸，平板使用實體平面應變單元CPE4I, 該單元沿板厚方向只需要一個單元即可以準確模擬彎曲行為。剛性表面以解析剛性面模擬。
3、 接觸建立
ABAQUS中，接觸的一般需要三個步驟。
首先定義接觸表面。剛性表面一般作為接觸對的主面，本例中將剛性模具的面定義為主面，薄板面為從面。
進而定義接觸對。選擇發生接觸的主從面定義為接觸對。
最后定義接觸屬性。包括接觸類型，以及摩擦系數等相關接觸參數。本例選擇無摩擦的光滑接觸屬性。
本案例共包括三個接觸對，分別為三個剛性模具與薄板之間的接觸。
完成接觸設定后，對模型設定相關邊界條件：上下模具完全固定，沖頭向下移動60mm。薄板左端固定。
在此邊界條件下，沖頭向下移動時，薄板上的三個接觸對發生作用，使得薄板右端發生彎曲。
4、 接觸輸出
接觸設定中，對于多有表面的接觸信息，可以設定接觸應力、接觸位移等接觸輸出信息。
5、 分析結果
如圖所示，計算完成后薄板發生預想彎曲。案例設定了接觸應力輸出，接觸應力包括接觸壓力、摩擦剪切力的輸出，均可以在后處理中進行相應結果顯示。圖中所示云圖所示為接觸壓力云圖。
展開 ABAQUS變形放大比例Deformation Scale Factor
The Deformation Scale Factor options are in the lower left corner of the Basic page，等比例的話就在Uniform value 這個地方填寫，如果填1，說明是按實際變形大小來plot
ABAQUS模擬多道次變形的變量繼承方法
一、引言
使用ABAQUS進行多道次加工時，往往牽扯道次之間變量的繼承（如晶粒尺寸、累積損傷等），這對多道次變形模擬結果的準確性有較大的影響。本文以VUHARD子程序及簡單的熱壓縮模型為例，分享雙道次壓縮之間的晶粒尺寸的繼承方法。
