abaqus齒輪約束的案例
具有可靠度約束的齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計
具有可靠度約束的齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計
具有可靠度約束的齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計.rar
具有可靠度約束的齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計.JPG
有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實現(xiàn)方式研究系列47：約束關(guān)系（3）-船舶規(guī)范約束導致的Max Ratio問題
有限元中的約束很多場景大家用的是邊界中的簡支、固支等約束，但從更廣泛的角度上講，只要表示一個節(jié)點的某個自由度依賴于其它的節(jié)點自由度或者取某個特定值，就可以稱為約束關(guān)系。只不過對固支、簡支等直接自由度=0，在有限元中直接減縮剛度陣就行，很容易求，但對節(jié)點自由度相互依賴的約束關(guān)系就比較復雜了。約束關(guān)系主要有兩類。
（1） 一類是MPC點之間的約束。Nastran的MPC的靈活度要遠遠超過Abaqus，Nastran的主節(jié)點可以選擇123自由度，也可以對每個從節(jié)點設(shè)置不同的自由度，還能主節(jié)點和從節(jié)點互相包含，Abaqus更多的是只負責80%的常用應(yīng)用場景，復雜功能讓你編子程序，但事實上一線仿真工程師又有多少人愿意編子程序呢？這種做法導致雖然Abaqus無論從用戶體驗、非線性還是商業(yè)化都比Nastran好很多，但很多線性的工程復雜問題還是沒法替代Nastran。
（2） 另一類是Contact、Tie等的面之間的約束關(guān)系。在這方面Abaqus要明顯強于Nastran了。
我們將用統(tǒng)一的公式來求解這兩類關(guān)系，同時也從軟件實現(xiàn)層面說明一下針對這兩類情況的各自差異。分幾篇文章來介紹約束關(guān)系，本篇是約束關(guān)系（3）- 船舶規(guī)范約束導致的Max Ratio問題，這是我們碰到的1個實際的工程問題，當自主CAE軟件往外推廣時，只要用，就會有各式各樣的問題，最基本也是最重要的一條是自主CAE軟件算出來的結(jié)果只要不符合預期或者商軟的結(jié)果，就必須要你解釋why？不會有人覺得商軟或者建模等等有問題，無一例外都默認是自主軟件的錯。不過這也正常，一開始商軟推廣也是這么過來的，就是現(xiàn)在，如果商軟客戶提出問題，一般商軟技術(shù)支持的響應(yīng)速度也是必須要在24個小時內(nèi)回復。
展開 ABAQUS中點面耦合約束的荷載單位
該同學向我提問：在ABAQUS中，點面耦合時在點上施加的力荷載是N的單位還是Pa的單位呢？
我當時一看到這個問題，就想到的肯定是N的單位（當然經(jīng)過試驗這也確實是正確答案，如果大家只是看答案的話，那么接下來的內(nèi)容也不必再看了，感謝大家），畢竟施加的荷載名稱是concentrated force，并且我們平時在給耦合點施加位移荷載時，得到的反力也是N的單位。但是該同學糾結(jié)于一句話，那就是點面耦合之后，我加到點上的荷載，就相當于加到面上，那是不是我施加到面上的每一點荷載都是N，那么分布開來應(yīng)該是N/m2，或者N/mm2，即壓強單位。
想解答這個疑問其實很簡單，只需要建立三個簡單的模型（其實更簡單的方法只需要建一個表面比單位尺寸（1*1）大一定數(shù)量的塊體，而后通過對耦合點施加力荷載，看其結(jié)果分析量級即可知道答案，但是為了防止偶然性（即單位尺寸的模型），本帖借鑒”Yy“同學的做法，建立三個模型），模型如下：建立100*100*100mm的立方體，隨便給一個材料，立方體下表面完全約束，三個模型網(wǎng)格尺寸相同，分別施加三種上表面力荷載：
1，點面耦合的模型，在耦合點施加數(shù)值為-200的荷載，如下所示：
最終得到應(yīng)力狀態(tài)如下：
此結(jié)果的點面耦合為運動分布，運動學耦合將耦合節(jié)點的運動約束為參考節(jié)點的剛體運動。該約束可以應(yīng)用于耦合節(jié)點上相對于全局或局部坐標系的用戶指定的自由度。
展開 Abaqus齒輪鏈條傳動仿真 附ABAQUS經(jīng)典例題集下載
進行傳動鏈條的有限元分析時，可以利用Abaqus中的非獨立實體（mesh on part）對重復出現(xiàn)的Part進行裝配，從而節(jié)省網(wǎng)格劃分的時間。
傳動鏈條Abaqus仿真
非獨立實體引用Part層級的網(wǎng)格，因此只需要對其依賴的對象劃分網(wǎng)格、定義單元即可，在Assembly層級中，所有具有同一指向的Instance會出現(xiàn)相同的網(wǎng)格、單元類型。
mesh on part
在Assembly模塊裝配時，類型選擇Dependent，建議通過Edge to edge裝配約束將陣列出的Instance裝配到指定位置。最終68個Instance對應(yīng)的Part只有5個，只需要對這5個部件劃分網(wǎng)格就可以了。
非獨立實體
劃分完網(wǎng)格、定義好截面屬性，通過單元質(zhì)量檢查工具評估得到該分析模型的穩(wěn)定時間增量為1e-7量級，為加速計算，將兩個鏈輪約束為剛體，并在Explicit分析步中設(shè)置質(zhì)量縮放，將穩(wěn)定時間增量人為地提高一個數(shù)量級。
鏈條應(yīng)力云圖
鏈條-鏈輪傳動
鏈條應(yīng)變云圖（局部剖面）
本模型的初始狀態(tài)有一些裝配干涉，導致鏈輪和鏈條套筒的網(wǎng)格有略微穿透，低版本的Abaqus需要編輯inp來調(diào)整初始穿透。
展開 
ABAQUS嵌入約束
想問下大佬們，abaqus用嵌入約束的話基體部分與嵌入材料相交的區(qū)域還參與計算嗎？查閱到文獻上說要對基體材料數(shù)據(jù)進行折減，不太明白這個嵌入約束??
abaqus過約束
168 nodes may not be used with a multi-point constraint since they are also part of pretension section. The nodes have been identified in node set ErrNodeMPCPretenSec
基于塑性損傷模型（CDP）FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型 ￥12.99
本模型為基于CDP的FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型
1. 在部件的建立上，使用殼體模擬FRP，實體模擬混凝土
2. 在材料屬性上，混凝土采用CDP模型，基于混規(guī)。FRP材料的單層板模型，并且采用常規(guī)殼方式進行鋪層，自定義了“離散”坐標系。
3. 在分析部上，打開幾何非線性，輸出參考點RP-1的力和位移。
4. 在相互作用上，將加載力的平面耦合到參考點RP-1上，并將FRP與混凝土進行綁定
5. 在荷載上，對混凝土底端進行完全固定，限制上表面除了U3方向其他方向的位移。給予U3方向一定位移，采用位移加載。
6. 在網(wǎng)格部分，混凝土采用C3D8R，F(xiàn)RP采用S4R。
得到模型后，可以根據(jù)FRP層數(shù)、材料屬性進行修改，根據(jù)混凝土實際強度進行修改，輸出應(yīng)力應(yīng)變曲線或者其他需要的部分即可
以下為模型的CAE文件：
展開 ABAQUS中剛體約束介紹
選擇完成如下圖所示：
此時Region顯示被約束的區(qū)域set名稱，Point狀態(tài)為Picked。
6
另外，在參考點定義中，如果勾選Adjust point to center of mass at start of analysis時，ABAQUS可自動將參考點定位到剛體約束中的計算質(zhì)心位置處。
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最后，如果進行完全耦合的熱應(yīng)力分析中需要定義剛體約束時，可通過勾選Constrain selected regions to be isothermal實現(xiàn)等溫的剛體約束。
以上就是ABAQUS中定義剛體約束的方式，下一期將會匯總剛體部件和剛體約束的區(qū)別和聯(lián)系。另外，今天在文末列出了近期由ABAQUS模擬沖擊延伸而寫的文章，歡迎大家點擊閱讀。
本文來自ABAQUS微信公眾號
展開 abaqus仿真金屬齒輪切齒 ￥30
從hypermesh到abaqus的齒輪切削仿真
ABAQUS的直齒圓柱齒輪模態(tài)有限元分析 附ABAQUS有限元分析常見問題解答下載
齒輪有限元模型的建立
2
2.1.齒輪建模
由于直接在abaqus中建立齒輪的模型比較麻煩，故先在solidworks中建立齒輪的三維模型，然后再導入abaqus中。
圖1 齒輪模型
2.2.齒輪邊界約束
對齒輪進行模態(tài)分析的目的主要是獲得齒輪不同階下的固有頻率和振型，因而不需要對齒輪進行加載，只需約束其邊界條件，根據(jù)齒輪的工作條件，對齒輪的內(nèi)圓柱面和鍵槽面的x、y、z方向的平動位移進行約束。
2.3．齒輪網(wǎng)格劃分
對齒輪進行網(wǎng)格劃分，最大整體尺寸為3，幾何次數(shù)選擇線性攝動，選取單元類型為四面體單元C3D4。
有限元結(jié)果分析
3
3.1．材料不同
不同材料的彈性模量和泊松比及密度不同，進而會影響到齒輪的固有頻率和振型，本文中選擇灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、鑄鋼、碳鋼和合金鋼。通過模態(tài)分析查看不同材料對于齒輪固有頻率的影響，因為低階頻率對于結(jié)構(gòu)的振動影響較大，所以僅取了模態(tài)的前6階模態(tài)分析結(jié)果，圖2是齒輪的振型圖以及最大位移振動變化，由于不同材料的振型圖較多，故只選取碳鋼的齒輪的1、3、5階振型圖作為示意。
一階振型圖
三階振型圖
五階振型圖
圖2 碳鋼齒輪的1、3、5階振型圖
由振型圖可以很直觀的看出齒輪的振動形態(tài)，觀察到齒根處和輪齒為齒輪的薄弱環(huán)節(jié)，在低階情況下，通過分析不同材料齒輪的振型圖，可以發(fā)現(xiàn)齒輪的振型主要為扭轉(zhuǎn)和彎曲振動，齒輪的階數(shù)越高，振動的位移越大，齒輪振動越劇烈，噪音越大。
展開 ABAQUS中的接觸和約束
來源：正脈科工 CAE
約束
?什么是約束？
?約束允許模型在節(jié)點之間傳遞運動關(guān)系
?這些關(guān)聯(lián)在模型中的自由度定義
?相反的，裝配約束僅僅是定義各部件之間的初始位置
?例如:
?綁定約束Tie
?多點約束MPC
?殼-實體的耦合Shell-to-solid coupling
?剛體約束等
?綁定約束
?允許將兩個區(qū)域綁定，即使兩個區(qū)域的網(wǎng)格不協(xié)調(diào)
?殼-實體的耦合約束
?將殼的邊與實體的面的運動耦合
?剛體約束
?允許將裝配體中的部分區(qū)域的運動約束到一個參考點上
?多點約束 (MPCs)
?節(jié)點之間可以說是線性或非線性的約束
?線性方程是MPC的一種形式
綁定約束
?在Abaqus中，通過捆綁約束定義完全的約束行為。
?捆綁約束可以以簡單的方式，將表面永久的捆綁在一起。
?容易進行網(wǎng)格過渡。
?使用主-從公式定義基于表面的約束。
?該約束防止從屬表面和主控表面分離或產(chǎn)生相對滑動
?句法：
*TIE,NAME=name, ADJUST=[YES | NO],
[POSITIONTOLERANCE | TIE NSET]
SLAVE,MASTER
?POSITION TOLERANCE參數(shù)定義被綁定從屬表面節(jié)點與主控表面間距的容差。在此容差范圍之內(nèi)的從屬表面上的節(jié)點將被綁定。
?如果從屬表面上的節(jié)點與主控表面的間距大于該距離，從屬表面上的節(jié)點將不被捆綁。
?另外，可以使用TIE NSET參數(shù)，將包含從屬表面節(jié)點的節(jié)點集綁定到主控表面。
?如果節(jié)點在從屬表面上，但不在該節(jié)點集中，這些節(jié)點將不被綁定.
?ADJUST參數(shù)是可選的。
展開 
FRP格柵約束混凝土板四點彎曲ABAQUS模型 ￥11.99
在建立模型時候，采用的是1/4模型進行建立，這樣可以減少模型的計算時間，是一種高效的ABAQUS建模方法。在Part部分，C代表的混凝土板，F(xiàn)RP-Jing和FRP-Wei分別代表徑向和緯向的FRP格柵支，目的是為了區(qū)別兩個方向的FRP的性能不一致。L代表的是支座和加載塊，按照離散剛體建立。
在屬性部分，混凝土采用塑性損傷模型，具體的模型在付費內(nèi)容中提供了Excel表格，直接輸入抗壓強度即可替換。FRP的材料按照彈性材料進行輸入，并按照最大的抗拉強度作為結(jié)束點。
在裝配部分，是1/4模型，并且建立參考點，為了施加荷載，建立參考點。并且為了網(wǎng)格的劃分，相應(yīng)的切割混凝土板，使得混凝土板的網(wǎng)格和加載塊的網(wǎng)格對齊。
分析步時候采用靜力，通用，打開幾何非線性，并且設(shè)置合適的增量步數(shù)和增量步大小，矩陣存儲選擇非對稱。
在相互作用部分建立支座及加載塊與混凝土塊的面面接觸，并且對FRP格柵采用內(nèi)置于混凝土板內(nèi)，不考慮其粘結(jié)滑移。
在荷載部分，因為采用的1/4模型，因此對兩個對稱面要分別設(shè)置XSYMM和YSYMM，并且在支座的參考點設(shè)置約束U1U2U3UR1,并且在加載點設(shè)置位移加載
其余更多細節(jié)再付費部分
付費部分提供了該模型的CAE和混凝土塑性損傷模型的Excel
展開 ABAQUS中七大約束類型
1.tie -綁定約束：作用是將模型的兩部分區(qū)域綁定在一起，二者之間不發(fā)生相對運動，相當 于焊在一起。
2.rigid body--剛體約束--使一個模型區(qū)域剛體化，這個區(qū)域可以是一系列節(jié)點，單元等 ，剛體域內(nèi)節(jié)點，單元不發(fā)生相對運動，跟隨指定的參考點發(fā)生剛體位移。
3.display body--顯示體約束 不參與分析，不劃分網(wǎng)格。和剛體約束一樣，可整體發(fā)生剛性位移。
4 耦合約束--coupling 和控制點配合使用，可分為運動耦合和分布耦合，運動耦合指約束區(qū)域內(nèi)的耦合節(jié)點相對于控制點的剛體運動；分布耦合主要是通過控制點給約束區(qū)域內(nèi)的耦合節(jié)點傳遞力或力矩。
展開 【Abaqus摩擦約束算法】的類型與應(yīng)用 ￥99.9
</p><p><br></p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/202103/imgs/718a3028a0404acf91e4ce8c0a492702"></p><p class="ql-align-center"><strong>Abaqus中的摩擦約束</strong></p><p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify">最具迷惑性的是另外三個選項，實際上這和接觸界面法向約束建立時的算法選擇以及不同求解器是有對應(yīng)關(guān)系的，在幫助文檔里面有非常全面的解釋，下面的導圖和表格是我做的一個簡要總結(jié)，更詳細的內(nèi)容請參考Abaqus用戶手冊。
展開 基于ABAQUS的直齒圓柱齒輪模態(tài)分析
齒輪有限元模型的建立
1. 齒輪建模
由于直接在abaqus中建立齒輪的模型比較麻煩，故先在solidworks中建立齒輪的三維模型，然后再導入abaqus中。
圖1 齒輪模型
2. 齒輪邊界約束
對齒輪進行模態(tài)分析的目的主要是獲得齒輪不同階下的固有頻率和振型，因而不需要對齒輪進行加載，只需約束其邊界條件，根據(jù)齒輪的工作條件，對齒輪的內(nèi)圓柱面和鍵槽面的x、y、z方向的平動位移進行約束。
3. 齒輪網(wǎng)格劃分
對齒輪進行網(wǎng)格劃分，最大整體尺寸為3，幾何次數(shù)選擇線性攝動，選取單元類型為四面體單元C3D4。
有限元結(jié)果分析
1. 材料不同
不同材料的彈性模量和泊松比及密度不同，進而會影響到齒輪的固有頻率和振型，本文中選擇灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、鑄鋼、碳鋼和合金鋼。通過模態(tài)分析查看不同材料對于齒輪固有頻率的影響，因為低階頻率對于結(jié)構(gòu)的振動影響較大，所以僅取了模態(tài)的前6階模態(tài)分析結(jié)果，圖2是齒輪的振型圖以及最大位移振動變化，由于不同材料的振型圖較多，故只選取碳鋼的齒輪的1、3、5階振型圖作為示意。
一階振型圖
三階振型圖
五階振型圖
圖2 碳鋼齒輪的1、3、5階振型圖
由振型圖可以很直觀的看出齒輪的振動形態(tài)，觀察到齒根處和輪齒為齒輪的薄弱環(huán)節(jié)，在低階情況下，通過分析不同材料齒輪的振型圖，可以發(fā)現(xiàn)齒輪的振型主要為扭轉(zhuǎn)和彎曲振動，齒輪的階數(shù)越高，振動的位移越大，齒輪振動越劇烈，噪音越大。表1是不同材料的齒輪在不同階下的固有頻率，并將數(shù)據(jù)繪制成曲線圖，如圖3所示。
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