abaqus剛體單元
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus剛體單元的視頻教程
Hypermesh-Abaqus聯合仿真-解析剛體2D
一、視頻內容介紹 二、hypermesh建模演示 1、創建幾何線 2、利用contact manager創建解析剛體面 3、為解析剛體面指定參考點
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Hypermesh-Abaqus聯合仿真-解析剛體3D旋轉體
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abaqus剛體單元的實例教程
在前段時間用ABAQUS模擬沖擊中，看文獻中描述沖擊錘以及邊界支座多采用剛體模擬。上網搜索了一下，剛體模型一般用于接觸分析中，由于剛體運動是由一個積分點控制，相比變形體，計算成本會低一些。而ABAQUS中提供了2種剛體類型：離散剛體和解析剛體，二者有一些共同點也有不同點，下面將對比介紹一下。
相同點
1. 離散剛體與解析剛體都是通過一個參考點來控制剛體的運動，計算時只是在參考點上積分，而剛體的外形只是用于判斷接觸面。
2. 在Part或者Property模塊中，通過Tool---Reference Point來指定參考點；在Property模塊中，通過Special---Inertia來設置積分點上的質量或者轉動慣量；在Load中，邊界條件、荷載以及速度均施加在這個參考點上。
3. 二者均不需要賦予材料屬性和截面屬性。
不同點
1. 建模方面
二者可創建的形狀有一定差異。離散剛體可創建的形狀與變形體一樣，能夠創建復雜一些的形狀。二維離散剛體可創建wire和point，三維離散剛體可創建solid、shell、wire和point。
但需要注意，離散剛體中只有shell和wire類型才能設置為剛體單元類型，如果是solid類型，在Instance模塊將無法創建Instance，出現如下提示：
所以在創建solid的離散剛體后，需要通過在Part模塊中Shape---Shell---From Solid，將solid轉為shell類型。
而解析剛體中，二維模型只能使用wire，三維模型只能用殼體的拉伸和旋轉。
2.
展開 剛體單元和梁單元、殼單元和實體單元相同，是能夠被復制且實現連接功能的。
收費內容中給出了在HyperMesh前處理軟件中的測試結果以及測試模型。
abaqus解決剛體運動方法
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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心位置處。
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最后，如果進行完全耦合的熱應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別和聯系。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 本貼使用Abaqus2020版本，仿真剛體彈芯侵徹TC4鈦合金靶板。
幾何模型：
幾何模型使用SOLIDWORKS建模，結構示意圖見圖1所示。彈芯直徑Φ6mm，彈芯長度30.5mm，頭部為圓卵形。鈦合金靶板尺寸為200mm×200mm×10mm。
有限元模型：
有限元模型使用Abaqus建模，靶板四周采用完全固定約束。彈芯因彈頭結構不規則采用自由四面體網格，并設置為剛體。鈦合金靶板采用C3D8R六面體網格掃掠劃分。為了提高計算精度，對彈芯與靶板主要接觸部分采用六面體網格精細劃分處理，如圖2所示。
彈體與靶板之間采用*Surface-to-Surface contact（Explicit）侵徹接觸算法，通過定義彈體表面與靶板node接觸。*Interaction Properties選擇切向行為（摩擦選擇罰公式，摩擦系數為0.3）與法向行為（硬接觸）。
彈芯初始速度為770m/s，方向垂直靶板平面向下，通過創建約束控制。
材料模型
模型單位采用m-kg-s-Pa單位制。
靶板使用* JOHNSON_COOK材料本構模型其本構方程由兩部分組成，第一部分為應力：
式中：
A為屈服應力；B為應變硬化系數；n為應變硬化指數；c為應變率相關系數；m為溫度相關系數；ε ?^P為等效塑性應變；ε0為無量綱塑性比；T*為相對溫度，且
，式中T_melt，T_room 分別為材料的熔點和室溫。
第二部分是斷裂時的應變：
式中：σ^*=p/σ_eff， ，即壓力與VonMises等效應力的比值，D1-D5為失效系數。
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