abaqus 軸對稱
關注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-02-27
abaqus 軸對稱的視頻教程
Hypermesh-Abaqus聯(lián)合仿真-2D軸對稱模型
一、課程簡介 二、Hypermesh前處理 單元劃分——坐標要求、梯度網(wǎng)格 材料設置——超彈泡棉 屬性設置——沙漏控制 剛體設置——基于實體單元的剛體約束 接觸對設置——基于2D單元的surface 隱式分析步設置 對稱邊界條件設置——變形體約束、剛體參考點約束 場輸出設置 三、后處理及建模關鍵要點 系統(tǒng)坐標系與軸對稱模型坐標系對照關系 單元法向的要求 四、inp文件結構解析
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abaqus 軸對稱的實例教程
SolidWorks平面模型導入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，當導入到ABAQUS時，可以作為多個零件的裝配進行導入（而不需要每個平面域建立單個零件去一個一個的導入，從而節(jié)省大量時間，由于位置關系在SolidWorks確定，這樣導入ABAQUS也不需要做裝配操作）。
下面以某軸對稱模型作為實例，介紹在SolidWorks里的軸對稱截面建立過程以及導入ABAQUS的使用過程。
圖1，是某螺栓連接方案，欲對不同預緊力工況下的螺牙應力進行研究，以便選擇適當?shù)穆菟ā⒙菽感阅艿燃墶榱撕喕癁?em>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的螺旋槽，可先用軸對稱模型進行初步評估后再采用真實螺紋模型進行校驗。
圖1
一般而言，專業(yè)有限元軟件軸對稱模型默認以縱軸作為對稱軸，截面圖應位于對稱軸右邊（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)域為螺栓、區(qū)域為螺母、區(qū)域為上部楔形墊、區(qū)域為上部被連接板、區(qū)域為下部被連接板、區(qū)域為下部楔形墊。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制粘貼到SolidWorks草圖環(huán)境。
展開 Abaqus有非常豐富的單元庫，其中就有軸對稱單元，比如CAX4（I/R/H/T），當一個回轉結構具有某種載荷對稱性時，可以用它將三維模型縮減為軸對稱模型來分析，能減少大量的內存和分析時間，而同樣的模型規(guī)模，3D實體單元要更耗費計算資源。
那么，回轉結構受到側向彎曲或軸向扭轉的載荷時，有沒有類似的單元可以用呢？
橡膠阻尼器的內摩擦生熱分析-節(jié)點溫度云圖
比如，假設上圖中的阻尼器不再是長方體，而是回轉體，且發(fā)生軸向扭曲變形，那么能不能用軸對稱單元來建模呢？
答案是可以的，在Abaqus的軸對稱單元系里還有一種可考慮Twist的單元，即帶字母G標識的那種類型，能夠在分析時充分考慮回轉體的整體扭轉變形。
首先，我們可以在part模塊使用Axisymmetric建立環(huán)形塊狀阻尼器的回轉截面；然后在mesh模塊劃分好四邊形網(wǎng)格；最后，定義單元類型為CGAX4T，即帶扭曲的4節(jié)點軸對稱位移-溫度耦合單元。
這里的橡膠阻尼器材料本構采用的是超彈性模型，應變能描述形式為Neo Hooke，再結合時域黏彈性Prony參數(shù)與非彈性變形能耗散比，來計算阻尼器周期性扭轉過程中的材料內摩擦生熱。
阻尼器上、下兩個端面的節(jié)點分別使用位于回轉軸上的兩個參考點來耦合，固定下端面參考點，并在上端面參考點施加軸向的周期性扭角位移。
阻尼器的回轉結構與網(wǎng)格-單元
雖然建模時只考慮了回轉截面，但是帶扭曲的軸對稱單元可以將回轉體發(fā)生扭轉時的整體結構響應考慮在內，這是因為這種單元多了一個扭轉自由度5，拿本例中的位移-溫度耦合單元CGAX4T來說，該單元的節(jié)點具有1、2、5和11四個自由度。
展開 abaqus模擬平頂蓋鍋爐受內壓（軸對稱問題） ￥19.89
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</figure><p class="ql-align-center">圖 2 part建模參數(shù)選擇以及對稱軸示意圖</p><p>Abaqus在創(chuàng)建part時，可以方便的選擇Axisymmetric進行軸對稱建模，在打開的草圖界面有一根固定的旋轉軸，所畫的平面圖會默認為圍繞旋轉軸構成一個實體。</p><p>劃分網(wǎng)格時，為了能使劃分成結構化網(wǎng)格，要首先進行切分。將模型切成3份，如圖 4所示整個模型在mesh模塊中呈現(xiàn)綠色時，說明能夠自動劃分結構化網(wǎng)格。切分完成后，還要在邊界進行布種來控制網(wǎng)格的疏密程度，為了有更加準確的計算結果，在圓角處將種子布置的密一些，最終的網(wǎng)格模型如圖 4所示。這里要注意選擇的單元為CAX4R，為軸對稱雙線性縮減積分單元。同時本實驗也選擇了二階單元CAX8R進行結果對比分析。
展開 一直懷疑abaqus在用三維模型和軸對稱模型分析同樣的東西的結果，
在動力分析時軸對稱結果非常不可靠，與現(xiàn)場實測相差10倍，
而三維比較接近現(xiàn)場實測結果。
為此建了個簡單的模型，用abaqus6.12做的，inp也附上，
大家一起探討一下。
直徑2m、高0.5m的圓柱體，彈性材料，彈性模量35E6Pa，泊松比0.35，柱頂面作用一個圓形荷載，1E6Pa，計算柱頂面中心點的最大位移。
分別用三維模型和軸對稱模型來模擬，結果見下面兩個圖，三維的頂面中性點位移1.026E-2，軸對稱1.151E-2。
inp.zip
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展開 軸對稱殼單元
Abaqus中的軸對稱殼單元命名如下：
第一項：
應力/位移殼（S）
熱傳輸殼（DS）
第二項：
軸對稱（AX）
帶有非線性的軸對稱，非對稱變形（AXA）
第三項：插值階數(shù)
第四項：
可選：耦合溫度-位移（T），F(xiàn)ourier模態(tài)的數(shù)量（1，2，3，4）
例如，DSAX1是一個具有一階插值的軸對稱傳熱殼單元。
常規(guī)應力/位移殼單元
Abaqus中的常規(guī)應力/位移殼單元可用于三維或軸對稱分析。在Abaqus/Standard中，它們使用線性或二次插值，并允許力和/或熱（非耦合）加載；在Abaqus/Explicit中，它們使用線性插值并允許力加載。這些單元可以用于靜態(tài)或動態(tài)過程。一些單元包括橫向剪切變形和厚度變化的影響，而其他單元則沒有。一些單元允許大的旋轉和有限的膜變形，而另一些單元允許小的應變和大的旋轉。
應力/位移殼單元中溫度和場變量的插值
用于計算熱應力的殼體表面積分位置的溫度值取決于使用的是一階單元還是二階單元。在線性單元的積分位置使用平均溫度，使得整個殼體表面的熱應變是恒定的。在高階殼單元中使用線性變化的溫度分布。應力/位移殼體單元中的場變量以與溫度相同的方式進行插值。
參考文獻：
[1] “Shell elements: overview,” Section 29.6.1 of the Abaqus Analysis User’s Guide
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<h1>1. 題目描述</h1><p>平頂蓋是鍋爐等受內壓元件大量使用的零部件之一。鮮有一如圖所示平頂蓋，其內徑為D<sub>0</sub>=25.5cm，s=3.5cm，s<sub>1</sub>=4.8cm，r<sub>0</sub>=3.2cm，取取半長l=22.6cm的一段進行計算。已知平定蓋所受內壓q=2.16
SolidWorks平面模型導入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。
常規(guī)應力/位移殼單元
Abaqus中的常規(guī)應力/位移殼單元可用于三維或軸對稱分析。在Abaqus/Standard中，它們使用線性或二次插值，并允許力和/或熱（非耦合）加載；在Abaqus/Explicit中，它們使用線性插值并允許力加載。這些單元可以用于靜態(tài)或動態(tài)過程。一些單元包括橫向剪切變形和厚度變化的影響，而其他單元則沒有。
答案是可以的，在Abaqus的軸對稱單元系里還有一種可考慮Twist的單元，即帶字母G標識的那種類型，能夠在分析時充分考慮回轉體的整體扭轉變形。
首先，我們可以在part模塊使用Axisymmetric建立環(huán)形塊狀阻尼器的回轉截面；然后在mesh模塊劃分好四邊形網(wǎng)格；最后，定義單元類型為CGAX4T，即帶扭曲的4節(jié)點軸對稱位移-溫度耦合單元。
ABAQUS對于平面應變和軸對稱的處理，好像不是一般有限元書上講的，對于平面應變，ABAQUS 還是按照3個正應力1個剪應力來做的，當然軸對稱是4個應力分量（不過z方向變成了2方向，而不是三維問題中的3方向），個人認為對于軸對稱不需作特殊處理，只需記住2方向的不同即可；但是平面應變問題，按照ABAQUS ，3方向是z方向，在這個方向上應變始終為0，那么在umat中怎么應力更新，得到非0的應力？
一直懷疑abaqus在用三維模型和軸對稱模型分析同樣的東西的結果，
在動力分析時軸對稱結果非常不可靠，與現(xiàn)場實測相差10倍，
而三維比較接近現(xiàn)場實測結果。
為此建了個簡單的模型，用abaqus6.12做的，inp也附上，
大家一起探討一下。
直徑2m、高0.5m的圓柱體，彈性材料，彈性模量35E6Pa，泊松比0.35，柱頂面作用一個圓形荷載，1E6Pa，計算柱頂面中心點的最大位移。
分別用三維模型和軸對稱模型來模擬
的三維和軸對稱模型分析的結果差異
