立柱abaqus分析的案例
基于Mesh Free對方程式賽車后立柱分析及與ansys分析對比
簡介：本文主要采用Midas Mesh Free和ansys workbench兩款有限元分析軟件對中國大學生方程式賽車后立柱進行靜力學分析，查看分析結果，使我們對立柱設計的薄弱結構部分有一個整體的認識，并且將兩款軟件的分析結果進行對比，以此來驗證Mesh Free分析結果的準確性。
賽事簡介：中國大學生方程式汽車大賽旨在由各高校車隊的本科生和研究生構想、設計、制造、開發并完成一輛小型方程式賽車并能夠合格參加比賽。
整個賽事對賽車的整體設計只有很少的規則限制，以此給予了參賽車隊最大的設計靈活性和自由度來表達其創造性和想象力。同時給每個參賽車隊同來自其他高校一個同臺競技的機會，
分析流程：
建立模型：在三維建模軟件CATIA中，根據實際設計情況建立立柱模型，并對模型進行詳細建模，使之在配合整車其他結構的同時對立柱結構盡量輕量化
導入模型：Midas Mesh Free軟件的界面友好，目前支持各種主流三維建模軟件建立的模型格式。
將立柱模型導入到Mesh Free軟件中，如圖
添加材料：因立柱要承受四分之一個整車質量，必須在材料的選擇上對其強度要求進行保證，同時又要考慮到整車結構的輕量化，經過綜合考慮選擇高強度的7079鋁作為立柱的材料。
添加接觸和邊界條件：
立柱為單一零件，無需添加接觸，對上下的螺栓孔施加約束。
施加載荷：
根據實際情況，選擇對立柱中間部位施加壓力為100N/mm2。
求解狀態：
Midas Mesh Free在求解過程中利用結構化網格進行分析，忽略掉模型的復雜程度，避免無效率的重復工作，從而為設計階段分析開發革命性的分析方法。
展開 基于Inspire的FSCC賽車懸架立柱優化設計及CAE分析
基于Altair Inspire的優化機理，本研究的懸架立柱優化原則和思路如下。①降低主銷偏移距：由于選用的賽車車輪的偏心距較小，因此在設計前立柱時，需盡量使上、下臂與立柱的鉸接點在不與其他零件發生干涉的前提下盡量靠近車輪中心線，以減小轉向主銷偏移距和轉向所需要的力矩；②采用輕質材料降低質量：選用鈦合金，以減小立柱的整體質量；③由于幾何空間干涉原因，在保證轉向推桿安裝位置的前提下，沒有多余的空間安裝支耳連接立柱和轉向推桿，因此只對懸架立柱支耳和立柱體進行結構優化。
圖4 未優化前懸架立柱的有限元分析
首先對未優化前的懸架立柱進行了CAE分析，如圖4所示。按照前述受力計算結果，分別在相應位置施加載荷，如圖4(a）所示。由于懸架立柱上下兩部分的受力情況與形狀特征不同，所以將其分解成上下兩部分，并采用不對稱的方式，如圖4(b）所示。設置其分析網格尺寸大小為1.5 mm，并選用TC4鈦合金材料，其楊氏模量為116.5 GPa，屈服強度1 029 MPa。利用Inspire軟件得到有限元模擬結果，如圖4(c）～圖4(e）所示。前立柱的最大應力值為210 MPa，最大應變值為0.002，但考慮到進一步提升整個FSC賽車的性能，需對懸架立柱進行拓撲結構優化，以期達到減重的目的。
在Inspire的優化模塊中選擇拓撲優化，以支架的剛度最大化為設計目標，以設計空間的總體積為設計變量，以無頻率約束、最小厚度為4.5 mm、滑動接觸為約束條件，質量目標為設計空間的20%。在Inspire軟件中，厚度約束指的是優化后結構的最小厚度，其值越小優化精度越高，但所需時間也越久。此外，厚度約束值與后臺的網格數量密切相關，厚度約束值越小則后臺生成的網格數量也越多。Inspire軟件默認后臺網格尺寸大小為厚度約束的1/3。在得到優化結果后，對該結果進行了分析驗證，如圖5所示。
展開 雙支座鋁合金立柱計算分析方法對比
在幕墻立柱設計當中，《上海市建筑幕墻工程技術規程》DGJ08-56-2012[1] 第12.5.1條表明“應根據立柱的實際受力和支承條件,分別按單跨梁、雙跨梁或多跨梁計算由自重、風荷載和地震作用產生的彎矩、扭矩和剪力,并按其支承條件計算軸向力”，即幕墻立柱設計是由主體結構、地理環境和自身構造決定的。在大跨度層高(≥4500mm)、大載荷情況下，立柱上端常采用雙支座形式，分為長短兩跨以滿足結構要求，計算模型是按照雙跨梁。此模型對真實構造的簡化處理，主要集中在頂部和中部的支座螺栓和底部立柱插接套芯部分。雙跨梁將復雜的梁與支座面接觸關系簡化成單純鉸接作用。目前，貴州大學土木學院對雙跨梁支座約束機理有一些初步結果，特別是對于立柱—插芯之間的連接構造對計算模型的影響問題做了分析探討，得出立柱—插芯連接處屬于半剛性或接近全剛性的結論[2]。但目前對雙支座螺栓的固定連接還未有明確的研究結果，也就無法了解該部位的真實作用狀態和機理，及其對整理立柱響應的貢獻。為此文中進行了這方面研究的拓展和補充。
《鋁合金結構設計規范》GB 50429-2007[3]第4.2.4條指出“框架結構內力分析可采用一階彈性分析”。在考慮對比不同算法之前有必要明確理論和有限元方法的前提假設。簡而言之，理論計算涉及到材料力學基本假設，即平截面(幾何線性)、胡克定律(材料線性)和邊界不變性(邊界線性)，整體剛度保持不變;此次有限元分析是按線性、彈性的(幾何與材料線性)和支座接觸(邊界非線性)來模擬，整體剛度將由于接觸關系而變化。
1 雙跨梁理論模型
作為對立柱雙跨梁橫向作用效應的比較，風荷載和地震作用比自重更具有問題相關性。因此縱向的立柱及附屬構件的自重荷載，作為理論分析暫不考慮。同時為了研究的針對性，模型對比均不考慮立柱構件的局部和整體穩定計算。
1.1.
展開 基于SAMCEFMecano的龍門式加工中心動剛度的仿真分析及立柱截面結構優化
基于SAMCEF Mecano的龍門式加工中心動剛度的仿真分析及立柱截面結構優化 佀國寧, 余躍慶, 楊建新, 夏齊宵
開發了結合面動態特性分析系統, 采用有限元法建立了多軸聯動龍門式加工中VX32- 60的動力學模型, 對其模態進行了理論分析, 同時進行了相應的實驗研究, 通過理論分析與實驗結果的對比, 得出了加工中心固有頻率和振型, 驗證了結合面分析系統的可靠性。在此基礎上, 討論了立柱截面參數對加工中心動態特性的影響, 提出了改進方案, 提高了加工中心的固有頻率, 降低了其運動誤差。
利用SAMCEF Mecano有限元軟件仿真平臺, 建立了其動力學模型。通過模態試驗結果和理論分析結果的比較, 驗證了建模的正確性和結合面分析系統的可靠性。在此基礎上,對加工中心立柱的截面參數和結構形式進行了優化設計, 提高了其動態性能。
SAMCEF Mecano 是SAMTECH 公司開發的、能夠提供柔性多體系統動力學分析的有限元軟件, 具有專門解決機床動力學問題的獨特功能, 能夠直接進行柔性體信息的定義, 并且其在柔性多體動力學分析時, 確定柔性體動力學特性, 因此選擇SAMCEFM ecano對其進行仿真分析。
[forum.simwe.com]基于SAMCEFMecano的龍門式加工中心動剛度的仿真分析及立柱截面結構優化.pdf.pdf
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Abaqus 非線性屈曲分析方法 附ABAQUS分析手冊分析卷下載
當然，對于方筒這類實際上是通過顯示方法實現的，更準確的講是動力屈曲分析，所以我們還得判斷動能、塑形耗散等能量參數，才能使結果更加準確。
下載地址：ABAQUS分析手冊分析卷
Abaqus子結構與子模型分析技術 附ABAQUS結構工程分析及實例詳解文檔下載
-通過2個工程案例學習Abaqus中的子結構與子模型分析技術”
子結構與子模型技術在Abaqus中屬于模擬抽象化的范疇，所有Abaqus模型都涉及一定程度的抽象，但是除了傳統有限元的抽象方法之外，還可以通過以下幾種模擬抽象化技術來降低求解成本。
子結構
子模型
生成矩陣
對稱模型生成、結果傳遞和循環對稱模型
周期介質分析
網格劃分的梁橫截面
擴展有限元方法（XFEM）
適當地利用這些抽象化建模技術可以極大地提高Abaqus的分析效率，本期文章介紹一下子結構和子模型技術。
01
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子結構
在有限元分析里，子結構也叫超級單元，是由多個單元組成的一個“整體單元”，它在線性分析的基礎上消除了“整體單元”中保留節點以外所有節點的自由度；子結構的系統矩陣（剛度、質量）也被縮聚成較小的矩陣，可以根據需求恢復內部求解。
很多實際工程結構都比較龐大，導致完整結構的有限元模型計算量超出計算機的硬件資源，對于具有線性響應的此類問題，可以使用子結構縮聚的方法，在一般配置的計算機上來求解完整結構的響應。
展開 基于Abaqus的建筑結構隔震分析 附ABAQUS建筑結構分析應用下載
本文通過時程分析的方法，考察隔震結構在大震作用下的性能，結果顯示，在大震作用下，結構的整體響應，無論是位移角還是結構的剪力，與小震結果都有明顯差異，隔震支座對結構性能的改善，主要體現在結構的上部，對結構的中下部則較小，且不再滿足規范中對剪力降低50%的要求。另一方面，非線性的影響會對結構的計算結果起到放大作用，使微小差異的結構方案在大震作用中表現出明顯不同的抗震性能。
下載地址 ：ABAQUS建筑結構分析應用
Abaqus超彈性材料分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載
三、后處理
1、位移云圖
圖8 位移云圖
2、應力云圖
圖9 接觸定義
下載地址：Abaqus 分析用戶手冊材料卷
Abaqus接觸非線性在有限元計算分析中的應用 附莊茁ABAQUS非線性有限元分析與實例下載
來源：有限元在線
ABAQUS的非線性主要在有三種：幾何非線性，材料非線性以及接觸非線性。接觸非線性在ABAQUS的有限元計算分析中應用非常廣泛，特別是動態顯式的求解，只要模型中包含兩個以上相互接觸的部件，就要用到接觸非線性。
ABAQUS接觸非線性的設置主要在Interation模塊中完成，設置接觸的屬性時，可以設置摩擦系數，阻尼系數，損壞，失效準則等非線性參數，如圖1所示。
如圖2所示，在接觸定義界面，可以選擇通用接觸、面-面接觸、自接觸等各種非線性接觸方式。
在接觸編輯界面，可以選擇機械約束方式為運動學接觸算法，或是懲罰接觸方式，還可選擇滑移方式為有限滑移或小滑移，如圖3所示。
這是對模型定義非線性接觸后得到的分析結果，以供參考。
下載地址：莊茁ABAQUS非線性有限元分析與實例
展開 Abaqus的響應譜分析 附Abaqus頻響分析完整過程下載
在ABAQUS中，響應譜分析是分為兩步完成的，第一步需要設置一個頻率提取分析步，提取結構的前幾階固有頻率；在第二個分析步中設置響應譜分析。
值得注意的是，譜分析的激勵是在step中加載的，不需要在load中進行設置。
下載地址：Abaqus頻響分析完整過程
Abaqus預應力模態分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載
預應力模態
模態分析是一個線性攝動分析，只能進行線性求解。在動力學方程中，其載荷矩陣和阻尼矩陣為0，特征值的提取只取決于剛度矩陣和質量矩陣。而結構在外載荷的作用下剛度矩陣會發生變化，也就間接影響了結構的固有頻率。而預應力狀態下，我們不清楚剛度矩陣的變化對模態頻率的影響時，便需要進行預應力模態分析。
Abaqus預應力模態求解
分析流程如下：第一步先進行非線性靜力學求解——第二步進行模態提取
需要注意的是第一步求解時必須打開幾何非線性，即NLGEOM = YES 否則第一步求解完成后剛度矩陣不會改變，模態頻率也就不會發生變化。第二步模態求解無需設置PERTURBATION（線性攝動）或幾何非線性，軟件默認在開啟幾何非線性的后續分析步中繼續保持。
另外，第一步非線性靜力求解的材料非線性，接觸等都會對結構的剛度矩陣產生影響，進而改變模態頻率。材料如果進入塑性，相應的切向模量會降低，進而導致結構剛度矩陣變小。
靜力分析下接觸狀態的改變也會對剛度矩陣產生影響。Abaqus在進行預應力模態分析時對接觸的處理如下：第一步進行非線性接觸分析，軟件會把第一步分析結果的接觸區域作為第二步模態分析的作用區域，而第一步分析結果的接觸面分開區域不予考慮。需要注意的是，在進行第二步模態分析時，接觸區域并不是簡單的直接轉變為Tie處理，而是通過附加接觸剛度來進行求解。
Abaqus重啟動設置
重啟動分析方式是一種很便捷的模式。比如，我們需要算在預應力狀態下的模態，振動，沖擊等等一系列工況，而如果不進行重啟動分析，則每個分析工況下都需要重新計算預應力工況，對于大模型，嚴重影響計算效率；而進行重啟動設置后，預應力工況只需計算一次。
展開 
ABAQUS的直齒圓柱齒輪模態有限元分析 附ABAQUS有限元分析常見問題解答下載
下載地址：ABAQUS有限元分析常見問題解答
abaqus有限元分析過程 附ABAQUS有限元分析常見問題解答下載
11.單元分類
1.分類方法：實體單元；殼單元；梁單元；彈簧單元；剛體單元；桁架單元；集中質量單元
也可以分為：
a.一維、二維和三維單元
b.線形、二次和三次單元
c.協調單元和非協調單元
d.傳彎單元和非傳彎單元
e.結構單元和非結構單元
下載地址：ABAQUS有限元分析常見問題解答
疲勞分析|Abaqus Goodman方法案例操作 附ABAQUS疲勞分析簡介下載
Abaqus/View結果讀取
讀取分析歷程中的最大交變應力和最小交變應力云圖
新建場變量：Alternating Stress和Mean Stress
根據公式：
在Abaqus后處理新建場變量
輸出場變量值到Excel
針對新建場，輸出單元積分點對應的交變應力和平均應力，并輸出到Excel，與Goodman圖一并繪制。
上圖，
仿真所得單元積分點落到
曲線的上方或下方，
處于上方為疲勞壽命沒達到
臨
界曲值
10
E5
次。
下載地址：ABAQUS疲勞分析簡介
abaqus電池包隨機振動疲勞分析（附模型及分析流程） ￥88
本例展示基于功率譜密度曲線（PSD）的電池組疲勞分析，即針對隨機振動的疲勞壽命 分析。
1 問題設定 一塊電池組，尺寸為 70mm x 175mm x 400mm。該電池組的兩端共有 6 個端點，分別受 到垂直于電池組平面的激勵作用，且激勵的加速度功率譜密度曲線（ASD）相同。 由于在隨機振動基于線性動力學原理，因此電池，PC 材料等采用實體建模，其他鈑金 采用殼單元建模， 設定相關的 fastener 點焊單元，coupling 耦合單元和 tie 約束，建立零件 和零件之間相應的連接關系。
兩端所對應的 PSD 譜線如下圖。請注意該曲線的頻率截斷在 200Hz 處。
2 分析過程 一般來說，針對隨機振動的疲勞分析包含兩大步。第一步是在 Abaqus 中完成固有模態 和掃頻兩個計算；第二步是把這兩個計算結果與 PSD 曲線一起輸入 fe-safe，運行若干設置 后完成疲勞分析，得到相關結果。
以下內容包含完整的詳細的電池包跌落仿真分析 附件為完整教程和CAE模型文件.rar
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