abaqus截面分析的案例
《基于 ABAQUS 的大跨距桁架不同截面模態分析和結構優化》
本文 Y 軸縱梁橫截面就矩 形、空心矩形以及工字型橫截面等進行模態分析。
3 模態分析
模態分析是一種研究物體結構動力特性的方 法 [8]，主要應用在工程振動領域 [11-12]。模態分析 是分析系統的自振特性，與外界荷載無關，因此 進行模態分析不需要施加荷載。可以施加約束條 件，約束條件的不同，分析結果差異也很大。
物體本身有固有頻率，設計時要使物體固有 頻率低于外界激振力的頻率，避免共振情況的發 生 [13-15]。大跨距桁架上機械手需要不停運動，進 行工件抓取，從而產生系統振動，分析低階模態 可以更有效地反映設備的振動情況，故本文模態 分析提取梁體的前 6 階。本次對 Y 軸縱梁模態分 析時，由于梁體是可以移動的，故將其簡化為簡支梁，在中點位置添加機械手自重受力約束。為 減小有限元計算難度和時間，在整機建模過程中， 提取出受載荷較大的 Y 軸縱梁進行模態分析。
根據企業要求，在本文中，Y 軸縱梁實心矩形橫截面尺寸為 220 mm×180 mm，空心對稱矩形橫截面尺寸為 220 mm×180 mm，壁厚為 30 mm， 以及工字型橫截面尺寸為 220 mm×180 mm，上下壁厚 30 mm，中間壁厚 20 mm 這 3 種截面，并對其進行分析。
3.1 實心矩形橫截面模態分析
在提取出的梁體兩側和底部施加載荷，通過 ABAQUS 軟件，分析該 Y 軸縱梁實心矩形橫截面 6 階模態振型。在 ABAQUS 中，“mesh”劃分為 “300”，使其計算精度更精準，保證其模型的 準確性。
圖 4 為實心矩形截面所做的模態分析。Y 軸 縱梁在 1 階模態未出現明顯彎曲變形。
展開 Abaqus技巧之變截面梁單元 附使用ABAQUS 生成纖維梁截面下載
變截面梁單元在工程設計中經常使用，例如建筑結構中的懸挑梁就經常采用根部截面大而端部截面小的梁，在一些高聳結構如煙囪，旗桿等，變截面梁也極為常見。
在通用有限元abaqus中，實際上是存在變截面梁單元的，只是其定義方式較為隱蔽而不易被發現，本文給出在abaqus中定義采用變截面梁單元的定義方法。
（1）分別定義變截面梁兩端的profile
（2）建立梁section，選擇截面積分為before analysi，然后選擇截面沿長度變化為Tapered，接著指定start 端和 end 端的profile，并輸入相應的材料屬性。（如果是B31和B32單元需要定義橫向剪切剛度，一般在1e10左右數量級，也可參考幫助文檔的公式進行具體計算，如果需要輸出梁截面的應力，則還需要定義output points坐標作為應力輸出的位置）
其他按照普通梁單元的方式進行定義即可，以上就是定義變截面梁單元的具體步驟，使用變截面梁單元需要注意以下幾點：
（a）即使是變截面梁單元首端和末端截面不能相差太大，如果兩端面積或者慣性矩之比大于10.0，則軟件會報錯表明截面相差太大。
（b）變截面梁單元截面剛度積分只能基于變形前積分。
（c）對于一個幾何梁被劃分為多個梁單元的情況下，需要對每個梁單元分別指定不同的section，如果只定義整個幾何梁的首端和末端，可能會使得實際的梁截面是“鋸齒形”，如下圖所示：
下載地址：使用ABAQUS 生成纖維梁截面
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實例3---矩形截面簡支梁的彈塑性分析--第2篇
基于《ANSYS與ABAQUS比較之實例3---矩形截面簡支梁的彈塑性分析--第1篇》的問題和分析思想，本篇將使用ANSYS
Workbench進行建模分析。
1.分析步驟
（1）創建靜力學分析，并設置分析類型為2D分析
（2）設置材料屬性，設置彈性模量為2e11Pa，泊松比為0.3，設置塑性行為，選擇塑性為雙線性等向強化模型，設置屈服強度為380MPa，切線模量為0，也就是理想的彈塑性模型材料。
（3）創建幾何模型，創建一個 2m x 0.2m 的長方形。
（4）賦予塑性材料屬性。
（5）劃分網格，設置網格尺寸為0.05m。
（6）施加位移邊界，約束左下角點的x,y方向位移和約束右下角點的y方向位移。
（7）施加載荷邊界，在上面的線上施加豎直向下的均布載荷，大小為8MPa。
（8）保持默認的求解算法設置，進行求解。
這時，我們發現求解并不收斂，查看求解信息，我們可以看到，由于47號節點在UY的位移值為4033815.42m，該值大于軟件設置的最大位移上限值，提示我們檢查約束設置，可能是產生了剛性位移。然而對于這個問題來說，并不是約束不足而產生的剛性位移，而最大可能就是材料非線性的求解算法問題，但是在ANSYS中修改其他算法，皆無法求解收斂。下面將修改壓力值看看是否收斂。
（9）減少均布壓力值為6MPa，再次進行求解，這時我們發現，這次是可以求解收斂。
查看等效應力，最大值為410.47MPa。
查看等效應變。
2.結論
（1）在理想的彈塑性材料模型下，當施加的載荷過大時，ANSYS求解很難收斂，而ABAQUS求解容易收斂。
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實例3---矩形截面簡支梁的彈塑性分析--第1篇
【問題】
一跨度為2米，高0.2米的矩形截面梁，在上面受到8MPa的豎直向下的均布載荷。梁的左下端是固定鉸支座，右下端是滾動支座。材料為理想的彈塑性材料，彈性模量是200GPa，泊松比為0.3，屈服應力是380MPa。現在要求對該梁做靜力學分析，以考察加力后梁上的應力分布，以及塑性應變。
【問題分析】
1. 這是一個材料非線性問題，材料是理想的彈塑性。這意味著它在開始是線彈性，當越過屈服點后，應力就保持不變，而只是變形持續增加。
2. 從題目來看，該問題可以用一個平面應力問題來考慮。這就是說，忽略梁的厚度方向的應力。
3. 本篇是第1篇，使用ABAQUS求解。
------------------------------------------------------------------------
【方法1. 使用ABAQUS進行分析】
1. 創建部件
二維平面應力問題，所以生成一個二維平面的部件。
繪制一個矩形（2*0.2）如下圖
2. 定義材料屬性，截面性質
首先定義彈性屬性
再定義塑性部分，當塑性應變是0時，其屈服應力是380Mpa
此時材料成為彈塑性材料
然后定義截面屬性
這意味著它是均質的實體截面。
最后將該截面屬性指定到部件。
3. 生成裝配體
唯一的部件，根據它生成裝配體。
4. 創建分析步
創建一個靜力學分析步。
5. 定義載荷和邊界條件
在初始載荷步中定義兩個邊界條件
（1）左下角點----固定鉸支座
（2）右下角點----滾動支座
在通用靜力學分析步中定義分布載荷
最后結果如下圖
6. 劃分網格
使用CPS4R平面應力單元
指定單元尺寸為0.05m
最后劃分網格如下
7.
展開 
施工階段聯合截面分析（標準形式聯合截面）
施工階段聯合截面分析（標準形式聯合截面）
ABAQUS中圓形截面網格劃分小技巧
在ABAQUS中，網格劃分的質量往往代表著計算結果的精度。但在很多情況下，我們常常會遇到不規則截面，這些截面在劃分網格時，通常需要提前做一些處理，才能劃分出合適的網格。如果遇到圓形截面，那該怎么劃分呢？
作者近期在做模擬時，遇到這樣一個情況：一塊鋼板上有三個圓形孔，該鋼板應該怎么劃分網格呢？
（1）在圓形截面周圍，使用草圖繪制一個正方形（正方形尺寸大于圓形截面尺寸即可）
（2）在正方形對角線位置進行劃分，便于后期的切割。
（3）使用“拆分幾何元素”功能中的“三點劃分”功能，將正方形截面內部區域進行切割，正好切割成四部分。（從網格劃分結果上看，劃分是正確的。）
該方法比較簡單，不一定是正確的，還是希望能夠對大家有所幫助！
歡迎關注公眾號“土木愛研小站”并加入學術交流群
您的每一個贊和關注都是我前進的動力！！！
展開 【軟件使用】Abaqus技巧之變截面梁單元
變截面梁單元在工程設計中經常使用，例如建筑結構中的懸挑梁就經常采用根部截面大而端部截面小的梁，在一些高聳結構如煙囪，旗桿等，變截面梁也極為常見。
在通用有限元abaqus中，實際上是存在變截面梁單元的，只是其定義方式較為隱蔽而不易被發現，本文給出在abaqus中定義采用變截面梁單元的定義方法。
（1）分別定義變截面梁兩端的profile
（2）建立梁section，選擇截面積分為before analysi，然后選擇截面沿長度變化為Tapered，接著指定start 端和 end 端的profile，并輸入相應的材料屬性。（如果是B31和B32單元需要定義橫向剪切剛度，一般在1e10左右數量級，也可參考幫助文檔的公式進行具體計算，如果需要輸出梁截面的應力，則還需要定義output points坐標作為應力輸出的位置）
其他按照普通梁單元的方式進行定義即可，以上就是定義變截面梁單元的具體步驟，使用變截面梁單元需要注意以下幾點：
（a）即使是變截面梁單元首端和末端截面不能相差太大，如果兩端面積或者慣性矩之比大于10.0，則軟件會報錯表明截面相差太大。
（b）變截面梁單元截面剛度積分只能基于變形前積分。
（c）對于一個幾何梁被劃分為多個梁單元的情況下，需要對每個梁單元分別指定不同的section，如果只定義整個幾何梁的首端和末端，可能會使得實際的梁截面是“鋸齒形”，如下圖所示：
以上，就是abaqus中變截面梁單元的定義，具體操作視頻可關注公眾號 有限元術 查看
展開 abaqus系列技巧13：什么是截面？
這個問題，主要針對剛接觸abaqus的人來說。里面有些概念可能不太嚴謹，因為解釋太多了，容易看不明白，當了解比較深的時候，自然知道哪里不嚴謹了。
所謂截面，其實大多數軟件都有類似的功能，但是像abaqus這么做的，真沒多少，同樣的例子還包含abaqus的裝配模塊。這里不講它，只說截面
截面在材料模塊中，如下圖所示。
如何理解呢？以下圖為例，簡單說明：
對于梁來說，我們可以直接用線單元來表示，那么截面顧名思義，可以定義為截面信息，毫無疑問
對于殼來說，我們可以直接用面單元來表示，那么截面顧名思義，可以定義為厚度信息，毫無疑問
對于實體來說，我們定義截面信息就沒有任何意義了。因為實體沒有截面的信息，為什么還要我們定義呢？
這個就是軟件邏輯設計的問題。軟件設計的邏輯就是“材料→截面→模型”，而不是“材料→模型”&“截面→模型”。所以，截面這一步必不可少，當是實體的時候，你需要設置它，但是不要關注它，因為沒有意義（針對通常的靜力學分析）。
對于某些特殊分析中，才會用到下面的內容。
想獲得幻想飛翔最新CAE技術文章，請關注幻想飛翔公眾賬號：幻想飛翔CAE。
想獲得幻想飛翔最新CAE技術文章，請關注幻想飛翔公眾賬號：幻想飛翔CAE。
也歡迎加入abaqus交流群516073058進行討論研究
展開 Abaqus復雜梁截面定義（meshed beam cross-sections）
Abaqus復雜梁截面定義.pdf
abaqus變截面H型鋼怎么建模
有沒有大佬可以提供一個連續變截面H型鋼或者變截面梁之類的建模視頻？謝謝
基于ABAQUS平臺的截面特性計算PYTHON腳本 ￥20
在構件計算過程中，不可避免需要計算截面特性，常見的特性值計算可采用CAD/MIDAS/ANSYS等軟件計算。但有時我們需計算一些不常見的截面特性值，如截面不對稱系數，這就帶來一些困難，因為常見方法的計算結果中并未給出這些值。對于常見的形狀規則的截面，我們可以根據公式進行手算積分計算，但對于形狀較為復雜的截面，我們難以手算。此時，采用數值計算方法顯得非常重要。常見的方法為：將截面離散為若干單元，將理論積分公式離散為各單元數值之和，如碩士階段學過的條帶法。
帖子內容是基于ABAQUS平臺編寫PYTHON腳本，以計算所需的截面特性值。
具體思路如下：
（1）將繪制的截面形狀以IGS格式（也可以是其他能導入ABAQUS的格式）導入ABAQUS中；
（2）以導入的截面形狀為草圖，在PART中建立殼部件；
（3）裝配并劃分網格，以離散截面為若干三角形單元（劃分三角形單元的目的是適應復雜截面的網格劃分）；
（4）讀取部件單元節點坐標；
（5）調用截面特性計算函數，以計算形心坐標；
（6）根據所計算的形心坐標移動部件，使得坐標原點位于截面幾何形心；
（6）調用截面特性計算函數，以計算所需截面特性。
程序實現及各步驟解釋如下圖所示。
完整代碼如下：
展開 
變截面彈簧模態分析
對于變截面彈簧進行了模態分析，并導出相關位移動畫
1.rar
simsolid結果.mp4
有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列38： 梁單元差異（2）-梁截面方向
可惜不是的，把上面的L型幾何參數四個值原封不動輸入到Patran的Section中：
Patran打開三維顯示梁的方式，轉到Abaqus的同一個角度，顯然實體和Abaqus完全不同，Nastran的后臺計算的剛度矩陣等必然也和Abaqus不同了。
所以型材幾何尺寸的設置方向和Abaqus不同
2.3.2 Nastran梁截面幾何尺寸的設置方向
Nastran后臺計算時局部坐標系的Iyy和Izz分別采用梁截面幾何尺寸設置的I22和I11。
很怪的設置，不明白Nastran為何這么做，如果有哪位大神知道也可以告訴我們。
梁截面幾何尺寸的方向的向上（即1方向）是Abaqus局部坐標系的y，截面方向的向右（即2方向）是Abaqus局部坐標系的z方向。
想要Nastran結果和Abaqus一致，只需要把yz顛倒就行，譬如按這個原則輸入上面L型材的Patran的Section的四個參數，把1、2方向顛倒：
在Patran全局坐標系下顯示三維模型，可發現和Abaqus完全一致：
2.4 iSolver的梁截面方向
iSolver的梁截面方向采用Abaqus的形式，不過后臺也支持了Nastran的梁截面按Nastran形式的自動轉換，使得iSolver能同時處理Abaqus和Nastran的梁模型定義問題。
展開 工字形截面空間簡支梁受力分析 ￥1
簡支梁是工程中常見的結構形式，然而我們在三大力學中學的都是平面簡支梁，鮮有涉及到空間簡支梁，這導致大多數的學生在學習有限元時不知道如何設置空間簡支梁的約束。筆者對此進行了研究，并將研究成果制作成PPT，供大家學習之用，希望對大家學習有限元能夠有所幫助。
變截面彈簧自振特性分析
1.rar
simsolid結果.mp4
simsolid結果.mp
由 cad軟件中導入結構模型，設定分析的各種單位尺度關系
按照彈簧的實際材質給模型賦予材料屬性
選擇結構模態分析進行下一步設定，選擇按照剛度調整計算參數
通過邊界條件命令給彈簧添加簡支邊界條件。
點擊運行按鈕即可開始計算。
計算完成后點擊查看結構結果按鈕，就可以找到位移查看選項。圖例及相關描述見下圖。
1.rar
使用感受，
Simsolid是我用的最容易上手的力學分析軟件，沒有之一，可以和cad軟件無縫對接，不需要進行格式轉換，由于沒有網格，計算的速度很快，前處理過程中只需要按照分析要求輸入或者設定合理的材料屬性和邊界條件即可，分析完成后查看操作和結果輸出功能也很強大，能夠滿足工程和科研的要求。
展開 