ABAQUs浮體分析的案例
【浮體分析小品】一艘小躉船的系泊分析與校核
前幾個(gè)月做了一個(gè)小躉船的系泊分析，這里發(fā)個(gè)簡(jiǎn)單介紹跟大家分享一下經(jīng)驗(yàn)。
一、基本數(shù)據(jù)
躉船排水量30噸，如圖所示。
服役地點(diǎn)在中國(guó)南海中南部。委托方不能給出環(huán)境條件， 考慮到躉船服役期比較短，我根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)和APIRP2SK的要求給出了一組設(shè)計(jì)條件：
有義波高Hs=4.30m
譜峰周期Tp=10.5s
使用Jonswap譜，Gamma值1.80
一小時(shí)平均風(fēng)速15m/s
流速0.93m/s
考慮到需要進(jìn)行纜繩破斷計(jì)算，系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)成4X2，共8根，每包括兩跟系泊纜繩。
二、分析方法和流程
躉船水動(dòng)力通過(guò)AQWA計(jì)算，系泊通過(guò)Orcaflex計(jì)算。系泊分析遵循API-RP-2SK規(guī)范進(jìn)行，分為如下步驟：
1.使用AQWA-Line對(duì)平臺(tái)進(jìn)行水動(dòng)力計(jì)算，給出平臺(tái)的一階、二階波浪載荷，輻射阻尼、幅值相應(yīng)算子RAO。使用全QTF法得出全QTF矩陣，以便對(duì)比分析是否存在二階淺水效應(yīng)；
2.將AQWA-Line得到的水動(dòng)力分析數(shù)據(jù)輸入到Orcaflex里面，建立系泊分析模型；
3.對(duì)比不同二階載荷分析方法計(jì)算結(jié)果，分析是否存在二階淺水效應(yīng)；
4.針對(duì)設(shè)計(jì)海況進(jìn)行系泊 ，考慮到平臺(tái)本身和系泊系統(tǒng)的對(duì)稱性，計(jì)算環(huán)境來(lái)向角度分別為0°、45°、90°。風(fēng)浪流均為共線同一方向。根據(jù)API-RP-2SK推薦做法，每個(gè)工況進(jìn)行5次不同波浪種子的計(jì)算，每次計(jì)算為3個(gè)小時(shí)。5次計(jì)算的平均值作為設(shè)計(jì)結(jié)果。分析工況包括平臺(tái)系泊系統(tǒng)完整工況及單根系泊纜破斷兩個(gè)主要工況。
三、分析結(jié)果
計(jì)算了三個(gè)環(huán)境來(lái)向作用下系泊系統(tǒng)完整、單根纜繩破斷狀態(tài)下系泊纜張力計(jì)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)情況。
展開(kāi) 基于ADINA的浮體結(jié)構(gòu)頻率分析
基于ADINA的浮體結(jié)構(gòu)頻率分析
本例題是一個(gè)流固耦合模態(tài)分析的算例；模型是一個(gè)液體中浮體結(jié)構(gòu)的流固耦合頻域分析；流固耦合模態(tài)分析的流體必須采用勢(shì)流體，在建立勢(shì)流體與結(jié)構(gòu)的耦合模型時(shí)如果使勢(shì)流體的節(jié)點(diǎn)與相鄰結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)擬和，ADINA就可以自動(dòng)建立流固耦合界面，如果節(jié)點(diǎn)不擬合則需要手動(dòng)建立流固耦合界面；對(duì)于此類(lèi)問(wèn)題應(yīng)提前根據(jù)流體與液體的密度計(jì)算好吃水線深度，在建立幾何模型時(shí)把相互位置建好。
定義幾何模型
菜單：Geometry>Point 定義點(diǎn)1-4。
菜單：Geometry>Lines>Define 定義線1，2，3，為Straight類(lèi)型。
菜單：Meshing>Mesh Density>Line 指定每條線的劃分份數(shù)。
菜單：Geometry>Surfaces>Define 定義面，為Extruded類(lèi)型，同時(shí)指定劃分份數(shù)。
定義幾何面4-9，同樣為Extruded類(lèi)型：
菜單：Geometry>Volume>Define 定義體1-9，為Extruded類(lèi)型，同時(shí)指定劃分份數(shù)。
菜單：Geometry>Volume>Define 定義體10-18，為Extruded類(lèi)型，同時(shí)指定劃分份數(shù)。
菜單：Geometry>Volume>Define 定義體19，為Extruded類(lèi)型，同時(shí)指定劃分份數(shù)。
定義材料
菜單：Model>Materials>Manage Materials>elastic>Isotropic 圖標(biāo)：
注：材料1為浮體結(jié)構(gòu)的材料。
展開(kāi) 【浮體分析小品】工作船靠泊計(jì)算
進(jìn)行靠泊計(jì)算，多體模型的建立、Fender的設(shè)定和非線性剛度的模擬、風(fēng)流力系數(shù)的輸入都是較為關(guān)鍵的步驟，真正做靠泊分析，需要考慮和注意的地方還有很多，需要一定經(jīng)驗(yàn)和技巧。
Abaqus子結(jié)構(gòu)與子模型分析技術(shù) 附ABAQUS結(jié)構(gòu)工程分析及實(shí)例詳解文檔下載
-通過(guò)2個(gè)工程案例學(xué)習(xí)Abaqus中的子結(jié)構(gòu)與子模型分析技術(shù)”
子結(jié)構(gòu)與子模型技術(shù)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(tǒng)有限元的抽象方法之外，還可以通過(guò)以下幾種模擬抽象化技術(shù)來(lái)降低求解成本。
子結(jié)構(gòu)
子模型
生成矩陣
對(duì)稱模型生成、結(jié)果傳遞和循環(huán)對(duì)稱模型
周期介質(zhì)分析
網(wǎng)格劃分的梁橫截面
擴(kuò)展有限元方法（XFEM）
適當(dāng)?shù)乩眠@些抽象化建模技術(shù)可以極大地提高Abaqus的分析效率，本期文章介紹一下子結(jié)構(gòu)和子模型技術(shù)。
01
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子結(jié)構(gòu)
在有限元分析里，子結(jié)構(gòu)也叫超級(jí)單元，是由多個(gè)單元組成的一個(gè)“整體單元”，它在線性分析的基礎(chǔ)上消除了“整體單元”中保留節(jié)點(diǎn)以外所有節(jié)點(diǎn)的自由度；子結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)矩陣（剛度、質(zhì)量）也被縮聚成較小的矩陣，可以根據(jù)需求恢復(fù)內(nèi)部求解。
很多實(shí)際工程結(jié)構(gòu)都比較龐大，導(dǎo)致完整結(jié)構(gòu)的有限元模型計(jì)算量超出計(jì)算機(jī)的硬件資源，對(duì)于具有線性響應(yīng)的此類(lèi)問(wèn)題，可以使用子結(jié)構(gòu)縮聚的方法，在一般配置的計(jì)算機(jī)上來(lái)求解完整結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。
展開(kāi) 
Abaqus 非線性屈曲分析方法 附ABAQUS分析手冊(cè)分析卷下載
當(dāng)然，對(duì)于方筒這類(lèi)實(shí)際上是通過(guò)顯示方法實(shí)現(xiàn)的，更準(zhǔn)確的講是動(dòng)力屈曲分析，所以我們還得判斷動(dòng)能、塑形耗散等能量參數(shù)，才能使結(jié)果更加準(zhǔn)確。
下載地址：ABAQUS分析手冊(cè)分析卷
Abaqus接觸非線性在有限元計(jì)算分析中的應(yīng)用 附莊茁ABAQUS非線性有限元分析與實(shí)例下載
來(lái)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(jì)算分析中應(yīng)用非常廣泛，特別是動(dòng)態(tài)顯式的求解，只要模型中包含兩個(gè)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(shè)置主要在Interation模塊中完成，設(shè)置接觸的屬性時(shí)，可以設(shè)置摩擦系數(shù)，阻尼系數(shù)，損壞，失效準(zhǔn)則等非線性參數(shù)，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(jī)械約束方式為運(yùn)動(dòng)學(xué)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(duì)模型定義非線性接觸后得到的分析結(jié)果，以供參考。
下載地址：莊茁ABAQUS非線性有限元分析與實(shí)例
展開(kāi) 基于Abaqus的建筑結(jié)構(gòu)隔震分析 附ABAQUS建筑結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用下載
本文通過(guò)時(shí)程分析的方法，考察隔震結(jié)構(gòu)在大震作用下的性能，結(jié)果顯示，在大震作用下，結(jié)構(gòu)的整體響應(yīng)，無(wú)論是位移角還是結(jié)構(gòu)的剪力，與小震結(jié)果都有明顯差異，隔震支座對(duì)結(jié)構(gòu)性能的改善，主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的上部，對(duì)結(jié)構(gòu)的中下部則較小，且不再滿足規(guī)范中對(duì)剪力降低50%的要求。另一方面，非線性的影響會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果起到放大作用，使微小差異的結(jié)構(gòu)方案在大震作用中表現(xiàn)出明顯不同的抗震性能。
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Abaqus超彈性材料分析 附Abaqus 分析用戶手冊(cè)材料卷下載
三、后處理
1、位移云圖
圖8 位移云圖
2、應(yīng)力云圖
圖9 接觸定義
下載地址：Abaqus 分析用戶手冊(cè)材料卷
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(jiàn)問(wèn)題解答下載
下載地址：ABAQUS有限元分析常見(jiàn)問(wèn)題解答
abaqus電池包隨機(jī)振動(dòng)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(duì)隨機(jī)振動(dòng)的疲勞壽命 分析。
1 問(wèn)題設(shè)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(gè)端點(diǎn)，分別受 到垂直于電池組平面的激勵(lì)作用，且激勵(lì)的加速度功率譜密度曲線（ASD）相同。 由于在隨機(jī)振動(dòng)基于線性動(dòng)力學(xué)原理，因此電池，PC 材料等采用實(shí)體建模，其他鈑金 采用殼單元建模， 設(shè)定相關(guān)的 fastener 點(diǎn)焊單元，coupling 耦合單元和 tie 約束，建立零件 和零件之間相應(yīng)的連接關(guān)系。
兩端所對(duì)應(yīng)的 PSD 譜線如下圖。請(qǐng)注意該曲線的頻率截?cái)嘣?200Hz 處。
2 分析過(guò)程 一般來(lái)說(shuō)，針對(duì)隨機(jī)振動(dòng)的疲勞分析包含兩大步。第一步是在 Abaqus 中完成固有模態(tài) 和掃頻兩個(gè)計(jì)算；第二步是把這兩個(gè)計(jì)算結(jié)果與 PSD 曲線一起輸入 fe-safe，運(yùn)行若干設(shè)置 后完成疲勞分析，得到相關(guān)結(jié)果。
以下內(nèi)容包含完整的詳細(xì)的電池包跌落仿真分析 附件為完整教程和CAE模型文件.rar
展開(kāi) Abaqus的響應(yīng)譜分析 附Abaqus頻響分析完整過(guò)程下載
在ABAQUS中，響應(yīng)譜分析是分為兩步完成的，第一步需要設(shè)置一個(gè)頻率提取分析步，提取結(jié)構(gòu)的前幾階固有頻率；在第二個(gè)分析步中設(shè)置響應(yīng)譜分析。
值得注意的是，譜分析的激勵(lì)是在step中加載的，不需要在load中進(jìn)行設(shè)置。
下載地址：Abaqus頻響分析完整過(guò)程
Abaqus預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 附Abaqus 分析用戶手冊(cè)材料卷下載
預(yù)應(yīng)力模態(tài)
模態(tài)分析是一個(gè)線性攝動(dòng)分析，只能進(jìn)行線性求解。在動(dòng)力學(xué)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(zhì)量矩陣。而結(jié)構(gòu)在外載荷的作用下剛度矩陣會(huì)發(fā)生變化，也就間接影響了結(jié)構(gòu)的固有頻率。而預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下，我們不清楚剛度矩陣的變化對(duì)模態(tài)頻率的影響時(shí)，便需要進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。
Abaqus預(yù)應(yīng)力模態(tài)求解
分析流程如下：第一步先進(jìn)行非線性靜力學(xué)求解——第二步進(jìn)行模態(tài)提取
需要注意的是第一步求解時(shí)必須打開(kāi)幾何非線性，即NLGEOM = YES 否則第一步求解完成后剛度矩陣不會(huì)改變，模態(tài)頻率也就不會(huì)發(fā)生變化。第二步模態(tài)求解無(wú)需設(shè)置PERTURBATION（線性攝動(dòng)）或幾何非線性，軟件默認(rèn)在開(kāi)啟幾何非線性的后續(xù)分析步中繼續(xù)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(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度矩陣產(chǎn)生影響，進(jìn)而改變模態(tài)頻率。材料如果進(jìn)入塑性，相應(yīng)的切向模量會(huì)降低，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度矩陣變小。
靜力分析下接觸狀態(tài)的改變也會(huì)對(duì)剛度矩陣產(chǎn)生影響。Abaqus在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析時(shí)對(duì)接觸的處理如下：第一步進(jìn)行非線性接觸分析，軟件會(huì)把第一步分析結(jié)果的接觸區(qū)域作為第二步模態(tài)分析的作用區(qū)域，而第一步分析結(jié)果的接觸面分開(kāi)區(qū)域不予考慮。需要注意的是，在進(jìn)行第二步模態(tài)分析時(shí)，接觸區(qū)域并不是簡(jiǎn)單的直接轉(zhuǎn)變?yōu)門(mén)ie處理，而是通過(guò)附加接觸剛度來(lái)進(jìn)行求解。
Abaqus重啟動(dòng)設(shè)置
重啟動(dòng)分析方式是一種很便捷的模式。比如，我們需要算在預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下的模態(tài)，振動(dòng)，沖擊等等一系列工況，而如果不進(jìn)行重啟動(dòng)分析，則每個(gè)分析工況下都需要重新計(jì)算預(yù)應(yīng)力工況，對(duì)于大模型，嚴(yán)重影響計(jì)算效率；而進(jìn)行重啟動(dòng)設(shè)置后，預(yù)應(yīng)力工況只需計(jì)算一次。
展開(kāi) abaqus電池包擠壓分析（附模型及分析流程） ￥46
1 問(wèn)題設(shè)定 新能源汽車(chē)電池包擠壓分析的目的是采用 FEA 方法檢驗(yàn)電池包是否可以滿足國(guó)標(biāo)對(duì)電 池包擠壓性能的要求，包括電池包在擠壓過(guò)程中的結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力以及整體剛度等指標(biāo)。
本 案例是利用 Abaqus2017 來(lái)建模以及求解。 電池包構(gòu)件 電池包擠壓幾何模型（上下灰色的平板為剛體擠壓板）
部件的網(wǎng)格類(lèi)型
以下內(nèi)容包含完整的詳細(xì)教程，附件為完整教程文檔和CAE模型文件.rar
abaqus有限元分析過(guò)程 附ABAQUS有限元分析常見(jiàn)問(wèn)題解答下載
11.單元分類(lèi)
1.分類(lèi)方法：實(shí)體單元；殼單元；梁?jiǎn)卧粡椈蓡卧粍傮w單元；桁架單元；集中質(zhì)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(xié)調(diào)單元和非協(xié)調(diào)單元
d.傳彎單元和非傳彎單元
e.結(jié)構(gòu)單元和非結(jié)構(gòu)單元
下載地址：ABAQUS有限元分析常見(jiàn)問(wèn)題解答
疲勞分析|Abaqus Goodman方法案例操作 附ABAQUS疲勞分析簡(jiǎn)介下載
Abaqus/View結(jié)果讀取
讀取分析歷程中的最大交變應(yīng)力和最小交變應(yīng)力云圖
新建場(chǎng)變量：Alternating Stress和Mean Stress
根據(jù)公式：
在Abaqus后處理新建場(chǎng)變量
輸出場(chǎng)變量值到Excel
針對(duì)新建場(chǎng)，輸出單元積分點(diǎn)對(duì)應(yīng)的交變應(yīng)力和平均應(yīng)力，并輸出到Excel，與Goodman圖一并繪制。
上圖，
仿真所得單元積分點(diǎn)落到
曲線的上方或下方，
處于上方為疲勞壽命沒(méi)達(dá)到
臨
界曲值
10
E5
次。
下載地址：ABAQUS疲勞分析簡(jiǎn)介
