abaqus 離散剛體的案例
ABAQUS中剛體約束介紹
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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 ABAQUS中離散剛體與解析剛體對比
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 離散剛體與解析剛體
解析剛體與離散剛體.pdf
基于Abaqus離散元法的攪拌機中顆粒介質的混合 ￥2.9
Abaqus建模方法和模擬技術?
對于此分析，假設滾筒為剛體。其使用殼單元進行網格劃分，并通過將其指定為剛體而使其剛性化。一個與滾筒軸對齊的CARDAN連接類型連接元件附加到滾筒的參考節點上。連接元件用于施加扭矩以旋轉滾筒。石灰石和聚乙烯顆粒使用PD3D元素進行建模。顆粒呈球形。本示例中使用的模型具有8556個半徑為6毫米的PD3D元素和12478個半徑為5毫米的PD3D元素。
網格設計?
很難以精確平衡的配置開始此類模擬。本分析中使用了一種常見的DEM建模技術，其中初始時在模型中放置顆粒陣列，并在第一步分析期間僅受重力作用下允許其沉降，而無其他加載。在后續步驟中研究所需的加載響應。
在此情況下，將兩種尺寸的非重疊顆粒層引入滾筒內部。兩批顆粒最初彼此相鄰放置，并且與滾筒內壁保持一定的初始高度。接下來，將這兩批顆粒放入滾筒中，并允許其在重力作用下沉降。這是通過一個持續0.5秒的虛擬步驟完成的，在此期間僅激活重力載荷。在此步驟期間，滾筒保持在其初始位置固定不動。在重力沉降步驟結束時，兩批顆粒處于滾筒下部的壓實穩定狀態中。
邊界條件?
對連接器的自由端施加固定端邊界條件，并且在分析期間，剛體參考點的所有平移自由度均保持固定。
載荷?
對模型施加重力載荷。在z方向上施加-9800 mm/s2的加速度。關于與滾筒軸對齊的連接器組件施加幅度類型的速度連接器運動。其他兩個連接器組件保持固定。分析中使用質量比例阻尼來減少分析誤差。包括重力沉降和混合在內的分析總時間周期為5.5秒。
案例：石灰石顆粒間的非粘附性接觸?
使用兩批球形石灰石顆粒來分析顆粒間的非粘附性接觸。
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abaqus離散元沙漏模型
*Particle Generator, name=dem1, type=PD3D,
Maximum Number of Particles=2000
*Particle Generator Inlet, surface=inlet1
*Particle Generator Mixture
dem1,
*Discrete Section, elset=dem1, density=0.25, alpha=7.0
PDF1,
*Discrete Elasticity
2.0E+10, 0.25
*Probability Density Function, name=PDF1, TYPE=DISCRETE
0.5, 1.0
______
*Particle Generator Flow, generator=Particle1-1.dem1
FlowSpeed, MassFlow
**
*Contact
*Contact Controls Assignment, rotational terms=STRUCTURAL
*Contact Inclusions
dem1, loudou-1.in
dem1, dem1
*Contact Property Assignment
dem1, loudou-1.in, P1F
dem1, dem1, P11
*dload
particle1-1.dem1, GRAV, 9800., 0., -1., 0.
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Abaqus彈芯侵徹仿真（彈芯剛體）
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。
展開 abaqus解決剛體運動方法
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abaqus離散元做直接剪切試驗
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由ABAQUS生成的odb離散體，結合Hypermesh生成實體
下面介紹離散體生成實體的方法：
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一、在HM中由網格生成實體的整個計算流程如下：
Step1：HM讀取inp數據生成網格體；
Step2：由實體網格生成面網格；
Step3：通過對面網格的分析計算生成Surface殼體；
Step4：由Surface殼體生成實體。
二、下面以一個例子來說明操作手法
1. 導入目標inp文件
2. 為了防止操作錯誤造成數據丟失，建議新建一個component，將目標離散體單獨copy進去（數據備份步驟，該步驟可有可無，依個人習慣和愛好搞起）
==>如下圖示，本人新建一個名為“001”的component，然后使用“shift+f11”的快捷命令將目標離散體copy進“001”
3. 激活“001“component，然后使用命令“tool/face”命令，進入殼網格生成命令執行窗口。
選擇目標element單元，在tolerance中填寫最小允許公差（一般默認0.01就夠了，網格太細的話可以再小些，這個公差選擇看情況而定）。然后點擊“fide face”命令，這是HM就會開始通過捕捉網格輪廓計算生成殼單元，當計算完成后就會自動生成一個新的名為”faces“的component（如下圖示）
如下圖示，我單獨顯示新生成component “faces”，隱藏部分網格后就會發現此時已經生成網格殼單元。（此命令可用來檢查我們的網格殼單元是否生成成功）
4. 激活“faces”這個component，然后執行命令“Geom/Surfaces/From FE”，選擇剛剛生成的網格殼單元，點擊creat。
展開 Abaqus DEM分析前處理教學，通過Python腳本生成離散粒子
本篇續《Abaqus無網格法之DEM分析案例二則，沙漏與高爾頓板，附仿真源文件》一文。
DEM分析常用于顆粒混合、篩選等物理過程，目前Abaqus GUI還不支持DEM顆粒建模，不過可以通過編輯關鍵字*particle generator或者運行Python腳本來實現，下面詳細地介紹通過Python腳本生成DEM顆粒單元的方法。
顆粒混合：
顆粒篩選：
首先將DEM部件按照實體建模，并劃分為C3D8R六面體單元，然后生成名為Galton_Board的inp文件。
DEM分析前處理過程：
打開Abaqus Command窗口，按照下面的格式運行solidtodem.py文件，藍框為工作路徑，紅框為剛才生成inp文件名稱，確保solidtodem.py文件與inp文件都在工作路徑內。
運行腳本：
運行完畢后，會生成一個dem_Galton_Board.inp文件，用其中的離散粒子單元替換Galton_Board.inp中的C3D8R單元，并保存。
替換單元：
這樣就完成了從C3D8R到離散粒子單元PD3D的轉化，再基于最新的Galton_Board.inp文件進行修改，定義一下顆粒密度、大小、阻尼與接觸等即可進行高爾頓板的DEM分析，詳細關鍵詞見上篇文章中提供的inp文件。
DEM分析也常與多體分析、流體分析等過程進行耦合，以便計算大量離散粒子對機構、流場的影響。
展開 HyperMesh中進行Abaqus剛體屬性設置
在做仿真任務時，經常會遇到定義剛體的情況，本文針對在hypermesh、Abaqus求解器下的剛體設置進行說明，
首先創建模型，進行網格劃分，修改單元類型，四邊形網格單元類型修改為R3D4,三角形單元類型修改為R3D3;
更新單元類型后創建剛體屬性，屬性類型選擇RIGID_BODY
設置剛體參考點為模型上任意一點
選擇剛體的單元集合為零件comps
設置好如下所示：
復合材料失效脫粘分析鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14492
后處理教程鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14395
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