abaqus剛體建模的案例
關(guān)于Abaqus中幾種剛體建模方式的討論
關(guān)于Abaqus中幾種剛體建模方式的差異，試了一下，一點(diǎn)拙見，敬請指導(dǎo)，模型比較簡單。
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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(xiàn)中描述沖擊錘以及邊界支座多采用剛體模擬。上網(wǎng)搜索了一下，剛體模型一般用于接觸分析中，由于剛體運(yùn)動是由一個積分點(diǎn)控制，相比變形體，計(jì)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(diǎn)也有不同點(diǎn)，下面將對比介紹一下。
相同點(diǎn)
1. 離散剛體與解析剛體都是通過一個參考點(diǎn)來控制剛體的運(yùn)動，計(jì)算時只是在參考點(diǎn)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(diǎn)；在Property模塊中，通過Special---Inertia來設(shè)置積分點(diǎn)上的質(zhì)量或者轉(zhuǎn)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(diǎn)上。
3. 二者均不需要賦予材料屬性和截面屬性。
不同點(diǎn)
1. 建模方面
二者可創(chuàng)建的形狀有一定差異。離散剛體可創(chuàng)建的形狀與變形體一樣，能夠創(chuàng)建復(fù)雜一些的形狀。二維離散剛體可創(chuàng)建wire和point，三維離散剛體可創(chuàng)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(shè)置為剛體單元類型，如果是solid類型，在Instance模塊將無法創(chuàng)建Instance，出現(xiàn)如下提示：
所以在創(chuàng)建solid的離散剛體后，需要通過在Part模塊中Shape---Shell---From Solid，將solid轉(zhuǎn)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(zhuǎn)。
2.
展開 abaqus解決剛體運(yùn)動方法
abaqus解決剛體運(yùn)動方法
ABAQUS中剛體約束介紹
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另外，在參考點(diǎn)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(diǎn)定位到剛體約束中的計(jì)算質(zhì)心位置處。
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最后，如果進(jìn)行完全耦合的熱應(yīng)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(shí)現(xiàn)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(qū)別和聯(lián)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(diǎn)擊閱讀。
本文來自ABAQUS微信公眾號
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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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)不規(guī)則采用自由四面體網(wǎng)格，并設(shè)置為剛體。鈦合金靶板采用C3D8R六面體網(wǎng)格掃掠劃分。為了提高計(jì)算精度，對彈芯與靶板主要接觸部分采用六面體網(wǎng)格精細(xì)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(shù)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(chuàng)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(gòu)模型其本構(gòu)方程由兩部分組成，第一部分為應(yīng)力：
式中：
A為屈服應(yīng)力；B為應(yīng)變硬化系數(shù)；n為應(yīng)變硬化指數(shù)；c為應(yīng)變率相關(guān)系數(shù)；m為溫度相關(guān)系數(shù)；ε ?^P為等效塑性應(yīng)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(diǎn)和室溫。
第二部分是斷裂時的應(yīng)變：
式中：σ^*=p/σ_eff， ，即壓力與VonMises等效應(yīng)力的比值，D1-D5為失效系數(shù)。
展開 HyperMesh中進(jìn)行Abaqus剛體屬性設(shè)置
在做仿真任務(wù)時，經(jīng)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(shè)置進(jìn)行說明，
首先創(chuàng)建模型，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，修改單元類型，四邊形網(wǎng)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(chuàng)建剛體屬性，屬性類型選擇RIGID_BODY
設(shè)置剛體參考點(diǎn)為模型上任意一點(diǎn)
選擇剛體的單元集合為零件comps
設(shè)置好如下所示：
復(fù)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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展開 預(yù)應(yīng)力錨栓式陸上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)ABAQUS彈塑性模型建模（包含主要鋼筋建模） ￥179
其中，陸上風(fēng)機(jī)一般采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨栓作為塔筒-基礎(chǔ)間連接件的方式以滿足整體結(jié)構(gòu)承載安全要求，本內(nèi)容包含該風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)在ABAQUS中的建模方法、主要鋼筋的建模方法及混凝土CDP本構(gòu)等的內(nèi)容。
在ABAQUS中實(shí)現(xiàn)植物根系建模（植物枝干建模）
（來源：《植物根系生長模擬及固土力學(xué)效應(yīng)研究》
可以通過使用python進(jìn)行編程，在abaqus中建立植物根系模型及枝干模型。
植物根系模型
植物枝干模型
Abaqus車輪軌道建模仿真詳細(xì)建模步驟（下篇） ￥30
Abaqus車輪軌道建模仿真詳細(xì)建模步驟（下篇）
Abaqus車輪軌道建模仿真詳細(xì)建模步驟（上篇） ￥50
Abaqus車輪軌道建模仿真詳細(xì)建模步驟（上篇）
Abaqus纖維復(fù)合材料蜂窩板落錘沖擊仿真模型
內(nèi)插0厚度cohesive單元以模擬分層
模擬過程采用puck子程序，有錄制整個建模操作視頻，可贈送復(fù)合材料層合板快速建模插件及蜂窩建模插件!
cae ￥20
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Abaqus纖維復(fù)合材料蜂窩板落錘沖擊仿真模型!
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內(nèi)插0厚度cohesive單元以模擬分層
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模擬過程采用puck子程序，有錄制整個建模操作視頻，可贈送復(fù)合材料層合板快速建模插件及蜂窩建模插件!
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cae,inp文件及ODB文件，操作視頻(注意：并未含puck子程序，僅作學(xué)習(xí)參考)
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Abaqus復(fù)合材料殼單元建模—姊妹篇1：常規(guī)建模step-by-step
采用商業(yè)有限元軟件Abaqus進(jìn)行復(fù)合材料結(jié)構(gòu)建模時，一般有兩種建模方法：常規(guī)建模方法和Composite layup快速建模方法，主要差異在創(chuàng)建屬性、賦屬性和指定鋪層坐標(biāo)系方面，常規(guī)建模方法和一般商業(yè)軟件類似，將創(chuàng)建材料、創(chuàng)建屬性、賦屬性和指定鋪層坐標(biāo)系四個步驟分離，通用性較強(qiáng)，尤其是對于包含UMAT/VUMAT子程序開發(fā)的復(fù)合材料分析模型或者是三維實(shí)體單元顯式動力學(xué)分析模型，僅支持該類建模方法；Composite layup快速建模方法將創(chuàng)建屬性、賦屬性和指定鋪層坐標(biāo)系三部分內(nèi)容集成在一起，可一次性完成設(shè)置，效率較高。本文先從最基本的常規(guī)建模方法講起。
一般對于大尺寸復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，跨厚度比例大，滿足板殼理論的假設(shè)，采用殼單元就能獲得高的求解精度。殼單元計(jì)算效率高，結(jié)合二維損傷起始判據(jù)判據(jù)（Hashin, Tsai-W, Maxe, Maxs等）可以預(yù)測結(jié)構(gòu)的危險區(qū)域和危險程度，另外，Abaqus自身還內(nèi)嵌了二維Hashin的漸進(jìn)損傷分析模型，采用Hashin失效判據(jù)去判斷損傷起始，損傷起始以后采用基于能量演化的連續(xù)退化準(zhǔn)則對材料剛度進(jìn)行退化。
Abaqus中常用的殼單元類型有S4、S4R、S8R等。以下介紹復(fù)合材料開孔板殼單元模型的建模步驟。
第1步：繪制幾何
在Part模塊下繪制幾何，幾何類型為3D-Deformable- Shell，草圖如下：
繪制完草圖后，退出草圖，得到開孔板的幾何模型，如下：
第2步：創(chuàng)建材料
與復(fù)合材料殼單元對應(yīng)的是2D材料模型Lamina，將視圖切換至Property模塊，點(diǎn)擊創(chuàng)建材料按鈕，在跳出窗口中選擇Mechanical→Elasticity→Elastic選項(xiàng)，在材料類型下拉框中選擇Lamina，如下圖所示。
展開 Abaqus復(fù)合材料殼單元建模—姊妹篇2：layup快捷建模step-by-step
同時，歡迎參加由復(fù)合材料力學(xué)公眾平臺與技術(shù)鄰共同舉辦的Abaqus復(fù)合材料分析培訓(xùn)班，為期三天，白天上課，晚上練習(xí)指導(dǎo)、獨(dú)家講義、內(nèi)容全面細(xì)致，由淺入深，理論與實(shí)際操作結(jié)合，帶你一次掌握Abaqus復(fù)合材料分析。
培訓(xùn)大綱如下：
基礎(chǔ)班
高級班
【獨(dú)家講義】
【聯(lián)系人】
微信jm19961996，可掃碼添加微信。
基于abaqus的三維幾何體建模插件(線條/圓柱/橢球/球體)--Abaqus Geometry
Abaqus Geometry插件
1. Wire Geom模塊
Wire Geom模塊：在長方體內(nèi)部創(chuàng)建線幾何，可控制線條的長度范圍和兩線條之間的最小距離。
Wire Geom模塊用戶輸入界面如下：
圖1.1 Wire Geom模塊用戶界面
2. Cylinder Geom模塊
Cylinder Geom模塊包括：在長方體內(nèi)部創(chuàng)建圓柱，可控制圓柱的長度范圍、半徑及圓柱之間的最小距離。
Cylinder Geom模塊生成長方體邊界模型的用戶輸入界面如下：
圖2.1 Cylinder Geom模塊用戶輸入界面
3. Ellipsoid Geom模塊
Ellipsoid Geom模塊：在長方體內(nèi)部創(chuàng)建橢球，可控制橢球的長短軸和橢球之間的最小距離。
Ellipsoid Geom模塊生成長方體邊界模型的用戶輸入界面如下：
圖3.1 Ellipsoid Geom模塊用戶輸入界面
4. Sphere Geom模塊
Sphere Geom模塊：在長方體內(nèi)部創(chuàng)建橢球，可控球的半徑和球之間的最小距離。
Sphere Geom模塊生成長方體邊界模型的用戶輸入界面如下：
圖4.1 Sphere Geom模塊用戶輸入界面
5. 模型示例
插件可生成模型類型如下：
圖(a) 線條模型
圖(b) 橢球模型
圖(c) 橢球嵌入模型
圖(d) 橢球切割模型
圖5.1 模型示例
如有需要?dú)g迎通過微信公眾號或者V聯(lián)系我們.
公眾號: 320科技工作室
VX: CAE320
展開 ABAQUS織物建模插件 ￥2
這個基于python二次開發(fā)的ABAQUS插件可以對織物進(jìn)行簡單的參數(shù)化建模，包括平紋、斜紋編織織物。
該插件的亮點(diǎn)在于可以生成純紗線、純纖維，以及纖維紗線混合模型。相較于用digimat建模體量更小，對比texgen建模更簡單，而且不存在導(dǎo)入問題。
如圖所示為兩種混合模型，紗線分別為實(shí)體部件和線部件。
可以自定義的參數(shù)包括紗線寬度，紗線高度，紗線間距等等。
該插件還可以自動劃分網(wǎng)格，支持調(diào)節(jié)網(wǎng)格劃分的精細(xì)程度。插件的安裝方法同其他插件類似，將解壓得到的文件復(fù)制到ABAQUS的工作目錄abaqus_plugins文件夾中，重新打開abaqus即可在ABAQUS的plug-ins選項(xiàng)中找到該插件。
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