abaqus 周期荷載的案例
Abaqus三維周期性邊界和一般周期性邊界施加
針對(duì)ABAQUS周期性邊界手動(dòng)施加繁瑣，復(fù)雜的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了兩款腳本文件，用于施加周期性邊界和一般周期性邊界。其中，周期性邊界的單元類(lèi)型沒(méi)有任何限制；一般周期性邊界的單元類(lèi)型需為四節(jié)點(diǎn)，如C3D4、C3D4R等。這兩款代碼，實(shí)現(xiàn)的效率比較高，對(duì)于節(jié)點(diǎn)數(shù)量在10W的模型，其需要的時(shí)間在1分鐘內(nèi)（一般筆記本電腦）；計(jì)算結(jié)果合理，其測(cè)試模型為100mm*100mm*100mm的立方體，材料彈性模型為2.1e5MPa，泊松比為0.3，施加x向?yàn)?mm的拉伸位移，用周期性或一般周期性代碼進(jìn)行施加邊界，具體如下圖所示。
作者QQ：2812468512
展開(kāi) Abaqus混凝土周期性邊界代表體單元插件：Random Sphere RVE 3D (Mesh) - AbyssFish ￥698
說(shuō)明提醒
插件可運(yùn)行在Windows8、10、11系統(tǒng)上，支持Abaqus6.14、Abaqus2017~2023版本。
插件需要注冊(cè)，售價(jià)為單機(jī)許可的價(jià)格，購(gòu)買(mǎi)后請(qǐng)聯(lián)系微信：AbyssFish_LJR或QQ：1135122921獲取許可證。
Abaqus周期幅值曲線
在Abaqus的分析中，有時(shí)我們不能采用表格類(lèi)型的幅值曲線定義載荷曲線，而需要采用周期幅值曲線。下面我們簡(jiǎn)單介紹下Abaqus中的周期幅值曲線定義
Abaqus中是以傅里葉基數(shù)定義的周期幅值，如下公式：
對(duì)應(yīng)于Abaqus中的定義參數(shù)如下：
當(dāng)上面的參數(shù)都給出后，傅里葉基數(shù)就確定了，當(dāng)然關(guān)于t的曲線也就確定了。當(dāng)N不等于1的時(shí)候可以給多個(gè)A和B的值。例如：對(duì)于X=sint可以如下圖進(jìn)行定義
abaqus模擬周期性邊界條件（單向纖維復(fù)材單胞） ￥19.89
本實(shí)驗(yàn)在邊界上只有12個(gè)節(jié)點(diǎn)，總共添加了14個(gè)約束方程，但考慮到實(shí)際問(wèn)題有很對(duì)對(duì)稱(chēng)的節(jié)點(diǎn)，這時(shí)用這種手動(dòng)添加的方法會(huì)非常麻煩，這種情況下需要編寫(xiě)自動(dòng)識(shí)別對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)并添加周期性邊界的腳本。</p><p><br></p>
abaqus簡(jiǎn)單立方體胞元周期性邊界條件施加計(jì)算腳本源代碼 ￥39.9
<p class="ql-align-justify">abaqus中周期性邊界條件的施加一般通過(guò)方程約束，手動(dòng)設(shè)置不僅繁瑣而且很容易出錯(cuò)。根據(jù)文獻(xiàn)《Unit cells for micromechanical analyses of particle-reinforced composites》中簡(jiǎn)單立方體胞元周期性邊界條件的施加方法，開(kāi)發(fā)Python腳本，可以根據(jù)用戶(hù)提供的三維數(shù)組創(chuàng)建網(wǎng)格，并施加周期性邊界條件以及自動(dòng)提交abaqus計(jì)算。在此提供程序的Python源代碼，和大家一起學(xué)習(xí)。代碼中重要語(yǔ)句都進(jìn)行了注釋?zhuān)瑢?duì)照參考文獻(xiàn)可以很好的理解周期性邊界條件施加過(guò)程及方法，代碼書(shū)寫(xiě)不易，希望大家多多支持，共同進(jìn)步。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202405/attachment/a0c6c582fbb144968943305041146d00.png" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202405/attachment/a0c6c582fbb144968943305041146d00.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202405/attachment/a0c6c582fbb144968943305041146d00.png?
展開(kāi) ABAQUS中點(diǎn)面耦合約束的荷載單位
該同學(xué)向我提問(wèn)：在ABAQUS中，點(diǎn)面耦合時(shí)在點(diǎn)上施加的力荷載是N的單位還是Pa的單位呢？
我當(dāng)時(shí)一看到這個(gè)問(wèn)題，就想到的肯定是N的單位（當(dāng)然經(jīng)過(guò)試驗(yàn)這也確實(shí)是正確答案，如果大家只是看答案的話，那么接下來(lái)的內(nèi)容也不必再看了，感謝大家），畢竟施加的荷載名稱(chēng)是concentrated force，并且我們平時(shí)在給耦合點(diǎn)施加位移荷載時(shí)，得到的反力也是N的單位。但是該同學(xué)糾結(jié)于一句話，那就是點(diǎn)面耦合之后，我加到點(diǎn)上的荷載，就相當(dāng)于加到面上，那是不是我施加到面上的每一點(diǎn)荷載都是N，那么分布開(kāi)來(lái)應(yīng)該是N/m2，或者N/mm2，即壓強(qiáng)單位。
想解答這個(gè)疑問(wèn)其實(shí)很簡(jiǎn)單，只需要建立三個(gè)簡(jiǎn)單的模型（其實(shí)更簡(jiǎn)單的方法只需要建一個(gè)表面比單位尺寸（1*1）大一定數(shù)量的塊體，而后通過(guò)對(duì)耦合點(diǎn)施加力荷載，看其結(jié)果分析量級(jí)即可知道答案，但是為了防止偶然性（即單位尺寸的模型），本帖借鑒”Yy“同學(xué)的做法，建立三個(gè)模型），模型如下：建立100*100*100mm的立方體，隨便給一個(gè)材料，立方體下表面完全約束，三個(gè)模型網(wǎng)格尺寸相同，分別施加三種上表面力荷載：
1，點(diǎn)面耦合的模型，在耦合點(diǎn)施加數(shù)值為-200的荷載，如下所示：
最終得到應(yīng)力狀態(tài)如下：
此結(jié)果的點(diǎn)面耦合為運(yùn)動(dòng)分布，運(yùn)動(dòng)學(xué)耦合將耦合節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)約束為參考節(jié)點(diǎn)的剛體運(yùn)動(dòng)。該約束可以應(yīng)用于耦合節(jié)點(diǎn)上相對(duì)于全局或局部坐標(biāo)系的用戶(hù)指定的自由度。
展開(kāi) Abaqus質(zhì)量-彈簧-杠桿系統(tǒng)振動(dòng)周期
在本教程中，我們將利用Abaqus軟件計(jì)算質(zhì)量和彈簧系統(tǒng)的振動(dòng)周期。我找了一個(gè)簡(jiǎn)單點(diǎn)的模型，以便我們將Abaqus軟件的計(jì)算結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。
問(wèn)題描述如下，一根長(zhǎng)1米的鋼桿繞O點(diǎn)鉸接，并通過(guò)兩個(gè)剛度系數(shù)為K和3K的彈簧在兩端連接。在此例中，我們以每秒10弧度的初始速度旋轉(zhuǎn)整個(gè)鋼棒，此模擬的目的是繪制隨時(shí)間變化的角位移圖并獲得旋轉(zhuǎn)周期。
建模過(guò)程如下：
首先我們需創(chuàng)建一根梁長(zhǎng)度1m，將材料密度及截面參數(shù)調(diào)成與已知條件一致，即質(zhì)量m=5.549kg；接下來(lái)需要?jiǎng)?chuàng)建兩端的彈簧，使用special spring/dashpot建立彈簧，注意左端彈簧剛度15000N/m，右端彈簧剛度為5000N/m；最后需要?jiǎng)?chuàng)建鉸接，這里可以使用connector來(lái)模擬，注意鉸點(diǎn)位置為0.25m處。
模型搭建過(guò)程
建立Dynamic， Implicit分析步，分析時(shí)長(zhǎng)0.5s，為了較準(zhǔn)確的捕捉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，設(shè)置固定增量步長(zhǎng)0.001及歷時(shí)輸出連接器轉(zhuǎn)動(dòng)位移UR1；設(shè)置梁的初始初始轉(zhuǎn)速10rad/s （考考大家最后的轉(zhuǎn)動(dòng)的周期與初速度有關(guān)嗎？)。
結(jié)果
進(jìn)行求解后，提取connector轉(zhuǎn)動(dòng)角度曲線如圖。
轉(zhuǎn)動(dòng)角度結(jié)果
如上圖所示，Abaqus軟件計(jì)算的結(jié)果可知系統(tǒng)周期為0.0925秒，如果我們用理論方程式和公式解決求解這個(gè)問(wèn)題，同樣可以得到0.092s秒的周期（此處不進(jìn)行推導(dǎo)，有興趣的同學(xué)可以試試哦）。可見(jiàn)，Abaqus求解的答案與理論結(jié)果完全一致。
轉(zhuǎn)自公眾號(hào)：ABAQUS仿真世界，歡迎關(guān)注！
展開(kāi) abaqus幅值中周期函數(shù)（傅里葉級(jí)數(shù)）的應(yīng)用
最近系統(tǒng)具體的學(xué)習(xí)了相關(guān)幅值曲線的知識(shí)，分享一個(gè)周期函數(shù)的知識(shí)。附件有具體的傅里葉級(jí)數(shù)的講解。
ABAQUS交流群：1063594113
隨便在這吐槽一下：竟然有人把這種簡(jiǎn)單的知識(shí)收費(fèi)，也是厲害了！
周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù).pdf
ABAQUS周期性邊界條件插件-EasyPBC1.4
EasyPBC is an ABAQUS CAE plugin developed to estimate the homogenised effective elastic properties of user created periodic (RVE).
各位有條件的同學(xué)可以去youtube上看一下作者的視頻，我不知道怎么下載，希望對(duì)各位的科研有所幫助
https://www.youtube.com/watch?v=pyZXvl3C6fI&pbjreload=101&ab_channel=SadikOmairey
https://www.youtube.com/channel/UCI2n0gg_4hFJ5XZ6eGG1yZA
EasyPBC V.1.4_5.zip
展開(kāi) 基于ABAQUS的旋轉(zhuǎn)周期對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)仿真
ABAQUS是一款功能強(qiáng)大又方便操作的通用有限元仿真軟件。本文主要介紹ABAQUS在旋轉(zhuǎn)周期對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)仿真中的便捷性。在ABAQUS環(huán)境下，通常我們都對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和振動(dòng)進(jìn)行仿真時(shí)，都將整個(gè)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后進(jìn)行整體分析。但對(duì)于一些結(jié)構(gòu)如光盤(pán)、風(fēng)扇、輪胎，甚至是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等的旋轉(zhuǎn)周期對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，我們則不必對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行建模，而是可以截取其中的一個(gè)扇區(qū)，將其作為計(jì)算模型，進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置便可進(jìn)行整個(gè)模型的振動(dòng)仿真。
以一個(gè)空心盤(pán)為例。如下圖所示：
若我們對(duì)這個(gè)模型進(jìn)行強(qiáng)度與振動(dòng)仿真，我們只需截取其中的一個(gè)扇區(qū)，如截取其中1/72（即5°）的扇區(qū)如下圖：
將其導(dǎo)出并劃分好網(wǎng)格，再導(dǎo)入ABAQUS中，設(shè)置旋轉(zhuǎn)周期對(duì)稱(chēng)條件便能仿真整個(gè)盤(pán)的振動(dòng)了。具體視頻操作見(jiàn)鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10169
在這給出視頻中的相應(yīng)結(jié)果：
一階一節(jié)徑振型
一階二節(jié)徑振型
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展開(kāi) 【推薦】一款ABAQUS施加周期性邊界條件的插件
mod=viewthread&tid=1081467&highlight=%E5%91%A8%E6%9C%9F%E6%80%A7%E8%BE%B9%E7%95%8C%E6%9D%A1%E4%BB%B6
周期性邊界條件在ABAQUS中的實(shí)現(xiàn)的思路就是在相對(duì)兩個(gè)面的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間建立約束關(guān)系（equation），從而使得兩個(gè)面的變形保持一致，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力和變形一致。
二、EasyPBC，A Simple ABAQUS Plug-in with Periodic Boundary Conditions
EasyPBC是由Sadik Omairey等人開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)單的ABAQUS施加周期性邊界條件的插件，插件開(kāi)發(fā)者的官方描述如下：
EasyPBC is an open-source ABAQUS CAE interface plugin coded in python to estimate the effective elastic properties of a periodic representative volume element. The software allows the user to fully generate a part, mesh it, and use analysis data after calculating the homogenised properties all within ABAQUS CAE user interface without the need to use a third-party software.
展開(kāi) 
ABAQUS荷載
求問(wèn)ABAQUS里面的荷載值是標(biāo)準(zhǔn)值還是設(shè)計(jì)值？
一款用于生成具有隨機(jī)球夾雜物的周期性復(fù)合單元的Abaqus插件------SpheroPAK3D
SpheroPAK3D一款適用于Abaqus快速生成球形夾雜和多孔材料的開(kāi)源Abaqus插件，并施加周期性邊界條件，如拉伸，壓縮，簡(jiǎn)單剪切等。基于該插件截面如圖：
支持定義球形夾雜或多空模型，支持孔洞或者球形直徑的定義，邊界條件的施加，以及對(duì)應(yīng)的孔洞或球形夾雜的體積分?jǐn)?shù)。運(yùn)行后生成夾雜物和多空RVE模型如下：
生成的同時(shí)，該模型自動(dòng)生成周期性邊界條件。值得注意的是由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜通常使用的是自由網(wǎng)格劃分算法，該方案通常很難保證相對(duì)的兩側(cè)單元位置和數(shù)量一致，因此該插件使用表面元素 (SFM3D4) 進(jìn)行網(wǎng)格劃分。通過(guò)表面元素與 RVE 單元表面綁定，以強(qiáng)制執(zhí)行周期性邊界條件。這對(duì)于復(fù)雜模型使用周期性邊界提供了一個(gè)新奇的思路。
插件生成RVE模型的自由網(wǎng)格如圖：
雙層網(wǎng)格用于生曾周期性邊界：
使用Abaqus內(nèi)置的普通彈塑性本構(gòu)，施加20%的變形模擬的多孔模型變形（拉伸）后的位移和應(yīng)力分布分別如圖所示。
相關(guān)插件下載鏈接：
https://github.com/YB-LIM/SpheroPAK3D
另外插件也上傳了知識(shí)星球，需要討論交流可以加入知識(shí)星球。加入知識(shí)星球鏈接（微信掃描即可）：
展開(kāi) ABAQUS細(xì)觀混凝土周期性邊界（PBC）表征體元（REV）界面層（ITZ）及砂漿塑性損傷（CDP）模擬
本案例在Abaqus內(nèi)采用Random Sphere RVE 3D（Mesh）V1.0 – AbyssFish插件進(jìn)行建模，建立的混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)代表性體積單元(Representative Volume Element, RVE)在幾何上具備周期性邊界條件(Periodic Boundary Conditions, PBC)，包含砂漿、骨料-水泥界面過(guò)渡區(qū)(Interfacial Transition Zone, ITZ)、骨料三相材料。
案例中砂漿采用混凝土塑性損傷本構(gòu)模型(Concrete Damaged plasticity Model, CDP)，骨料-水泥界面過(guò)渡區(qū)采用弱化的砂漿模型。
對(duì)代表體單元施加單軸壓縮荷載工況，對(duì)模型提交分析并查看結(jié)果。
從模擬結(jié)果反映出混凝土的損傷首先發(fā)生在骨料與水泥的界面過(guò)渡區(qū)，并向沿著界面過(guò)渡區(qū)向砂漿基體周?chē)鷶U(kuò)散。
編輯
混凝土表征體單元最終會(huì)因產(chǎn)生貫穿裂紋而發(fā)生破壞。
展開(kāi) 一款ABAQUS施加周期性邊界條件的插件 附EasyPBCuserguideV1.3下載
mod=viewthread&tid=1081467&highlight=%E5%91%A8%E6%9C%9F%E6%80%A7%E8%BE%B9%E7%95%8C%E6%9D%A1%E4%BB%B6
周期性邊界條件在ABAQUS中的實(shí)現(xiàn)的思路就是在相對(duì)兩個(gè)面的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間建立約束關(guān)系（equation），從而使得兩個(gè)面的變形保持一致，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力和變形一致。
EasyPBC，A Simple ABAQUS Plug-in with Periodic Boundary Conditions
EasyPBC是由Sadik Omairey等人開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)單的ABAQUS施加周期性邊界條件的插件，插件開(kāi)發(fā)者的官方描述如下：
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