ABAQUS焊接桁架的案例
《基于 ABAQUS 的桁架機(jī)器人模態(tài)分析》
摘 要：為了確保桁架機(jī)器人在設(shè)計階段滿足模態(tài)性能要求，在設(shè)計前期需要對桁架機(jī)器人進(jìn)行模態(tài)分析研究。本文首先根據(jù)物流工廠中的實(shí)際需求，確定桁架機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)，并建立三維模型；然后基于 ABAQUS 有限元仿真平臺提取桁架機(jī)器人的前十階固有頻率以及振型；最后通過模態(tài)試驗(yàn)方法對桁架機(jī)器人的實(shí)體縮小模型進(jìn)行分析。結(jié)果表明：模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果中存在四種振型與 ABAQUS 分析結(jié)果中的四種振型吻合程度較高，驗(yàn)證了仿真實(shí)驗(yàn)的可靠性。所做分析為避免發(fā)生共振及后續(xù)改進(jìn)等研究提供理論支持。
關(guān)鍵詞：桁架機(jī)器人；ABAQUS；模態(tài)仿真；模態(tài)試驗(yàn)
0 引言
隨著“中國制造 2025”的不斷推廣，鼓勵制 造企業(yè)進(jìn)行物流智能化轉(zhuǎn)型，推動物流、智能倉儲 等物流新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用。在這個過程中，智 能物流工廠必須堅(jiān)持以智能產(chǎn)品為主體，智能生產(chǎn) 為主線[1]。工業(yè)機(jī)器人是整個生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán) 節(jié)，能有效降低人工成本，提高生產(chǎn)效率。桁架機(jī) 器人也叫直角坐標(biāo)機(jī)器人，是工業(yè)機(jī)器人的一種。由于桁架機(jī)器人有著可承受重質(zhì)量運(yùn)輸、剛度大、 強(qiáng)度高、安全系數(shù)高等特點(diǎn)，使得它在物流工廠應(yīng) 用中的優(yōu)勢更加明顯。當(dāng)前，桁架機(jī)器人在智能制 造中有著舉足輕重的地位，它不僅大大降低了企業(yè) 總成本中的勞動力投入成本，而且顯著提高了制造 業(yè)中的生產(chǎn)效率。桁架機(jī)器人主要以直線運(yùn)動為 主，由 X，Y 及 Z 方向分別提供 3 個獨(dú)立的自由度， 完成工作空間點(diǎn)的定位工作。桁架機(jī)器人作為智能 物流工廠輸送線中的重要組成部分，對整個系統(tǒng)起 著至關(guān)重要的作用，必須保證桁架機(jī)器人正常工作 情況下的運(yùn)動精度及可靠性。因此，對桁架機(jī)器人 進(jìn)行模態(tài)分析的研究具有重要的意義。
國內(nèi)外學(xué)者對結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析進(jìn)行了大量研 究。
展開 Abaqus | 三維剛架與桁架模型分析
桁架單元的網(wǎng)格劃分，需要局部布種，按個數(shù)為1布置，采用T3D2兩結(jié)點(diǎn)線性三維桁架單元。
查看位移，應(yīng)力云圖，觀察到頂部四個角點(diǎn)的位移最大為5.378mm，底部四個鉸結(jié)支座反力為403.7KN，四角的錐體桿件的應(yīng)力偏大。
選取下圖兩個桁架桿繪制應(yīng)力，查看數(shù)據(jù)表可知上弦桿應(yīng)力為82.741Mpa，腹桿為161.473Mpa。
Abaqus 三維剛架與桁架模型分析
桁架單元的網(wǎng)格劃分，需要局部布種，按個數(shù)為1布置，采用T3D2兩結(jié)點(diǎn)線性三維桁架單元。
查看位移，應(yīng)力云圖，觀察到頂部四個角點(diǎn)的位移最大為5.378mm，底部四個鉸結(jié)支座反力為403.7KN，四角的錐體桿件的應(yīng)力偏大。
選取下圖兩個桁架桿繪制應(yīng)力，查看數(shù)據(jù)表可知上弦桿應(yīng)力為82.741Mpa，腹桿為161.473Mpa。
來源：Building可視庫
《基于 ABAQUS 的大跨距桁架不同截面模態(tài)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化》
[ 摘要 ] 針對某企業(yè)多臺聯(lián)動 CNC 車床大跨距桁架機(jī)械手機(jī)身剛度及整機(jī)穩(wěn)定性問題，基于 ABAQUS 模態(tài) 分析理論，對大跨距桁架機(jī)械手橫梁不同橫截面進(jìn)行分析，比較并判別最優(yōu)橫截面材料力學(xué)性能。通過對 桁架機(jī)械手橫梁不同橫截面的有限元分析，得出其自振頻率以及前 6 階振型圖。根據(jù)企業(yè)要求，優(yōu)化橫梁 結(jié)構(gòu)，使其在滿足高精度高剛度的要求下，機(jī)構(gòu)重量減輕，滿足企業(yè)生產(chǎn)需求，提高經(jīng)濟(jì)效益。
[ 關(guān)鍵詞 ] ABAQUS；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；模態(tài)分析；振動；桁架機(jī)械手
0 引言
桁架機(jī)械手是一種建立在直角 X，Y，Z 三 坐標(biāo)系統(tǒng)基礎(chǔ)上 [1]，可以調(diào)整零件位置，或者實(shí) 現(xiàn)零件的軌跡運(yùn)動等功能的全自動工業(yè)設(shè)備 [2]。大部分桁架機(jī)械手由直線運(yùn)動模塊組成 [3-4]。本 文針對江西贛州某自動化加工鐘表企業(yè)，實(shí)現(xiàn)自 動抓取加工表殼功能，設(shè)計出一款適用于多臺 CNC 車床的大跨距桁架機(jī)械手。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)三 臺 CNC 車床并行工作，提高工件加工生產(chǎn)效率， 但由于其桁架機(jī)械手縱梁跨度較大，故需要對其 進(jìn)行桁架結(jié)構(gòu)模態(tài)分析，并需要進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)。
本文大跨距桁架機(jī)械手主要由 X 軸橫梁組件、Y軸縱梁組件和支撐立柱等核心部件組成[5-6]。企業(yè)要求大跨距橫梁采用矩形橫截面，故對其橫 梁截面進(jìn)行優(yōu)化，使其在滿足高精度高剛度的要 求下，機(jī)構(gòu)重量減輕，滿足企業(yè)生產(chǎn)需求，提高 經(jīng)濟(jì)效益。
裝有機(jī)械臂的組件需要在 X 軸橫梁上行走， 在此過程中，會對 X 軸橫梁產(chǎn)生一定載荷，在此載荷下，機(jī)身容易發(fā)生變形，需要對對 X 軸橫梁 進(jìn)行模態(tài)分析，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，避免發(fā)生共振 [7-8]。
1 桁架機(jī)械手結(jié)構(gòu)
如圖 1 所示，X，Y，Z 三個方向的運(yùn)動組件 為桁架機(jī)械手的核心組件，定義規(guī)則遵循笛卡爾 坐標(biāo)系 [9-10]。
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ANSYS與ABAQUS比較之實(shí)例2---桁架系統(tǒng)的靜力學(xué)分析
ABAQUS6.14分析過程】
1. 創(chuàng)建部件
創(chuàng)建二維的線模型
從點(diǎn)創(chuàng)建直線，得到桁架系統(tǒng)如下圖
2. 創(chuàng)建材料和截面屬性
創(chuàng)建材料，設(shè)置彈性模量和泊松比
創(chuàng)建截面。桁架形式的梁截面
并指定截面面積是100平方毫米，且將前面的材料屬性分配給它。
將截面屬性分配給部件。
3. 定義裝配體
將該唯一的部件導(dǎo)入到裝配體。
4. 設(shè)置分析步
創(chuàng)建一個通用的靜力學(xué)分析步即可。
5. 定義載荷和邊界條件
在第一個載荷步中，添加兩個邊界條件
第一，左邊兩個節(jié)點(diǎn)為固定鉸支座
第二，右邊一個節(jié)點(diǎn)為滾動支座
在第二個載荷步中，為中間節(jié)點(diǎn)施加豎直向下的集中力100N
6. 劃分網(wǎng)格
每邊設(shè)置一個單元
選擇單元類型T2D2
劃分網(wǎng)格
7. 提交作業(yè)
創(chuàng)建并提交作業(yè)
8.后處理
查看節(jié)點(diǎn)位移
該列表對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)編號如下圖
可見，加力節(jié)點(diǎn)的總位移是1.14微米，而右邊節(jié)點(diǎn)的水平位移是0.5微米。左邊兩個節(jié)點(diǎn)沒有位移。
約束力如下
左上節(jié)點(diǎn)只有水平力，24.5牛頓；
右邊節(jié)點(diǎn)只有豎直力，40.2牛頓。
左下節(jié)點(diǎn)則同時有兩個方向的力，為24.5,59.8牛頓。
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【討論與結(jié)論】
從分析結(jié)果來看，二者的結(jié)果是一致的。
從分析的過程來看，ANSYS經(jīng)典界面使用了直接建模法，而不用劃分網(wǎng)格；而ABAQUS則使用了統(tǒng)一的方式。
展開 abaqus焊接雙熱源同步焊接子程序
熱源子程序
ABAQUS焊接模擬-空間三維多路徑串行焊接（Fortran子程序二次開發(fā)）
本文通過ABAQUS熱傳導(dǎo)方式講解空間三維多路徑順序焊接建模過程，多路徑焊接重點(diǎn)在于子程序編寫上面。
詳細(xì)操作視頻講解請查看：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10113?nagivator=training
本文使用的是熱傳導(dǎo)分析步，只獲得溫度場，溫度結(jié)果如圖所示：
如需應(yīng)力場或變形，可將分析步改成熱力耦合分析步，如下圖所示，單元類型也得改成熱力耦合。
多路徑的實(shí)現(xiàn)可以通過多個分析步，然后子程序里面在對應(yīng)的分析步里面編寫路徑，也可以使用一個分析步，通過時間控制，這些都用條件語句就可以實(shí)現(xiàn)。
路徑的運(yùn)動可以用參數(shù)方程來表示，將參數(shù)方程寫入子程序里對應(yīng)的坐標(biāo)中。實(shí)現(xiàn)起來還是挺簡單的。
本例僅供參考，如若有錯誤，歡迎指正。本人QQ:289328659，歡迎交流。
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展開 abaqus焊接
研究生做兼職，abaqus焊接仿真，按模型收費(fèi)，圖紙隨便出！網(wǎng)上都是按圖收費(fèi)性價比太低，有需要可以聯(lián)系！
Abaqus雙橢圓模型焊接移動熱源模擬 ￥39
最近在做焊接方面的研究，在此分享一個焊接移動熱源模擬的案例供大家參考。
1，創(chuàng)建焊接工件，尺寸為100*50*5（單位mm）。
2，工件材料選用AISI1045鋼，材料參數(shù)來源：https://www.matweb.com。abaqus仿真過程中一定注意各參數(shù)單位制統(tǒng)一。
3，焊接熱源采用雙橢圓模型[1]，公式及圖像如下圖所示。該模型將焊接熱源假設(shè)為橢圓球形，并且前后兩部分可分別采用不同的橢圓表示。其中a,b,c分別代表橢圓球形x,y,z三個方向的特征長度，其數(shù)值根據(jù)焊接熔池的尺寸確定。本案例中采用a=4mm,b=4mm,熔池前半部分橢圓cf=2mm,后半部分cr=5mm。ff和fr為熱源前后兩部分所占輸入能量的比例，應(yīng)保證其和等于2，本案例中采用0.4和1.6。Q為熱源輸入的功率。
4，仿真結(jié)果
熱流向量
溫度
展開 ABAQUS焊接分析
焊接是通過加熱、加壓，或兩者并用，使同性或異性兩工件產(chǎn)生原子間結(jié)合的加工工藝和連接技術(shù)。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展焊接已成為現(xiàn)代工業(yè)非常重要的加工工藝。
Abaqus廣泛應(yīng)用于焊接的各個方面，可以解決進(jìn)行焊接過程中的焊接過程中溫度場的計算、被焊工件應(yīng)力應(yīng)變計算、被焊工件變形分析、焊縫疲勞性能分析、焊接接頭殘余應(yīng)力分析、焊接接頭微裂紋分析、焊接接頭氫擴(kuò)散分析等。針對焊接的多物理場過程，abaqus提供了強(qiáng)大的熱固耦合分析功能，提供了83種隱式和顯式完全耦合單元，為用戶提供了極大的便利以及強(qiáng)大的功能。Abaqus中提供豐富的用戶子程序接口，包括：非均布載荷子程序（DLOAD），熱源子程序（DFLUX），接觸面摩擦行為子程序（FRIC）等。用戶可以根據(jù)熱源的具體參數(shù)采用FORTRAN建立熱源子程序，在計算過程中直接通過子程序接口（DFLUX）調(diào)用。對于焊接過程中的熱傳導(dǎo)問題，Abaqus還提供了強(qiáng)大的散熱（Film Condition）和熱輻射(Radiation)功能。
熔焊
選用隱式求解器Abaqus/Standard進(jìn)行順序耦合熱固分析，先進(jìn)行溫度場的計算，再根據(jù)溫度歷史來計算被工件的殘余應(yīng)力和變形。
壓焊
壓焊過程通常是一個涉及到接觸，熱傳導(dǎo)，大塑性應(yīng)變的復(fù)雜過程。在用Abaqus進(jìn)行仿真計算時選用顯式求解器Abaqus/Explicit來進(jìn)行分析，采用熱力耦合的動態(tài)分析步（DynamicTemperature-displacement Explicit），進(jìn)行完全熱力耦合分析。
攪拌摩擦焊
對溫度場和流場進(jìn)行模擬。仿真過程中將攪拌工具設(shè)為剛體，并采用ALE的方法用材料的運(yùn)動來代替，攪拌工具的移動，以避免過大的網(wǎng)格畸變。
展開 Abaqus焊接仿真教程 ￥15
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abaqus焊接移動熱源模擬 ￥10
本案例講述了一個關(guān)于：熱通量15W/m^2、焊接速度3.33mm/min、熱效率0.87、熱圓半經(jīng)2mm的移動熱源案例。
abaqus超聲波焊接仿真
求abaqus超聲波焊接仿真資料和教程
Abaqus基礎(chǔ)教程12--焊接仿真
導(dǎo)讀
Abaqus除了可以施加常規(guī)的力載荷和位移邊界外，通過子程序的方式，還可以施加隨時間或空間變化的載荷，常見的例如道路橋梁上的運(yùn)動載荷，還有焊接過程中隨焊接路徑移動的熱源。
常見熱結(jié)構(gòu)耦合分析步，如下：
定義生死單元和表面對流
定義負(fù)載條件
定義雙橢球熱源參數(shù)及焊接參數(shù)
提交計算，查看應(yīng)力分布如下：
查看變形
查看某一時刻溫度
求abaqus脈沖焊接案例
求abaqus脈沖焊接案例的熱源子程序
