abaqus平面桁架的案例
MATLAB實戰 | 平面桁架結構受力分析
桁架是工程中常用的一種結構，各構件在同一平面內的桁架稱為平面桁架。如圖7-3所示的平面桁架結構由連接于A、B、C、D、E、F、G、H共8個節點的13根桿件構成。在節點B、E和F上施加指定載荷，求桁架每根桿件上的軸力。
對于靜態平衡的桁架而言，它的各個節點也一定是平衡的，即在任何節點上水平方向或垂直方向受力之和都必須為零。因此，可以對每一個節點列出兩個獨立的平衡方程，從而可求出桿件的軸力。對于8個節點，可以列出16個方程，方程數多于待定的13個未知量。為使該桁架靜定，即為使問題存在唯一解，我們假定：節點A在水平和垂直方向上剛性固定，而節點H僅在垂直方向剛性固定。
展開 143基于matlab的2D平面桁架有限元分析 ￥35.9
基于matlab的2D平面桁架有限元分析，可以改變材料參數，輸出平面結構外形，各桁架應力，位移及作用力。可查看節點力，程序已調通，可直接運行。
144基于matlab的平面桁架結構的總體剛度矩陣計算 ￥15.9
基于matlab的平面桁架結構的總體剛度矩陣計算，最后以圖形形式顯示出桁架結構，程序已調通，可直接運行。
平面三角桁架（常為屋架）ANSYS靜力分析（桿單元） ￥1.25
作者介紹： 力學碩士，有七年的結構有限元分析經驗
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在ANSYS中，桁架結構（只承受拉壓，不承受彎矩）要使用桿單元（link單元）進行分析。在新版的ANSYS中，一般都推薦使用link180單元，該單元有兩個節點，每個節點有三個平移自由度。對于本文的平面三角桁架分析，有如下注意事項：
1 link180是三維桿，分析平面問題，需要約束一個自由度，一般為Z向。
2 桁架結構的建模，可以直接從節點單元開始，因為桁架的每根桿都只劃分為一個單元。
3 link180單元的截面雖然可以用sectype和secdata來定義，但計算本質還是轉化為實常數。
4 對于桿結構，荷載都施加在節點上，桿單元不能施加線荷載。
對于線模型（桿結構，梁結構，管結構），SECTYPE和SECDATA是很重要的命令：
當命令sectype的type是link的時候，secdata定義桿截面面積。
如果讀者想詳細了解SECTYPE和SECDATA，可以輸入help, sectype或者help, secdata。如下圖：
然后按一下鍵盤的enter，軟件會跳出help文件，詳細解釋sectype。
后文目錄：
一：建模
二：求解
三：后處理
四：源文件
展開 
《基于 ABAQUS 的桁架機器人模態分析》
摘 要：為了確保桁架機器人在設計階段滿足模態性能要求，在設計前期需要對桁架機器人進行模態分析研究。本文首先根據物流工廠中的實際需求，確定桁架機器人的整體結構，并建立三維模型；然后基于 ABAQUS 有限元仿真平臺提取桁架機器人的前十階固有頻率以及振型；最后通過模態試驗方法對桁架機器人的實體縮小模型進行分析。結果表明：模態試驗結果中存在四種振型與 ABAQUS 分析結果中的四種振型吻合程度較高，驗證了仿真實驗的可靠性。所做分析為避免發生共振及后續改進等研究提供理論支持。
關鍵詞：桁架機器人；ABAQUS；模態仿真；模態試驗
0 引言
隨著“中國制造 2025”的不斷推廣，鼓勵制 造企業進行物流智能化轉型，推動物流、智能倉儲 等物流新技術、新設備的應用。在這個過程中，智 能物流工廠必須堅持以智能產品為主體，智能生產 為主線[1]。工業機器人是整個生產過程中的關鍵環 節，能有效降低人工成本，提高生產效率。桁架機 器人也叫直角坐標機器人，是工業機器人的一種。由于桁架機器人有著可承受重質量運輸、剛度大、 強度高、安全系數高等特點，使得它在物流工廠應 用中的優勢更加明顯。當前，桁架機器人在智能制 造中有著舉足輕重的地位，它不僅大大降低了企業 總成本中的勞動力投入成本，而且顯著提高了制造 業中的生產效率。桁架機器人主要以直線運動為 主，由 X，Y 及 Z 方向分別提供 3 個獨立的自由度， 完成工作空間點的定位工作。桁架機器人作為智能 物流工廠輸送線中的重要組成部分，對整個系統起 著至關重要的作用，必須保證桁架機器人正常工作 情況下的運動精度及可靠性。因此，對桁架機器人 進行模態分析的研究具有重要的意義。
國內外學者對結構的模態分析進行了大量研 究。
展開 Abaqus | 三維剛架與桁架模型分析
桁架單元的網格劃分，需要局部布種，按個數為1布置，采用T3D2兩結點線性三維桁架單元。
查看位移，應力云圖，觀察到頂部四個角點的位移最大為5.378mm，底部四個鉸結支座反力為403.7KN，四角的錐體桿件的應力偏大。
選取下圖兩個桁架桿繪制應力，查看數據表可知上弦桿應力為82.741Mpa，腹桿為161.473Mpa。
Abaqus 三維剛架與桁架模型分析
桁架單元的網格劃分，需要局部布種，按個數為1布置，采用T3D2兩結點線性三維桁架單元。
查看位移，應力云圖，觀察到頂部四個角點的位移最大為5.378mm，底部四個鉸結支座反力為403.7KN，四角的錐體桿件的應力偏大。
選取下圖兩個桁架桿繪制應力，查看數據表可知上弦桿應力為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分析和結構優化》
[ 摘要 ] 針對某企業多臺聯動 CNC 車床大跨距桁架機械手機身剛度及整機穩定性問題，基于 ABAQUS 模態 分析理論，對大跨距桁架機械手橫梁不同橫截面進行分析，比較并判別最優橫截面材料力學性能。通過對 桁架機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。根據企業要求，優化橫梁 結構，使其在滿足高精度高剛度的要求下，機構重量減輕，滿足企業生產需求，提高經濟效益。
[ 關鍵詞 ] ABAQUS；結構優化；模態分析；振動；桁架機械手
0 引言
桁架機械手是一種建立在直角 X，Y，Z 三 坐標系統基礎上 [1]，可以調整零件位置，或者實 現零件的軌跡運動等功能的全自動工業設備 [2]。大部分桁架機械手由直線運動模塊組成 [3-4]。本 文針對江西贛州某自動化加工鐘表企業，實現自 動抓取加工表殼功能，設計出一款適用于多臺 CNC 車床的大跨距桁架機械手。該系統能實現三 臺 CNC 車床并行工作，提高工件加工生產效率， 但由于其桁架機械手縱梁跨度較大，故需要對其 進行桁架結構模態分析，并需要進一步優化結構。
本文大跨距桁架機械手主要由 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]。企業要求大跨距橫梁采用矩形橫截面，故對其橫 梁截面進行優化，使其在滿足高精度高剛度的要 求下，機構重量減輕，滿足企業生產需求，提高 經濟效益。
裝有機械臂的組件需要在 X 軸橫梁上行走， 在此過程中，會對 X 軸橫梁產生一定載荷，在此載荷下，機身容易發生變形，需要對對 X 軸橫梁 進行模態分析，優化結構，避免發生共振 [7-8]。
1 桁架機械手結構
如圖 1 所示，X，Y，Z 三個方向的運動組件 為桁架機械手的核心組件，定義規則遵循笛卡爾 坐標系 [9-10]。
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實例2---桁架系統的靜力學分析
ABAQUS6.14分析過程】
1. 創建部件
創建二維的線模型
從點創建直線，得到桁架系統如下圖
2. 創建材料和截面屬性
創建材料，設置彈性模量和泊松比
創建截面。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
將該唯一的部件導入到裝配體。
4. 設置分析步
創建一個通用的靜力學分析步即可。
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，左邊兩個節點為固定鉸支座
第二，右邊一個節點為滾動支座
在第二個載荷步中，為中間節點施加豎直向下的集中力100N
6. 劃分網格
每邊設置一個單元
選擇單元類型T2D2
劃分網格
7. 提交作業
創建并提交作業
8.后處理
查看節點位移
該列表對應的節點編號如下圖
可見，加力節點的總位移是1.14微米，而右邊節點的水平位移是0.5微米。左邊兩個節點沒有位移。
約束力如下
左上節點只有水平力，24.5牛頓；
右邊節點只有豎直力，40.2牛頓。
左下節點則同時有兩個方向的力，為24.5,59.8牛頓。
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【討論與結論】
從分析結果來看，二者的結果是一致的。
從分析的過程來看，ANSYS經典界面使用了直接建模法，而不用劃分網格；而ABAQUS則使用了統一的方式。
展開 Abaqus+PyQt+Python平面變形歐拉角計算
5 相對歐拉角計算
利用計算絕對歐拉角時得到的坐標系文件，計算平面變形相對歐拉角，如下圖所示，計算平面2相當于平面1、平面3相對與平面1的相對歐拉角。
計算結果如下圖所示。
6 小結
上述軟件用的算法申請了發明專利，軟件申請了軟著。CAE工程師，也可以自制軟件工具，解決重復性、復雜性數據處理等工作痛點。
2021年8月24日于西昌衛星發射中心
ABAQUS UEL - 損傷材料本構簡單應用于4節點平面單元 ￥300
利用ABAQUS自定義單元子程序，既可以開發新的單元，同時也可以定義新的材料本構模型。本文以損傷模型簡單應用于4節點平面單元為案例，介紹ABAQUS UEL的開發和使用。
如上圖所示，該單元包含4個節點，每個節點有兩個自由度，分別在水平（X）和垂直（Y）方向運動。節點1的兩個自由度被固定，節點4的水平自由度被固定，節點2的垂直自由度被固定。節點3和節點4在垂直方向上向上運動，位移為0.1mm。該正方形單元的邊長為100mm。在input文件里，坐標表示為，
定義節點組合與邊界條件為，
為了讓模型收斂性更好，采用quasi-newton 求解器。時間步設置為，
在文件夾中通過Powershell提交job和子程序，
單個單元的變形為，
采用不同的 ??
，在后處理中得到損傷因子的變化，
相對應的力-時間關系為，
對于多個單元的情況，比如9單元組成的模型，
具體介紹見知乎：ABAQUS UEL - 損傷材料本構簡單應用于4節點平面單元 - 知乎 (zhihu.com)
相對應的UEL代碼和input文件在付費內容中，
展開 
SolidWorks平面模型導入ABAQUS建立軸對稱模型
（3）有了螺栓截面的草圖，接下來應用曲面工具中的平面工具按鈕，為螺栓零件區域建立截面模型。
圖5
如圖5所示，利用平面工具，根據草圖2生成了螺栓零件的截面模型，這時，在曲面實體下有了相應的截面實體列表。
圖6
重復新建草圖→平面工具過程完成全部6個零件截面建模，結果如圖6。最后可以隱藏草圖1，使得圖形區的圖面顯得較為干凈。
然后可以另存為Parasolid格式的文件，以供ABAQUS導入使用。
（4）如圖7所示，在ABAQUS中作為裝配導入Parasolid文件。在ABAQUS中自動創建了6個零件實例，這樣就可以為每個零件實例劃分網格和賦予材料、建立零件之間的接觸關系，然后加載分析。
ABAQUS導入的面模型默認是在三維空間中，為了分析軸對稱模型，需要回到部件位置對每一個零件編輯，改為軸對稱模型。如圖7所示。
圖7
為了在螺栓上施加預緊力，需要在螺栓桿部適當位置進行一次切分。如圖8所示。
圖8
后面在ABAQUS中的操作都是ABAQUS使用者所熟悉的（賦予材料、建立接觸、添加約束、添加螺栓預緊力等），完善模型后進行分析，結果如圖9所示。
圖9
上述過程還是比較簡單的，ABAQUS使用者有的可能不熟悉SolidWorks的草圖繪制和特征工具的操作，SolidWorks是公認學習曲線非常平緩的軟件，簡單的摸索就能用起來。需要注意的是：要找到SolidWorks里的曲面工具欄；在ABAQUS中導入時注意，要進行接觸分析需要從裝配位置右鍵導入；還需注意默認導入時三維空間（的曲面），要進行平面或者軸對稱分析，需要回到部件位置對每一個部件修改為二維平面或軸對稱，以使得模型的空間維度是正確的。
展開 abaqus中平面應力應變厚度對切削力的影響 ￥5
在鋁合金的二位正交切削仿真中，不同的平面應力應變厚度的對切削力的影響結果
以上為設定值為1的情況
ABAQUS UEL-梯度損傷模型應用于4節點平面單元 ￥600
本文詳細介紹了如何將梯度損傷模型應用于4節點平面單元，并在有限元模型中進行模擬。
ABAQUS提供了UEL（user defined element）給使用者進行開發。筆者利用UEL開發4節點平面單元，其邊界條件如下圖所示。其中，節點1的X、Y方向被限制住，節點2的Y方向被限制，節點4的X方向被限制，節點3、4的Y方向有豎向位移0.1mm。單元為100*100mm的二維正方形。
每個節點除了X和Y方向的位移，還帶有非局部應變（nonlocal strain）。
單個單元模型，
多個單元模型，
具體內容可參見知乎文章：
ABAQUS UEL-梯度損傷模型應用于4節點平面單元 - 知乎 (zhihu.com)
相應的input文件和uel代碼付費可見，
展開 Abaqus中平面應力單元高斯積分點的順序
可以輸出umat接口中的變量coords進行查看
write(*,"(A,I4)") "npt = ", npt
write(*,"(A,3ES16.8)") "coords = ", coords
結果為：
npt = 1
coords = -5.77350269E-01 -5.77350269E-01 1.00000000E-02
npt = 2
coords = 5.77350269E-01 -5.77350269E-01 1.00000000E-02
npt = 3
coords = -5.77350269E-01 5.77350269E-01 1.00000000E-02
npt = 4
coords = 5.77350269E-01 5.77350269E-01 1.00000000E-02
因此Abaqus中平面應力單元高斯積分點的順序為：
展開 