abaqus桁架結構
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus桁架結構的視頻教程
ABAQUS桁架結構強度分析
通過一個桁架案例分析，教會讀者如何在ABAQUS中創建桁架模型，網格劃分，創建材料，載荷步，約束與載荷，然后輸入設置相關操作，輸入節點位移，單元位移與支反力
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abaqus桁架結構的實例教程
[ 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 Main Menu: Solution ------ Define Loads ------ Apply ------Structural ------ Displacement ------ On Nodes ------用鼠標選擇節點 1------ OK------ALL DOF------OK------用鼠標選擇節點 2------ OK ------UY------OK------用鼠標選擇節點 4------ OK ------ALL DOF------OK
加載集中力
ANSYS Main Menu: Solution ------ Define Loads ------ Apply ------Structural ------ Force/moment------ On Nodes------用鼠標選擇結構節點 2------ Apply ------FX， VALUE: 20000 ------ Apply------用鼠標選擇結構節點 3------ Apply ------FY，VALUE: －25000 ------OK
(9) 分析計算
ANSYS Main Menu: Solution ------ Solve ------ Current LS ------OK ------ Close (Solution is done!
展開 桁架結構靜力分析.docx
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 有不少朋友經常問到在WB中的桁架分析問題。例如下面的桁架，有兩個端點被固定，而在C處施加一個向下的集中力，如何計算該問題？
在ANSYS APDL中，計算該問題非常簡單。但是在WB中，則比較麻煩。對于線體模型，WB中默認的單元類型是BEAM188，如果直接使用默認單元會帶來一些出乎意料的結果。本文使用LINK180建模，這樣就需要插入命令流。下面說明使用LINK180的建模方法。
1. 創建靜力學結構分析系統。
2. 創建幾何模型
（1）創建草圖
（2）根據草圖生成線體模型
創建圓形截面，其半徑為10mm（該尺寸隨便設置，后面會被覆蓋）
將截面屬性賦予給線體模型
3. 設置桿的單元類型
在線體模型下添加命令
在命令文件編輯窗口輸入下列命令
、
上述命令的含義是：
第1行，設置單元類型是LINK180
第2-3行，設置截面類型是實心圓，且其橫截面積是10mm2
4. 劃分網格
在MESH下添加一個單元尺寸控制，設置給所有邊劃分1等份。
網格劃分結果如下圖
5. 施加邊界條件
該下面兩個關鍵點施加固定支撐，給上面點施加數值向下的力100N,結果如下圖
6. 求解并進行后處理
進行求解。
然后進行后處理。可以發現應力，應變，能量等按鈕均不可使用。
使用BEAM TOOL。
但是ANSYS表明，該梁工具不能使用。
添加BEAM RESULTS
但是ANSYS表明，該梁工具也不能使用。
使用WORKSHEET所提供的自定義數據類型，選擇其中的總位移結果
、
得到位移如下圖
讀者可嘗試使用WORKSHEET中的其它用戶自定義結果，
【評論】
1. 通過在幾何體模型后面添加命令，并編輯命令文本，可以設定單元為桿單元LINK180.
2.
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根據Zhou等人的研究，壓電材料第一種形式的本構方程為：
對于三維正交各向異性結構，其剛度系數矩陣、壓電系數矩陣、介電系數矩陣如下所示
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本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、與切削工藝相關的工程師
你會得到什么：
1、掌握二維模型的繪制
2、掌握熱結構耦合顯示動力學分析相關的材料參數設置
3、理解動力學分析步的建立
4、學習切削相關的相互關系的設置
5、了解顯示動力學網格的劃分
6、學習結果后處理的查看與對比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018
煙道結構
煙道壁厚5mm，圖1為煙道結構及其支座示意圖、除塵器支座設置示意圖。
圖1 袋除塵煙道結構及其支座、除塵器支座設置示意圖
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