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Abaqus技巧之變截面梁單元 附使用ABAQUS 生成纖維梁截面下載
變截面梁單元在工程設計中經常使用,例如建筑結構中的懸挑梁就經常采用根部截面大而端部截面小的梁,在一些高聳結構如煙囪,旗桿等,變截面梁也極為常見。
在通用有限元abaqus中,實際上是存在變截面梁單元的,只是其定義方式較為隱蔽而不易被發現,本文給出在abaqus中定義采用變截面梁單元的定義方法。
(1)分別定義變截面梁兩端的profile
(2)建立梁section,選擇截面積分為before analysi,然后選擇截面沿長度變化為Tapered,接著指定start 端和 end 端的profile,并輸入相應的材料屬性。(如果是B31和B32單元需要定義橫向剪切剛度,一般在1e10左右數量級,也可參考幫助文檔的公式進行具體計算,如果需要輸出梁截面的應力,則還需要定義output points坐標作為應力輸出的位置)
其他按照普通梁單元的方式進行定義即可,以上就是定義變截面梁單元的具體步驟,使用變截面梁單元需要注意以下幾點:
(a)即使是變截面梁單元首端和末端截面不能相差太大,如果兩端面積或者慣性矩之比大于10.0,則軟件會報錯表明截面相差太大。
(b)變截面梁單元截面剛度積分只能基于變形前積分。
(c)對于一個幾何梁被劃分為多個梁單元的情況下,需要對每個梁單元分別指定不同的section,如果只定義整個幾何梁的首端和末端,可能會使得實際的梁截面是“鋸齒形”,如下圖所示:
下載地址:使用ABAQUS 生成纖維梁截面
展開 【軟件使用】Abaqus技巧之變截面梁單元
變截面梁單元在工程設計中經常使用,例如建筑結構中的懸挑梁就經常采用根部截面大而端部截面小的梁,在一些高聳結構如煙囪,旗桿等,變截面梁也極為常見。
在通用有限元abaqus中,實際上是存在變截面梁單元的,只是其定義方式較為隱蔽而不易被發現,本文給出在abaqus中定義采用變截面梁單元的定義方法。
(1)分別定義變截面梁兩端的profile
(2)建立梁section,選擇截面積分為before analysi,然后選擇截面沿長度變化為Tapered,接著指定start 端和 end 端的profile,并輸入相應的材料屬性。(如果是B31和B32單元需要定義橫向剪切剛度,一般在1e10左右數量級,也可參考幫助文檔的公式進行具體計算,如果需要輸出梁截面的應力,則還需要定義output points坐標作為應力輸出的位置)
其他按照普通梁單元的方式進行定義即可,以上就是定義變截面梁單元的具體步驟,使用變截面梁單元需要注意以下幾點:
(a)即使是變截面梁單元首端和末端截面不能相差太大,如果兩端面積或者慣性矩之比大于10.0,則軟件會報錯表明截面相差太大。
(b)變截面梁單元截面剛度積分只能基于變形前積分。
(c)對于一個幾何梁被劃分為多個梁單元的情況下,需要對每個梁單元分別指定不同的section,如果只定義整個幾何梁的首端和末端,可能會使得實際的梁截面是“鋸齒形”,如下圖所示:
以上,就是abaqus中變截面梁單元的定義,具體操作視頻可關注公眾號 有限元術 查看
展開 abaqus變截面H型鋼怎么建模
有沒有大佬可以提供一個連續變截面H型鋼或者變截面梁之類的建模視頻?謝謝
《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]。
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ABAQUS橡膠支座:考慮橡膠支座可變摩擦力的大跨度連續梁橋增量動力分析
主梁采用單箱單室變截面,橋面寬度為9.0m。主梁兩端設置橋臺,橋墩采用雙柱式薄壁箱形截面,其整體結構示意如圖1所示。主梁及橋墩采用C60混凝土,全橋鋼筋采用HRB400。根據橋梁在恒載作用下分配到每個支座的重力選用支座型號,中支座采用GPZ8SX支座,邊支座采用GPZ2SX型支座,支座的力學性能如表1所示。
(a)整體結構示意圖
(b)主梁截面
(c)主墩截面
圖1 連續梁橋結構示意
表1 支座力學性能
主梁的頂底板、腹板和橫隔板采用多層殼體單元模擬,主梁配筋采用截面積分層的形式。橋墩采用考慮三維變形的B31梁單元,采用截面積分點來模擬橋墩中的鋼筋,如圖2所示。其材料本構見圖3,包括:(1)橋墩的C60混凝土,其本構模型考慮了混凝土強度和剛度的退化,忽略不計混凝土的拉應力,(2)普通鋼筋HRB400采用遵循隨動硬化的Clough模型,能較好地再現鋼筋混凝土構件在循環變形作用下的捏攏效應。
圖 2 連續梁橋的ABAQUS數值模型
(a) C60混凝土
(b) HRB400鋼筋
圖3 材料本構
支座采用雙線性支座模型和可變摩擦支座模型,如圖4所示。在圖4(b)中,可變摩擦支座模型采用僅受壓的數學模型來模擬支座豎向力-位移關系。在水平方向上,摩擦力隨豎向力的變化而變化,其力學計算表達式見下式,其中FH(t)為水平摩擦力,μ為摩擦系數,W(t)為垂直力,DH為滑動位移。
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