abaqus扭轉載荷的案例
Abaqus扭轉仿真案例講解
Abaqus扭轉仿真案例講解
用ABAQUS軟件分析扭轉問題
1、引言
在處理扭轉問題時，常規的計算方法，往往會伴隨一些假設，這會降低了結果的準確程度。根據有限元理論，使用有限元軟件求解扭轉問題會大大提高求解的精確度，特別是對復雜的結構，效果更為明顯。本文以橡膠產品為例，討論的在ABAQUS軟件中，如何正確完成扭轉分析，并提取需要的分析結果。
2、問題描述
受扭轉件結構由鋼筒和橡膠筒組成，產品尺寸如圖1所示。
圖1產品結構簡圖
3、有限元建模
加載時內芯固定，在外圈施加扭轉位移。根據產品的CAD結構建立有限元模型如圖2所示：
圖2產品有限元模型圖
4、材料性質定義
鋼：彈性模量EX=2×105MPa，泊松比μ=0.3
橡膠：橡膠是一種超彈性材料，對于超彈性材料，不用楊氏模量和泊松比，而用應變勢能（U）來表達應力—應變關系。ABAQUS軟件中有兩種應變勢能可利用，分別是多項式模型和奧根（Ogden）模型，本例中使用多項式模型，表達式如下：
式中：U—應變勢能，Jel—彈性體積比；I1、I2—應變不變量；Di—定義材料的壓縮性；Cij—Rinvlin系數。本例中取N=1，以橡膠材料的單軸拉伸，單軸壓縮和平面剪切實驗數據為依據，并考慮到橡膠的不可壓縮性，輸入方程系數值：C01=0.36，C10=0.09，D1=0
注意事項: 橡膠的特性錯綜復雜，材料特性和幾何特性均呈非線性變化的。如果要準確預測模型中發生變形或應變部分的行為，那么提供的試驗數據的范圍要涵蓋計算模型中可能會出現的變形狀態和應變范圍。
5、加載求解
加載時，內鋼筒的內套固定，即UX=UY=UZ=0,將外鋼筒的最外層結點的坐標系定義為柱坐標系。在此柱坐標系中施加扭轉載荷。
展開 基于ANSA與ABAQUS的橡皮筋扭轉扇葉簡單實例
基于ANSA與ABAQUS的橡皮筋扭轉扇葉簡單實例
ABAQUS C30混凝土短柱扭轉仿真
最近做了混凝土短柱的扭轉案例，需要的可以下載。
Torsion column.rar
基于ABAQUS海底滑坡模擬過程中海底載荷（泥線處海水對海底泥線的載荷）如何施加？ ￥3
利用ABAQUS進行海底滑坡或海底沉降或滑坡模擬過程中，如果海底是水平的，則該載荷很容易添加，如果海底存在一定的坡度，則不同位置處海底載荷不相等，那么就需要利用一定的手段進行施加。
本貼內容就針對該問題為初學者進行解惑。入門ABAQUS高級使用者請繞路
如果假設模型模擬參數如下：
①尺寸：長250m，深125m，最淺處水深200m
那么海底泥線處載荷如何施加呢？
ABAQUS中橢圓形移動載荷DLOAD和UTRACLOAD子程序詳解：從定義到實現 ￥288
圖5 切向載荷分布
3、子程序DLOAD和UTRACLOAD編程實現
確定好法向和切向移動載荷分布后，利用FORTRAN編寫DLOAD和UTRACLOAD用戶子程序，實現法向和切向移動載荷施加，載荷施加在滾動接觸體表面（以圖6所示的鋼軌踏面施加移動載荷為例）。
圖6 鋼軌表面施加法向和切向移動載荷
3.1 法向移動載荷實現DLOAD
DLOAD子程序是ABAQUS中定義體載荷、面載荷、線載荷等的一種接口，通過Fortran代碼自定義每個積分點上的載荷值。DLOAD適用于定義在單元上的載荷（如壓力、密度效應等）；可以利用時間（TIME(1)）、空間坐標（COORD）、元素編號等信息，來定義移動的載荷區域或強度，主要用于法向載荷的模擬。
展開 abaqus中的載荷類型
所有分析類型中，只要有載荷，就會隨之產生位移、應變、應力。這四個量，只要有一個產生，就會隨之產生另外三種，用數學公式表示他們之間關系的研究被稱為材料力學，而有限元法則是通過載荷得到位移和應變，再根據以上求解應力。因此，載荷類型必須要明確，下文對此作了說明。
想要第一時間得到abaqus相關的小技巧？加我公眾號，“abaqus慢慢來”
Abaqus移動載荷 ￥25
ABAQUS——DLOAD和VDLOAD子程序應用（移動載荷隱式和顯示）
ABAQUS創建螺栓載荷
螺栓載荷建立緊固力或長度調整模型，如圖所示，容器A是由螺栓預緊力壓在蓋子上來密封的，中間有一墊子。
ABAQUS可以在第一個分析步中施加螺栓載荷來建立緊固螺栓內的拉力，方式是集中力或規定長度的改變，可以在螺栓橫截面上施加載荷。后續分析步中可以防止螺栓長度的進一步改變，以使相對于裝配件內的其他載荷，螺栓是作為標準的變形組件存在。
當創建螺栓載荷，必須指定：定義螺栓橫截面的面ABAQUS/CAE中螺栓載荷施加在橫截面上。該面必須切斷螺栓幾何。ABAQUS/CAE 在該位置創建一個“內部”面。如果是內部創建的或導入的螺栓實例，通常將螺栓在需要的位置分割開是很必要的。如圖。
如果是一個孤立網格，必須通過選擇單元面來定義橫截面。如圖
注意：只可以施加螺栓載荷在三維實體、二維實體和三維線框上。不支持二維和軸對稱線框。 螺栓軸線 如果定義螺栓載荷在一實體區域上，必須選擇基準軸或基準坐標系的一個軸來定義螺栓軸線(如果不是垂直于橫截面)。如果在線框區域定義螺栓載荷，螺栓軸線總是被假定為橫截面處的線框切向。ABAQUS/CAE使用定義的橫截面和螺栓軸線來定義預緊截面數據，還有一個預緊參考節點。 施加載荷的方法 當創建螺栓載荷時，必須選擇下列方法之一：[url=](1)施加力在螺栓上。該方法創建緊固螺栓來承受指定載荷。(2)調整螺栓長度。該方法創建緊固螺栓直到其自由長度由指定值改變。(3)固定螺栓的當前長度。該方法僅當已經在第一個分析步中創建了螺栓而且當前正在隨后的分析步中編輯它才可用。該方法允許螺栓長度保持不變以使螺栓中的力根據模型的響應來改變。所選方法的大小 如果施加力給螺栓，必須輸入力的大小；如果調整螺栓長度，必須輸入長度改變值。只可以在第一個分析步創建螺栓載荷，但可以在隨后分析步中更改載荷方法或載荷大小。
展開 abaqus自定義載荷子程序------Dload使用
abaqus子程序Dload的主要作用：
（1）可用于定義作為位置、時間、單元編號、被加載積分點數量等的函數分布載荷大小的變化。
（2）在應力分析期間，將在每個基于單元或基于表面的非均勻分布載荷定義的載荷積分點處調用；
（3）將在每個積分點調用，以計算承受不均勻荷載類型PENU和PINU的管道元件的有效軸向力ESF1；
（4）不能在基于模態的程序中用于描述負載的時間變化；并且忽略可能與相關聯的階躍定義或非均勻分布負載定義一起出現的任何幅度參考。
子程序接口界面
SUBROUTINE DLOAD(F,KSTEP,KINC,TIME,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,
1 COORDS,JLTYP,SNAME)
C
INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'
C
DIMENSION TIME(2), COORDS (3)
CHARACTER*80 SNAME
user coding to define F
RETURN
END
待定義變量
F：分布載荷的大小。表面載荷的單位為FL?2，體力的單位為FL?3。F將作為基于單元或基于表面的分布式載荷定義的一部分指定的載荷大小傳遞到例程中。如果未定義大小，F將作為零傳入。對于使用修正Riks法（靜態應力分析）的靜態分析，F必須定義為荷載比例系數λ的函數。分布式負載大小不可用于輸出目的。
用于傳遞信息的變量
KSTEP：Step 編號
KINC：增量數
TIME(1)：當前分析步對應的當前時間
TIME(2)：所有分析步對應的當前時間
NOEL：單元編號
NPT：根據荷載類型，構件內或構件表面上的荷載積分點編號。
展開 ABAQUS熱傳導邊界及載荷介紹
ABAQUS作為先進的非線性有限元分析軟件，可以用來分析大規模的復雜多組件模型的傳熱問題。純熱傳遞分析在Abaqus/Standard中完成，耦合響應在Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit中完成。在ABAQUS/Standard中，熱傳導分析的執行是通過將幾何體離散成擴散熱傳導單元，并且使用*HEAT TRANSFER過程選項完成熱傳導計算。
ABAQUS進行熱傳導分析時，提供以下幾種邊界條件和熱載荷：
1、在某些節點上預設溫度，使用*BOUNDARY，自由度為11的值進行預設溫度定義；
對于預設溫度的定義，可以進行溫度值固定以及隨幅值曲線變化的溫度，其定義方法與一般邊界條件的定義方法類似，CAE界面的定義方法如下圖。
2、在某些節點或者表面或體積內設置生熱率q，使用*CFLUX，*DFLUX，*DSFLUX進行定義；
生熱率的定義可以定義固定值或隨幅值曲線變化的值。分布熱流量通過*DFLUX和*DSFLUX施加，*DFLUX可以施加在面或體上，*DSFLUX只能施加在面上。
CAE界面的定義方法如下圖：
3、在某些節點或表面上的定義薄膜條件，使用*CFILM，*FILM，*SFILM；
熱傳導中，自由表面與緊鄰流體之間的對流是最常見的薄膜條件。*CFILM施加在節點上。*FILM二維情況下施加在單邊上，三維情況下施加在單元面上。*SFILM施加在面上。
4、在某些節點或表面設定敷設條件，使用*CRADIATE，*RADIATE，*SRADIATE；
*CRADIATE施加在節點上，*RADIATE施加在單元上，*SRADIATE施加在面上。定義輻射邊界條件需要定義Stefan-Boltzmann常數和絕對零度。
展開 
abaqus自定義載荷子程序------Dload使用 ￥29.9
abaqus子程序Dload的主要作用：
（1）可用于定義作為位置、時間、單元編號、被加載積分點數量等的函數分布載荷大小的變化。
（2）在應力分析期間，將在每個基于單元或基于表面的非均勻分布載荷定義的載荷積分點處調用；
（3）將在每個積分點調用，以計算承受不均勻荷載類型PENU和PINU的管道元件的有效軸向力ESF1；
（4）不能在基于模態的程序中用于描述負載的時間變化；并且忽略可能與相關聯的階躍定義或非均勻分布負載定義一起出現的任何幅度參考。
子程序接口界面
SUBROUTINE DLOAD(F,KSTEP,KINC,TIME,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,
1 COORDS,JLTYP,SNAME)
C
INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'
C
DIMENSION TIME(2), COORDS (3)
CHARACTER*80 SNAME
user coding to define F
RETURN
END
待定義變量
F：分布載荷的大小。表面載荷的單位為FL?2，體力的單位為FL?3。F將作為基于單元或基于表面的分布式載荷定義的一部分指定的載荷大小傳遞到例程中。如果未定義大小，F將作為零傳入。對于使用修正Riks法（靜態應力分析）的靜態分析，F必須定義為荷載比例系數λ的函數。分布式負載大小不可用于輸出目的。
用于傳遞信息的變量
KSTEP：Step 編號
KINC：增量數
TIME(1)：當前分析步對應的當前時間
TIME(2)：所有分析步對應的當前時間
NOEL：單元編號
NPT：根據荷載類型，構件內或構件表面上的荷載積分點編號。
展開 使用Abaqus創建螺栓載荷的方法
1)理解螺栓載荷
螺栓載荷建立緊固力或長度調整模型，如圖9所示，容器A是由螺栓預緊力壓在蓋子上來密封的，中間有一墊子。
可以在第一個分析步中施加螺栓載荷來建立緊固螺栓內的拉力，方式是集中力或規定長度的改變，可以在螺栓橫截面上施加載荷。后續分析步中可以防止螺栓長度的進一步改變，以使相對于裝配件內的其他載荷，螺栓是作為標準的變形組件存在。
當創建螺栓載荷，必須指定：
定義螺栓橫截面的面
ABAQUS/CAE施加螺栓載荷在橫截面上。該面必須切斷螺栓幾何。ABAQUS/CAE 在該位置創建一個“內部”面。
如果你正面對內部創建的或導入的螺栓實例，通常將螺栓在需要的位置分割開是很必要的。如圖10。
如果你正面對一個孤立網格，必須通過選擇單元面來定義橫截面。如圖11。
注意：只可以施加螺栓載荷在三維實體、二維實體和三維線框上。不支持二維和軸對稱線框。
螺栓軸線
如果定義螺栓載荷在一實體區域上，必須選擇基準軸或基準坐標系的一個軸來定義螺栓軸線(如果不是垂直于橫截面)。如果在線框區域定義螺栓載荷，螺栓軸線總是被假定為橫截面處的線框切向。
ABAQUS/CAE使用定義的橫截面和螺栓軸線來定義預緊截面數據，還有一個預緊參考節點。
施加載荷的方法
當創建螺栓載荷，必須選擇下列方法之一：
l 施加力在螺栓上。該方法創建緊固螺栓來承受指定載荷。
l 調整螺栓長度。該方法創建緊固螺栓直到其自由長度由指定值改變。
l 固定螺栓的當前長度。該方法僅當已經在第一個分析步中創建了螺栓而且當前正在隨后的分析步中編輯它才可用。該方法允許螺栓長度保持不變以使螺栓中的力根據模型的響應來改變。
所選方法的大小
如果施加力給螺栓，必須輸入力的大小；如果調整螺栓長度，必須輸入長度改變值。
展開 【轉】使用Abaqus創建螺栓載荷的方法
1)理解螺栓載荷
螺栓載荷建立緊固力或長度調整模型，如圖9所示，容器A是由螺栓預緊力壓在蓋子上來密封的，中間有一墊子。
可以在第一個分析步中施加螺栓載荷來建立緊固螺栓內的拉力，方式是集中力或規定長度的改變，可以在螺栓橫截面上施加載荷。后續分析步中可以防止螺栓長度的進一步改變，以使相對于裝配件內的其他載荷，螺栓是作為標準的變形組件存在。
當創建螺栓載荷，必須指定：
定義螺栓橫截面的面
ABAQUS/CAE施加螺栓載荷在橫截面上。該面必須切斷螺栓幾何。ABAQUS/CAE 在該位置創建一個“內部”面。
如果你正面對內部創建的或導入的螺栓實例，通常將螺栓在需要的位置分割開是很必要的。如圖10。
如果你正面對一個孤立網格，必須通過選擇單元面來定義橫截面。如圖11。
注意：只可以施加螺栓載荷在三維實體、二維實體和三維線框上。不支持二維和軸對稱線框。
螺栓軸線
如果定義螺栓載荷在一實體區域上，必須選擇基準軸或基準坐標系的一個軸來定義螺栓軸線(如果不是垂直于橫截面)。如果在線框區域定義螺栓載荷，螺栓軸線總是被假定為橫截面處的線框切向。
ABAQUS/CAE使用定義的橫截面和螺栓軸線來定義預緊截面數據，還有一個預緊參考節點。
施加載荷的方法
當創建螺栓載荷，必須選擇下列方法之一：
l 施加力在螺栓上。該方法創建緊固螺栓來承受指定載荷。
l 調整螺栓長度。該方法創建緊固螺栓直到其自由長度由指定值改變。
l 固定螺栓的當前長度。該方法僅當已經在第一個分析步中創建了螺栓而且當前正在隨后的分析步中編輯它才可用。該方法允許螺栓長度保持不變以使螺栓中的力根據模型的響應來改變。
所選方法的大小
如果施加力給螺栓，必須輸入力的大小；如果調整螺栓長度，必須輸入長度改變值。
展開 Abaqus/CAE中定義與深度相關的載荷
在使用有限元分析時，有時候會遇到與深度相關的載荷，如：靜水壓力、地應力等。Abaqus/CAE提供了直接定義這兩種載荷的方式，下面通過簡單的例子介紹如何操作以及使用中應該注意到問題。
靜水壓力載荷的定義
假設高100M的壓力容器，需在其內部定義靜水壓力，如下圖1：
圖1 高100M的壓力容器內部施加靜水壓力
靜水壓力在Pressure下定義，分布形式選擇Hydrostatic。根據壓力的計算公式：p=ρgh，得知最深出的水壓為980000Pa。還需要定義零水位高度坐標值（Zero pressure height）和水位最深高度坐標值（Reference pressure height），這里分別輸入100和0。如下圖2所示。
圖2 靜水壓力的施加
進行簡單的計算后，發現壓力云圖如下，靜水壓力分布和預期的完全不一樣。
圖3 靜水壓力云圖
問題出在什么地方呢？這是因為Abaqus默認深度在Z軸方向上，而我們在建模時，將深度方向放在了Y軸方向，如圖1。
將深度方向放在Z軸方向上后重新計算，得到的靜水壓力分布如下：
圖4 深度方向放在Z軸（左）以及靜水壓力云圖（右）
注意到筒底的靜水壓力接近于980000Pa，筒頂的靜水壓力也不是0Pa。這是因為云圖中的數值來源于單元的積分點，而不是節點。
靜水壓力也能用于2D模型，只是需要注意到是，此時，深度方向在Y軸方向。
地應力的施加
Abaqus/CAE中施加地應力時，需要在預定義場中定義，如下圖5所示，載荷類型為Geostatic。
圖5 地應力的施加
需要定義的參數：第一點的深度坐標值與對應的垂直應力；第二點的深度坐標值與對應的垂直應力；兩方向的側向土壓力系數。
展開 