abaqus 平面剛架的案例
平面剛架的源程序
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計算結(jié)果的撓度曲線
平面梁單元的說明
局部坐標和整體坐標變換的圖示
Abaqus | 三維剛架與桁架模型分析
剛架：由梁和柱組成的結(jié)構(gòu)，各桿件主要受彎，剛架的結(jié)點主要是剛結(jié)點。剛架強調(diào)的是結(jié)構(gòu)的剛度，不一定是鋼結(jié)構(gòu)。
桁架：一種由桿件彼此在兩端用鉸鏈連接而成的結(jié)構(gòu)。桁架桿件主要承受軸向拉力或壓力，從而能充分利用材料的強度，在跨度較大時可比實腹梁節(jié)省材料，減輕自重和增大剛度。
案例一：三維鋼框架模型分析
選取梁單元創(chuàng)建部件，材料為鋼材，密度7.85E-09，楊氏模量206000，泊松比0.3，屈服應(yīng)力235，塑性應(yīng)變0，量綱選取mm級，截面形狀工字鋼。
設(shè)置一個分析步，打開幾何非線性，初始增量步設(shè)為0.001，無需定義相互作用，底端完全固定，左端中心施加200mm的位移。網(wǎng)格全局尺寸為600，采用B31兩結(jié)點空間線性梁單元。
由于工字形截面有不同的積分點位置，默認為底部翼緣的左邊，導(dǎo)致顯示的受力云圖不對稱，需在結(jié)果選項卡中設(shè)置截面點-包絡(luò)，只顯示每個截面的最大應(yīng)力。
應(yīng)力云圖不對稱
繪制左端中心結(jié)點的位移-力曲線，查看數(shù)據(jù)表可見在200mm位移時，受到267.486KN的力。
繪制左端中心結(jié)點的位移-力曲線，查看數(shù)據(jù)表可見在101.975mm位移時，受到232.295Mpa應(yīng)力，即將達到屈服應(yīng)力235Mpa。
案例二：桁架單元網(wǎng)架分析
選取桁架單元創(chuàng)建部件，材料為鋼材，密度7.85E-09，楊氏模量206000，泊松比0.3，屈服應(yīng)力235，塑性應(yīng)變0，量綱選取mm級，桁架單元截面形狀為圓形，這里選擇直徑為100mm，壁厚為3mm，計算截面積為914.203。
展開 Abaqus 三維剛架與桁架模型分析
剛架：由梁和柱組成的結(jié)構(gòu)，各桿件主要受彎，剛架的結(jié)點主要是剛結(jié)點。剛架強調(diào)的是結(jié)構(gòu)的剛度，不一定是鋼結(jié)構(gòu)。
桁架：一種由桿件彼此在兩端用鉸鏈連接而成的結(jié)構(gòu)。桁架桿件主要承受軸向拉力或壓力，從而能充分利用材料的強度，在跨度較大時可比實腹梁節(jié)省材料，減輕自重和增大剛度。
案例一：三維鋼框架模型分析
選取梁單元創(chuàng)建部件，材料為鋼材，密度7.85E-09，楊氏模量206000，泊松比0.3，屈服應(yīng)力235，塑性應(yīng)變0，量綱選取mm級，截面形狀工字鋼。
設(shè)置一個分析步，打開幾何非線性，初始增量步設(shè)為0.001，無需定義相互作用，底端完全固定，左端中心施加200mm的位移。網(wǎng)格全局尺寸為600，采用B31兩結(jié)點空間線性梁單元。
由于工字形截面有不同的積分點位置，默認為底部翼緣的左邊，導(dǎo)致顯示的受力云圖不對稱，需在結(jié)果選項卡中設(shè)置截面點-包絡(luò)，只顯示每個截面的最大應(yīng)力。
應(yīng)力云圖不對稱
繪制左端中心結(jié)點的位移-力曲線，查看數(shù)據(jù)表可見在200mm位移時，受到267.486KN的力。
繪制左端中心結(jié)點的位移-力曲線，查看數(shù)據(jù)表可見在101.975mm位移時，受到232.295Mpa應(yīng)力，即將達到屈服應(yīng)力235Mpa。
案例二：桁架單元網(wǎng)架分析
選取桁架單元創(chuàng)建部件，材料為鋼材，密度7.85E-09，楊氏模量206000，泊松比0.3，屈服應(yīng)力235，塑性應(yīng)變0，量綱選取mm級，桁架單元截面形狀為圓形，這里選擇直徑為100mm，壁厚為3mm，計算截面積為914.203。
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(jié)果如下圖所示。
6 小結(jié)
上述軟件用的算法申請了發(fā)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(fù)性、復(fù)雜性數(shù)據(jù)處理等工作痛點。
2021年8月24日于西昌衛(wèi)星發(fā)射中心
ABAQUS UEL - 損傷材料本構(gòu)簡單應(yīng)用于4節(jié)點平面單元 ￥300
利用ABAQUS自定義單元子程序，既可以開發(fā)新的單元，同時也可以定義新的材料本構(gòu)模型。本文以損傷模型簡單應(yīng)用于4節(jié)點平面單元為案例，介紹ABAQUS UEL的開發(fā)和使用。
如上圖所示，該單元包含4個節(jié)點，每個節(jié)點有兩個自由度，分別在水平（X）和垂直（Y）方向運動。節(jié)點1的兩個自由度被固定，節(jié)點4的水平自由度被固定，節(jié)點2的垂直自由度被固定。節(jié)點3和節(jié)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(jié)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(shè)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(yīng)的力-時間關(guān)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(gòu)簡單應(yīng)用于4節(jié)點平面單元 - 知乎 (zhihu.com)
相對應(yīng)的UEL代碼和input文件在付費內(nèi)容中，
展開 SolidWorks平面模型導(dǎo)入ABAQUS建立軸對稱模型
（3）有了螺栓截面的草圖，接下來應(yīng)用曲面工具中的平面工具按鈕，為螺栓零件區(qū)域建立截面模型。
圖5
如圖5所示，利用平面工具，根據(jù)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(yīng)的截面實體列表。
圖6
重復(fù)新建草圖→平面工具過程完成全部6個零件截面建模，結(jié)果如圖6。最后可以隱藏草圖1，使得圖形區(qū)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(dǎo)入使用。
（4）如圖7所示，在ABAQUS中作為裝配導(dǎo)入Parasolid文件。在ABAQUS中自動創(chuàng)建了6個零件實例，這樣就可以為每個零件實例劃分網(wǎng)格和賦予材料、建立零件之間的接觸關(guān)系，然后加載分析。
ABAQUS導(dǎo)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(yù)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(yù)緊力等），完善模型后進行分析，結(jié)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(xué)習(xí)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(dǎo)入時注意，要進行接觸分析需要從裝配位置右鍵導(dǎo)入；還需注意默認導(dǎo)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 UEL-梯度損傷模型應(yīng)用于4節(jié)點平面單元 ￥600
本文詳細介紹了如何將梯度損傷模型應(yīng)用于4節(jié)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(fā)。筆者利用UEL開發(fā)4節(jié)點平面單元，其邊界條件如下圖所示。其中，節(jié)點1的X、Y方向被限制住，節(jié)點2的Y方向被限制，節(jié)點4的X方向被限制，節(jié)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(jié)點除了X和Y方向的位移，還帶有非局部應(yīng)變（nonlocal strain）。
單個單元模型，
多個單元模型，
具體內(nèi)容可參見知乎文章：
ABAQUS UEL-梯度損傷模型應(yīng)用于4節(jié)點平面單元 - 知乎 (zhihu.com)
相應(yīng)的input文件和uel代碼付費可見，
展開 abaqus中平面應(yīng)力應(yīng)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(yīng)力應(yīng)變厚度的對切削力的影響結(jié)果
以上為設(shè)定值為1的情況
Abaqus中平面應(yīng)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(jié)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(yīng)力單元高斯積分點的順序為：
展開 基于abaqus的鋼筋混凝土平面框架倒塌性能分析 ￥100
<p>結(jié)構(gòu)在遭遇偶然突發(fā)事件后， 不可避免的會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部破壞或者損傷， 如果剩余結(jié)構(gòu)不能有效的承擔結(jié)構(gòu)初始破壞和損傷造成的內(nèi)力變化， 剩余結(jié)構(gòu)就會發(fā)生進一步破壞， 造成多米諾骨牌式的連鎖反應(yīng)，從而造成大范圍嚴重破壞乃至倒塌，這就是通常所說的連續(xù)倒塌。附件中只有一個cae有限元模型。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201905/597ca43812cb414e98ab1fd96e276a82.jpg" alt="2019-05-07_105121.jpg"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201905/77bbfce9cdc84985b02d22088e6933bc.jpg" alt="2019-05-07_105131.jpg"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201905/5dd8c1f0916b47cab1cbf1df2992706f.jpg" alt="2019-05-07_105149.jpg"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201905/984ad184d1ba41209ee701b4d0aec1de.jpg" alt="2019-05-07_105208.jpg"></p><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201905/48d8ca94aa6e42768f67ad19803e150b.jpg" alt="2019-05-07_105234.jpg"></p><p><img src="https://img.jishulink.com
展開 基于ABAQUS的UEL子程序定義4節(jié)點平面應(yīng)變等參單元的剛度問題
摘要：
采用基于ABAQUS的UEL子程序開發(fā)4節(jié)點平面應(yīng)變等參單元，采用雙線性形函數(shù)，4點高斯積分，本構(gòu)關(guān)系為線彈性各向同性材料，得到的單元剛度矩陣和ABABUS自帶的CPE4單元的單元剛度矩陣（剛度矩陣輸出方式為*element matrix output, elset= ALLE, stiffness=yes, OUTPUT FILE=USER DEFINED）不同；對比ANSYS的單元剛度矩陣，結(jié)果顯示兩者也不相同。問題出在哪里呢？本文檔將對此問題進行回答。
本文可以作為ABAQUS高級子程序UEL的入門級教程，做UEL的應(yīng)該關(guān)注下！
基于ABAQUS的UEL子程序定義4節(jié)點平面應(yīng)變等參單元的剛度問題（技術(shù)鄰 藍牙）.pdf
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針對平面應(yīng)力問題的YLD2000-2D屈服準則及其在ABAQUS中UMAT子程序的實現(xiàn)
Barlat在2003年提出了專門針對平面應(yīng)力問題的各向異性屈服準則，該屈服準則對于各向異性材料具有很高的精度，得到了廣泛的應(yīng)用。
YLD2000-2D屈服面示意圖
Yld2000-2d屈服準則由下式給出
其中
矩陣X′和X″的元素分別由柯西應(yīng)力的下列線性變換獲得
L′和L″的分量由下式求得
積分算法采用徑向返回算法，該方法是穩(wěn)健和精確的。
當彈性試算超出屈服面時，則需要進行塑性修正
使其滿足
公式9可以通過牛頓法進行迭代求解。
計算的應(yīng)力應(yīng)變曲線如下圖所示
B, F. Barlat A , et al. "Plane stress yield function for aluminum alloy sheets—part 1: theory." International Journal of Plasticity 19. 9(2003):1297-1319.
王海波, 萬敏, 閻昱,等. 屈服準則在有限元軟件中實現(xiàn)的正確性驗證[J]. 固體力學(xué)學(xué)報, 2010, 031(002):173-180.
最后，有需要歡迎通過微信公眾號聯(lián)系我們。
微信公眾號：320科技工作室。
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