abaqus圓柱壓頭的案例
基于ABAQUS圓壓頭與平板的接觸分析 ￥10
本案例主要是在ABAQUS中完成整個圓壓頭與平板的接觸分析，通過本案例的學習幾乎可具備使用ABAQUS分析一般的工程應用。下一個案例就是同樣對圓壓頭與平板的接觸分析，采用的軟件是Hyperworks+ABAQUS，前處理是在Hyperworks中完成，求解計算在ABAQUS中完成。
ANSYS與ABAQUS比較之實例4---圓壓頭與平板的接觸分析2
（14）查看變形，變形最大值為0.17534mm
（15）查看應力，應力最大值為902.81MPa
4.Abaqus與ANSYS的結果分析及討論
（1）從收斂上看，二者都能快速收斂；
（2）從結果上看，由上篇在ABAQUS中計算得出的應力為606.5MPa，而在ANSYS中得出的應力為902.81MPa，ANSYS計算的米塞斯應力是ABAQUS計算的米塞斯應力的1.5倍，這相對誤差是比較大的，至于哪個軟件計算的值更接近真實應力，此時無法比較，因為材料已經(jīng)屈服，除非設置材料的塑性行為，且與實驗做比較才知道誰更接近真實值，有興趣的朋友可以對比下。
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【李祖吉】
來源：宋博士的博客，版權歸作者所有。
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實例4---圓壓頭與平板的接觸分析1
本文是ANSYS與ABAQUS比較之系列篇，本文是第四篇，關注的是在接觸分析方面二者的異同。
由于分析比較復雜，該比較分為兩篇來說明。本篇1是使用ABAQUS進行求解的過程，下篇2則是用ANSYS求解的過程，比較的結果將在下篇2中給出。
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【問題描述】
一半徑為10mm的圓形薄片，壓在一90mm*30mm的矩形板頂邊中間。在圓片上施加一個6KN的集中力，使得圓片壓在矩形板上，現(xiàn)在要求分析模型的受力狀態(tài)。
已知：矩形板材料為鋼材，彈性模量為210GPA,泊松比為0.3；圓形薄片相當剛硬，可以看做是剛體；在圓片和矩形板之間沒有摩擦。
（該問題來自于張建華，丁磊的《ABAQUS基礎入門與案例精選》，電子工業(yè)出版社，2012.6）
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【ABAQUS6.14的求解要點】
本問題是一個靜力學問題，而且屬于一個平面應力問題，對于板使用平面應力單元，對于圓形薄片則使用解析剛體。
該問題還是一個接觸分析問題，它是非線性問題的一種。對于接觸設置為無摩擦的接觸。
由于結構關于Y軸對稱，為了提高計算效率，可以進一步只取右半邊來分析。
為了保證接觸收斂，在加載時，使用兩個分析步，第一個分析步加載10N，第二個分析步加載到6KN。
【ABAQUS6.14的求解過程】
1 創(chuàng)建部件
本步驟要創(chuàng)建圓形薄片和矩形板，由于對稱，都只創(chuàng)建一一半。
對于圓形薄片，使用解析剛體，以表達其不可變形的效果。
展開 在ABAQUS中基于圓柱坐標系設置關于坐標函數(shù)的表面力（keyword 曲面加載,圓柱坐標,面力）
例如下圖所示，受Y方向某拉力作用，各點應力狀態(tài)為：
在圓孔中心位置建立圓柱坐標系，該應力狀態(tài)在圓柱坐標系下的公式為：
在這種情況下反推物理量，需要對曲面施加基于圓柱坐標系的面力。
案例如下：在圓弧面基于圓柱坐標系施加等效于單向應力狀態(tài)的面力。
加載前先建立圓柱坐標系（注意R軸方向為0度位置，T軸方向為角度增大方向，示意圖見文后的加載圖）
具體設置方法為：Load>Create Load>Mechanical>surface traction
選中中間曲面后，先設置徑向力，按以下參數(shù)設置：
Distribution：應力分配，點擊后面的f(x)創(chuàng)建一個基于圓柱坐標系的表達式，Local system 要選擇圓柱坐標系，Th為角度變量。
Traction：選擇General，為一般力。
Vector：點擊選擇圖標后，依次選擇（0，0，0） （-1，0，0） ，坐標選擇建立的圓柱坐標系。
注：面力方向矢量是基于所選坐標系，（-1，0，0）就是沿圓柱坐標系下的R軸反向。
Magnitude：選擇應力大小為1。
然后在創(chuàng)建一個Load,設置切向力，如下圖所示，也是基于圓柱坐標系。
再創(chuàng)建一個Load，在整體坐標系下對兩側的平面施加Y方向的面力，大小為1，同時對后面的面施加全約束。
最后加載形式為下圖所示：
求解結果如下圖：
大部分位置應力在0.99~1.01之間，為單向應力狀態(tài)，加載方式正確。
本問題的關鍵是面力的方向問題，在選擇面力的方向矢量時，是基于所選坐標系。對于圓柱坐標系，切向力矢量為（0，-1，0）時，即力的方向只沿著theta的反方向。
展開 
基于abaqus的三維幾何體建模插件(線條/圓柱/橢球/球體)--Abaqus Geometry
Abaqus Geometry插件
1. Wire Geom模塊
Wire Geom模塊：在長方體內部創(chuàng)建線幾何，可控制線條的長度范圍和兩線條之間的最小距離。
Wire Geom模塊用戶輸入界面如下：
圖1.1 Wire Geom模塊用戶界面
2. Cylinder Geom模塊
Cylinder Geom模塊包括：在長方體內部創(chuàng)建圓柱，可控制圓柱的長度范圍、半徑及圓柱之間的最小距離。
Cylinder Geom模塊生成長方體邊界模型的用戶輸入界面如下：
圖2.1 Cylinder Geom模塊用戶輸入界面
3. Ellipsoid Geom模塊
Ellipsoid Geom模塊：在長方體內部創(chuàng)建橢球，可控制橢球的長短軸和橢球之間的最小距離。
Ellipsoid Geom模塊生成長方體邊界模型的用戶輸入界面如下：
圖3.1 Ellipsoid Geom模塊用戶輸入界面
4. Sphere Geom模塊
Sphere Geom模塊：在長方體內部創(chuàng)建橢球，可控球的半徑和球之間的最小距離。
Sphere Geom模塊生成長方體邊界模型的用戶輸入界面如下：
圖4.1 Sphere Geom模塊用戶輸入界面
5. 模型示例
插件可生成模型類型如下：
圖(a) 線條模型
圖(b) 橢球模型
圖(c) 橢球嵌入模型
圖(d) 橢球切割模型
圖5.1 模型示例
如有需要歡迎通過微信公眾號或者V聯(lián)系我們.
公眾號: 320科技工作室
VX: CAE320
展開 雙向流固聲耦合圓柱體入水（STAR-CCM+&abaqus） ￥1300
因此，以平頭圓柱體為例，本案例運用STAR-CCM+&abaqus對圓柱體入水100m/s過程進行模擬，得到了結構入水過程中周圍流場和自身響應變化。
適用領域：航行體入水沖擊，船舶砰擊，海洋結構物漂浮等領域。ST
abaqus的三維幾何體建模插件(線條/圓柱/橢球/球體)--Abaqus Geometry 2.0
圖2.1 三維纖維填充模塊
2.2 圓柱骨料填充模塊
用于在長方體邊界內隨機填充圓柱骨料，可控制骨料長度在某一范圍內變化，同時可控制圓柱骨料間的最小間距。
圖2.1 三維圓柱骨料填充模塊
2.3 橢球骨料填充模塊
用于在長方體邊界內隨機填充橢球骨料，可控制橢球骨料間的最小間距。
圖2.2 三維橢球骨料填充模塊
2.4 球體骨料填充模塊
2.3.1 長方體邊界球體骨料填充模塊
用于在長方體邊界內填充球體骨料，支持指定球體骨料尺寸范圍，并可控制球體骨料間的最小間距。
圖2.3 三維球體骨料填充模塊(長方體邊界)
2.3.2 圓柱邊界球體骨料填充模塊
用于在圓柱邊界內填充球體骨料，支持指定球體骨料尺寸范圍，并可控制球體骨料間的最小間距。
圖2.4 三維球體骨料填充模塊(圓柱邊界)
2.3.3 雙層球體骨料填充模塊
用于在長方體邊界內填充雙層球體骨料，每一種尺寸骨料可帶一個偏置層（如指定0，則表示不附加偏置層）。
圖2.5 三維雙層球體骨料填充模塊
2.4 梯度球體骨料填充模塊
用于在長方體邊界內梯度填充球體骨料，可控制球體骨料間的最小間距。
圖2.6 三維梯度球體骨料填充模塊
3. 使用示例
3.1 二維矩形骨料填充模塊
在50x50的矩形邊界上填充寬度為2.5，長度在1~10變化的矩形骨料，按最大數(shù)量填充，填充結果如下圖所示，填充率可達40%左右。
展開 ABAQUS圓柱體纖維重力堆積3D模型
在ABAQUS內建立纖維在重力作用下的堆積模式有助于深入理解自然和人造纖維系統(tǒng)中的堆積機制。這對于優(yōu)化材料結構、提高材料性能至關重要。本案例介紹如何在ABAQUS內建立圓柱體纖維重力堆積三維模型。
首先采用CAD纖維密堆積3D插件，通過圓柱體重力堆積算法在CAD內建立三維圓柱堆積模型，不同參數(shù)的纖維CAD已進行分圖層繪制，方便批量管理。
插件可對纖維的堆積過程進行可視化展示。
對不同圖層的纖維分別導出為iges格式文件，并導入到ABAQUS軟件內建立部件。
將三個纖維部件進行裝配。
可對不同種類的纖維分別進行材料設置。
以及對纖維堆積模型進行網(wǎng)格劃分。
展開 ABAQUS的直齒圓柱齒輪模態(tài)有限元分析 附ABAQUS有限元分析常見問題解答下載
下載地址：ABAQUS有限元分析常見問題解答
基于ABAQUS的直齒圓柱齒輪模態(tài)分析
齒輪建模
由于直接在abaqus中建立齒輪的模型比較麻煩，故先在solidworks中建立齒輪的三維模型，然后再導入abaqus中。
圖1 齒輪模型
2. 齒輪邊界約束
對齒輪進行模態(tài)分析的目的主要是獲得齒輪不同階下的固有頻率和振型，因而不需要對齒輪進行加載，只需約束其邊界條件，根據(jù)齒輪的工作條件，對齒輪的內圓柱面和鍵槽面的x、y、z方向的平動位移進行約束。
3. 齒輪網(wǎng)格劃分
對齒輪進行網(wǎng)格劃分，最大整體尺寸為3，幾何次數(shù)選擇線性攝動，選取單元類型為四面體單元C3D4。
有限元結果分析
1. 材料不同
不同材料的彈性模量和泊松比及密度不同，進而會影響到齒輪的固有頻率和振型，本文中選擇灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、鑄鋼、碳鋼和合金鋼。通過模態(tài)分析查看不同材料對于齒輪固有頻率的影響，因為低階頻率對于結構的振動影響較大，所以僅取了模態(tài)的前6階模態(tài)分析結果，圖2是齒輪的振型圖以及最大位移振動變化，由于不同材料的振型圖較多，故只選取碳鋼的齒輪的1、3、5階振型圖作為示意。
一階振型圖
三階振型圖
五階振型圖
圖2 碳鋼齒輪的1、3、5階振型圖
由振型圖可以很直觀的看出齒輪的振動形態(tài)，觀察到齒根處和輪齒為齒輪的薄弱環(huán)節(jié)，在低階情況下，通過分析不同材料齒輪的振型圖，可以發(fā)現(xiàn)齒輪的振型主要為扭轉和彎曲振動，齒輪的階數(shù)越高，振動的位移越大，齒輪振動越劇烈，噪音越大。表1是不同材料的齒輪在不同階下的固有頻率，并將數(shù)據(jù)繪制成曲線圖，如圖3所示。
展開 ABAQUS/CFD圓柱繞流實現(xiàn)卡門渦街
圖1 圓柱繞流實驗中觀察到的卡門渦街現(xiàn)象
二、ABAQUS中實現(xiàn)卡門渦街現(xiàn)象
ABAQUS作為一款功能強大的工程模擬有限元軟件，自帶“大型動畫制作”功能。本部分內容將簡單介紹如何在ABAQUS中實現(xiàn)簡單的卡門渦街現(xiàn)象。
本部分內容需要用到ABAQUS/CFD模塊，最終實現(xiàn)的效果如圖2所示。借助該案例也簡單介紹一下CFD模塊的具體建模過程。
圖2 ABAQUS中圓柱繞流產(chǎn)生卡門渦街
建模步驟
1、打開ABAQUS6.14，選擇With CFD Model；
2、創(chuàng)建Part-KarmanVortex，Part設置如圖3所示，建立草圖如圖4所示，拉伸厚度0.01m，如圖5所示。
圖3 Part設置
圖4 Part草圖參數(shù)設置
圖5 拉伸厚度
3、對部件進行分區(qū)，各部分參數(shù)如圖6所示。
展開 
abaqus圓柱形熱源情況下土體進行固結
該問題提出了在圓柱熱源周圍的飽和土壤中固結的解決方案。布克和薩維維杜（Booker and Savvidou，1985）對該問題進行了研究，它代表了埋在飽和土壤中的放射性廢物罐問題的理想化。由于來自罐的熱輻射而發(fā)生的溫度變化導致孔隙水的膨脹量大于土壤中孔隙的膨脹量，導致熱源周圍的孔隙壓力增加。產(chǎn)生的孔隙壓力梯度將孔隙流體驅離熱源，導致孔隙壓力隨時間消散。Booker和Savvidou開發(fā)了一種針對點熱源深埋在飽和土壤中的基本問題的分析解決方案。隨后，他們使用該分析解決方案得出了圓柱熱源周圍固結問題的近似解決方案。此問題為Abaqus中耦合的熱固結能力提供了驗證。飽和土壤的分析需要耦合應力擴散方程的解，Abaqus中使用的公式在《 Abaqus理論指南》第2.8節(jié)“多孔介質分析”中有詳細描述。熱固結能力還可以與應力擴散方程完全耦合地求解傳熱方程（同時考慮傳導和對流效應），從而模擬孔隙壓力對孔隙流體和管道內溫度場的影響。土壤，反之亦然。
定義幾何形狀和材料特性的參數(shù)的數(shù)值是基于Lewis和Schrefler（2000）對這個問題進行的參數(shù)研究中給出的細節(jié)。
問題描述
問題設置如圖1.15.7-1所示。半徑為0.1604 m，高度為2.5 m的圓柱狀熱源被埋在半徑和高度均等于10 m的圓柱狀土壤中。實際上，土壤的圓柱形體積代表了圍繞熱源的無限介質。重力被忽略了。由于邊界條件（下面將詳細討論），問題基本上是一維的，唯一的梯度是在徑向方向上。分析的目的是預測整個土壤質量，特別是熱源附近的孔隙壓力和溫度隨時間的變化。
幾何和模型
利用垂直方向的對稱性，僅對問題的一半進行建模。使用三維和軸對稱耦合的溫度-孔壓力元件都可以解決此問題。為了呈現(xiàn)結果，選擇了三維元素類型C3D8RPT。
展開 ABAQUS基于CT斷層掃描的三維圓柱體多孔結構建模
首先采用CT掃描獲取多孔圓柱試件的斷層掃描文件。
在Abaqus CAE軟件內，采用AbyssFish CT2Model 3D V1.0插件對CT斷層掃描文件在Abaqus內進行多孔結構的三維重建。
將此模型建立網(wǎng)格部件后，采用Random Element Del插件，將外部單元刪除，形成圓柱體模型。
在網(wǎng)格-編輯-單元-刪除下，區(qū)域選擇中選取Set-1，刪除單元集，形成多孔結構模型。
對模型添加材料，并指派截面、裝配、設置分析步、載荷。模型的上表面添加位移條件，下表面設置固定支撐，使模型處于軸心受壓狀態(tài)。
創(chuàng)建并提交作業(yè)，查看結果。
展開 Abaqus隨機球體三維圓柱體試件建模插件 ￥98
插件介紹
AbyssFish Random Sphere Cylinder 3D V2.0 插件可在Abaqus內參數(shù)化生成隨機分布的球體部件及圓柱體試件三維模型。插件可用于構建球體骨料混凝土細觀、球體彈丸、泡沫混凝土、多孔結構模型等，可設置模型的尺寸、球體的粒徑分布、球體比例等參數(shù)。
模型說明
插件采用多部件（Part）裝配方式，分別建立隨機分布的球體及帶有孔洞的圓柱體部件，并進行模型裝配。
插件建立的模型中每個球體為一個獨立的部件，且插件已對所有球體進行空材料的指派，用戶可批量更改球體的截面屬性。
模型中所有球體可以批量進行網(wǎng)格劃分，方便用戶使用。
注意，插件僅完成了幾何部件的裝配操作，并未指定材料屬性、分析步、相互作用、載荷、網(wǎng)格等，此部分內容需要用戶根據(jù)模擬內容自行設置。
參數(shù)說明
Diameter、Height：設置圓柱體模型的直徑及高度。單位全局統(tǒng)一即可。
Diameter Min、Diameter Max：球體的直徑分布區(qū)間。隨機球體均勻分布在設定的參數(shù)值范圍內。
Sphere ratio：所有球體的體積占圓柱體體積的比例。
Gap_min：球體之間可能存在的最小間距，本參數(shù)設置是為了防止球體之間距離過小造成模型中存在小邊，而影響到后期的網(wǎng)格劃分。
Steps_max：最大投放次數(shù)，模型采用隨機投放算法，達到設定的投放嘗試次數(shù)后停止。此參數(shù)若設置過小可能會達不到設定的球體百分比，應根據(jù)球體數(shù)量適當調整。
適用版本
插件可運行在Windows10、11系統(tǒng)上，支持Abaqus2024及以上版本。
展開 STAR-CCM+ & Abaqus 聯(lián)合仿真：圓柱體高速入水雙向流固耦合 ￥700
【全套源文件】STAR-CCM+ & Abaqus 聯(lián)合仿真：圓柱體高速入水雙向流固耦合(FSI)深度解析
【相關領域】：船舶與海洋工程、兵器科學、航空航天等跨域問題
【軟件版本】：STAR-CCM+ 2406 ABAQUS 202X以上
本人研究方向為海洋航行器跨域多物理場耦合，指導過多位相關專業(yè)碩士博士研究生，科研項目經(jīng)驗豐富。
1. 算例簡介
本資源針對高速入水沖擊這一強非線性流固耦合難題，提供了一套完整的 STAR-CCM+ (CFD) + Abaqus隱式協(xié)同仿真（Co-Simulation）解決方案。
算例成功復現(xiàn)了圓柱體入水過程中的空泡演化、入水沖擊載荷突變以及結構體的動態(tài)應變響應，解決了FSI計算中常見的“網(wǎng)格負體積”與“耦合面數(shù)據(jù)傳遞發(fā)散”問題。
2. 核心技術亮點
? 雙向耦合機制 (2-Way FSI)：實現(xiàn)流體壓力場與固體位移場的實時雙向數(shù)據(jù)交換，非單向弱耦合。
? 動態(tài)網(wǎng)格技術：采用 重疊網(wǎng)格技術處理圓柱體的高速大位移運動，有效避免動網(wǎng)格重構導致的質量下降。
? 精準空泡捕捉：VOF 多相流模型配合空化模型，清晰捕捉空泡壁面分離、擴張及表面閉合現(xiàn)象。
? 收斂性優(yōu)化：針對高速沖擊工況，優(yōu)化了耦合時間步與內迭代策略，確保計算穩(wěn)定。
3. 資源包清單（所見即所得）
CFD 模型 (.sim)：STAR-CCM+ 原文件，包含完整的網(wǎng)格劃分、VOF設置、重疊網(wǎng)格及協(xié)同仿真接口設置。
FEA 模型 (.inp)：Abaqus 輸入文件，包含材料屬性、網(wǎng)格、分析步及 Co-simulation定義。
技術說明文檔 (PDF) 。
4. 適合人群
正在被流固耦合“負體積報錯、不收斂”折磨的碩士和博士研究生。
需要做入水、出水航行體結構響應的研究人員。
附注： 本算例模型已調通。
展開 