abaqus 軸承約束的案例
有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實現(xiàn)方式研究系列47：約束關(guān)系（3）-船舶規(guī)范約束導(dǎo)致的Max Ratio問題
有限元中的約束很多場景大家用的是邊界中的簡支、固支等約束，但從更廣泛的角度上講，只要表示一個節(jié)點的某個自由度依賴于其它的節(jié)點自由度或者取某個特定值，就可以稱為約束關(guān)系。只不過對固支、簡支等直接自由度=0，在有限元中直接減縮剛度陣就行，很容易求，但對節(jié)點自由度相互依賴的約束關(guān)系就比較復(fù)雜了。約束關(guān)系主要有兩類。
（1） 一類是MPC點之間的約束。Nastran的MPC的靈活度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過Abaqus，Nastran的主節(jié)點可以選擇123自由度，也可以對每個從節(jié)點設(shè)置不同的自由度，還能主節(jié)點和從節(jié)點互相包含，Abaqus更多的是只負(fù)責(zé)80%的常用應(yīng)用場景，復(fù)雜功能讓你編子程序，但事實上一線仿真工程師又有多少人愿意編子程序呢？這種做法導(dǎo)致雖然Abaqus無論從用戶體驗、非線性還是商業(yè)化都比Nastran好很多，但很多線性的工程復(fù)雜問題還是沒法替代Nastran。
（2） 另一類是Contact、Tie等的面之間的約束關(guān)系。在這方面Abaqus要明顯強于Nastran了。
我們將用統(tǒng)一的公式來求解這兩類關(guān)系，同時也從軟件實現(xiàn)層面說明一下針對這兩類情況的各自差異。分幾篇文章來介紹約束關(guān)系，本篇是約束關(guān)系（3）- 船舶規(guī)范約束導(dǎo)致的Max Ratio問題，這是我們碰到的1個實際的工程問題，當(dāng)自主CAE軟件往外推廣時，只要用，就會有各式各樣的問題，最基本也是最重要的一條是自主CAE軟件算出來的結(jié)果只要不符合預(yù)期或者商軟的結(jié)果，就必須要你解釋why？不會有人覺得商軟或者建模等等有問題，無一例外都默認(rèn)是自主軟件的錯。不過這也正常，一開始商軟推廣也是這么過來的，就是現(xiàn)在，如果商軟客戶提出問題，一般商軟技術(shù)支持的響應(yīng)速度也是必須要在24個小時內(nèi)回復(fù)。
展開 ABAQUS中點面耦合約束的荷載單位
該同學(xué)向我提問：在ABAQUS中，點面耦合時在點上施加的力荷載是N的單位還是Pa的單位呢？
我當(dāng)時一看到這個問題，就想到的肯定是N的單位（當(dāng)然經(jīng)過試驗這也確實是正確答案，如果大家只是看答案的話，那么接下來的內(nèi)容也不必再看了，感謝大家），畢竟施加的荷載名稱是concentrated force，并且我們平時在給耦合點施加位移荷載時，得到的反力也是N的單位。但是該同學(xué)糾結(jié)于一句話，那就是點面耦合之后，我加到點上的荷載，就相當(dāng)于加到面上，那是不是我施加到面上的每一點荷載都是N，那么分布開來應(yīng)該是N/m2，或者N/mm2，即壓強單位。
想解答這個疑問其實很簡單，只需要建立三個簡單的模型（其實更簡單的方法只需要建一個表面比單位尺寸（1*1）大一定數(shù)量的塊體，而后通過對耦合點施加力荷載，看其結(jié)果分析量級即可知道答案，但是為了防止偶然性（即單位尺寸的模型），本帖借鑒”Yy“同學(xué)的做法，建立三個模型），模型如下：建立100*100*100mm的立方體，隨便給一個材料，立方體下表面完全約束，三個模型網(wǎng)格尺寸相同，分別施加三種上表面力荷載：
1，點面耦合的模型，在耦合點施加數(shù)值為-200的荷載，如下所示：
最終得到應(yīng)力狀態(tài)如下：
此結(jié)果的點面耦合為運動分布，運動學(xué)耦合將耦合節(jié)點的運動約束為參考節(jié)點的剛體運動。該約束可以應(yīng)用于耦合節(jié)點上相對于全局或局部坐標(biāo)系的用戶指定的自由度。
展開 ABAQUS軸承模態(tài)分析
ABAQUS軸承模態(tài)分析
算例丨基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴展仿真分析
如圖2所示為滾子軸承保持架橫梁XFEM模型，局部裂紋布置在保持架橫梁末端，保持架橫梁長30 mm，寬度為2 mm，材料為鋼。在建模過程中，采用ANSA建立保持架橫梁健康狀態(tài)下的有限元模型，并將其以INP文件導(dǎo)入ABAQUS中，在PART中建立裂紋部件，并將其組合到一起，共121249個單元。
圖2 滾子軸承保持架XFEM模型
關(guān)鍵步驟如下：
1）如圖3所示為材料定義和裂紋擴展屬性定義；
圖3 材料定義和裂紋擴展屬性定義
2）如圖4所示為求解載荷步定義；
圖4 載荷步定義
3）如圖5所示為裂紋區(qū)域及裂紋位置定義；如圖6為裂紋Interaction定義；
圖5裂紋區(qū)域及裂紋位置定義
圖6 裂紋Interaction定義
4）如圖7所示為定義載荷與約束；
圖7 定義載荷與約束
5）如圖8所示求解。
圖8 求解
三、結(jié)果與討論
如圖9所示為保持架橫梁末端裂紋的擴展趨勢圖，結(jié)果顯示，初試裂紋深度為0.45 mm，垂直于保持架橫梁表面，施加載荷為708 N。裂紋在開始擴展以后，首先向深度方面延伸，然后裂紋擴展方向發(fā)生明顯改變，如圖10所示，裂紋出現(xiàn)偏斜，角度約為45?，向橫梁另一面擴展。如圖11所示為裂紋狀態(tài)圖（PHILSM），表示裂紋面上，距離裂縫的等高線（值有正有負(fù)）。如12表示保持架橫梁裂紋的statuxfem開裂狀態(tài)，當(dāng)=1時（紅色），表示完全開裂；當(dāng)=0時（深藍(lán)色），標(biāo)識完全不開裂；當(dāng)0~1之間時，不同開裂程度。
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深溝球軸承靜強度分析（abaqus） ￥25
深溝球軸承靜強度分析
深溝球軸承的動態(tài)分析（abaqus） ￥25
深溝球軸承的動態(tài)分析，施加徑向載荷2000N，內(nèi)圈施加旋轉(zhuǎn)速度18000r/min。分析步時間為0.01秒
ABAQUS嵌入約束
想問下大佬們，abaqus用嵌入約束的話基體部分與嵌入材料相交的區(qū)域還參與計算嗎？查閱到文獻(xiàn)上說要對基體材料數(shù)據(jù)進(jìn)行折減，不太明白這個嵌入約束??
abaqus過約束
168 nodes may not be used with a multi-point constraint since they are also part of pretension section. The nodes have been identified in node set ErrNodeMPCPretenSec
基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴展仿真分析
如圖2所示為滾子軸承保持架橫梁XFEM模型，局部裂紋布置在保持架橫梁末端，保持架橫梁長30 mm，寬度為2 mm，材料為鋼。在建模過程中，采用ANSA建立保持架橫梁健康狀態(tài)下的有限元模型，并將其以INP文件導(dǎo)入ABAQUS中，在PART中建立裂紋部件，并將其組合到一起，共121249個單元。
圖2 滾子軸承保持架XFEM模型
關(guān)鍵步驟如下：
1）如圖3所示為材料定義和裂紋擴展屬性定義；
圖3 材料定義和裂紋擴展屬性定義
2）如圖4所示為求解載荷步定義；
圖4 載荷步定義
3）如圖5所示為裂紋區(qū)域及裂紋位置定義；如圖6為裂紋Interaction定義；
圖5裂紋區(qū)域及裂紋位置定義
圖6 裂紋Interaction定義
4）如圖7所示為定義載荷與約束；
圖7 定義載荷與約束
5）如圖8所示求解。
圖8 求解
三
結(jié)果與討論
如圖9所示為保持架橫梁末端裂紋的擴展趨勢圖，結(jié)果顯示，初試裂紋深度為0.45 mm，垂直于保持架橫梁表面，施加載荷為708 N。裂紋在開始擴展以后，首先向深度方面延伸，然后裂紋擴展方向發(fā)生明顯改變，如圖10所示，裂紋出現(xiàn)偏斜，角度約為45?，向橫梁另一面擴展。如圖11所示為裂紋狀態(tài)圖（PHILSM），表示裂紋面上，距離裂縫的等高線（值有正有負(fù)）。如12表示保持架橫梁裂紋的statuxfem開裂狀態(tài)，當(dāng)=1時（紅色），表示完全開裂；當(dāng)=0時（深藍(lán)色），標(biāo)識完全不開裂；當(dāng)0~1之間時，不同開裂程度。
展開 基于云平臺的Hypermesh與Abaqus聯(lián)合仿真（軸承底座）
小編在這里展示一個Hypermesh與Abaqus的聯(lián)合仿真案例：
本次聯(lián)合仿真使用Hypermesh進(jìn)行前處理，然后在Abaqus中設(shè)置并計算，最后使用Hyperview查看結(jié)果。
1. 在Hypermesh中進(jìn)行前處理
Hypermesh作為一個強大的前處理工具，可以與大部分主流的CAE軟件進(jìn)行無縫連接，例如Fluent, Abaqus, Nastran。大部分公司在做前處理時，都會考慮使用Hypermesh。
首先，我們打開Hypermesh
點擊圖中紅框內(nèi)的圖標(biāo)，會彈出User Profiles窗口，在這里可以選則所需的類型，如Abaqus, Actran, LsDyna等。我們此次選擇的時Abaqus，然后點擊OK。
選擇完類型后，點擊左上方File，選擇import，再選擇Model
選擇需要導(dǎo)入的文件類型，點擊import（如：選擇紅框內(nèi)的import geometry,再點擊箭頭所指的選項，最后選擇需要的文件）
成功導(dǎo)入模型。值得注意的是，必須導(dǎo)入擁有體積的模型，而不是一個殼體，因為殼體無法在之后劃分三維網(wǎng)格。
展開 基于ABAQUS之轉(zhuǎn)子軸承模擬及轉(zhuǎn)子振動仿真
針對轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其在軸承支承作用下旋轉(zhuǎn)工作。無論是轉(zhuǎn)子靜強度仿真，還是轉(zhuǎn)子動力學(xué)仿真，其關(guān)鍵都在于軸承的有效模擬。一般的，對轉(zhuǎn)子進(jìn)行相關(guān)仿真時，處理軸承的方法有兩種：一是畫出軸承的實體模型，將其作為轉(zhuǎn)子相互作用結(jié)構(gòu)參與整個轉(zhuǎn)子模型的仿真；另一種是對軸承的參數(shù)如支承剛度和阻尼等進(jìn)行等效計算，并將這些參數(shù)作為轉(zhuǎn)子仿真分析的輸入條件。顯然，前者是十分繁瑣的，且對軸承的模型需經(jīng)一番研究方可合理建出。而后者則是普遍被采用的方法，在等效參數(shù)較合理時可獲得較好的結(jié)果。
在ABAQUS中，其實也可以采用第二種方法進(jìn)行軸承的模擬，通過換算并給定合理軸承剛度和阻尼，便可有效模擬軸承對轉(zhuǎn)子的作用。如下面一個單盤轉(zhuǎn)子：
其兩端軸頸由兩個軸承支承，經(jīng)模擬軸承作用，并進(jìn)行轉(zhuǎn)子的振動仿真。可得結(jié)果如下：（詳細(xì)計算操作詳細(xì)過程詳見教程：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10220，若有疑問，歡迎咨詢）
一階彎曲
二階軸盤彎曲耦合
傘形振動
展開 
ABAQUS6206軸承動力學(xué)仿真提取加速度等。 ￥20
10.分析求解
本文禁止轉(zhuǎn)載或摘編
基于塑性損傷模型（CDP）FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型 ￥12.99
本模型為基于CDP的FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型
1. 在部件的建立上，使用殼體模擬FRP，實體模擬混凝土
2. 在材料屬性上，混凝土采用CDP模型，基于混規(guī)。FRP材料的單層板模型，并且采用常規(guī)殼方式進(jìn)行鋪層，自定義了“離散”坐標(biāo)系。
3. 在分析部上，打開幾何非線性，輸出參考點RP-1的力和位移。
4. 在相互作用上，將加載力的平面耦合到參考點RP-1上，并將FRP與混凝土進(jìn)行綁定
5. 在荷載上，對混凝土底端進(jìn)行完全固定，限制上表面除了U3方向其他方向的位移。給予U3方向一定位移，采用位移加載。
6. 在網(wǎng)格部分，混凝土采用C3D8R，F(xiàn)RP采用S4R。
得到模型后，可以根據(jù)FRP層數(shù)、材料屬性進(jìn)行修改，根據(jù)混凝土實際強度進(jìn)行修改，輸出應(yīng)力應(yīng)變曲線或者其他需要的部分即可
以下為模型的CAE文件：
展開 ABAQUS中剛體約束介紹
選擇完成如下圖所示：
此時Region顯示被約束的區(qū)域set名稱，Point狀態(tài)為Picked。
6
另外，在參考點定義中，如果勾選Adjust point to center of mass at start of analysis時，ABAQUS可自動將參考點定位到剛體約束中的計算質(zhì)心位置處。
7
最后，如果進(jìn)行完全耦合的熱應(yīng)力分析中需要定義剛體約束時，可通過勾選Constrain selected regions to be isothermal實現(xiàn)等溫的剛體約束。
以上就是ABAQUS中定義剛體約束的方式，下一期將會匯總剛體部件和剛體約束的區(qū)別和聯(lián)系。另外，今天在文末列出了近期由ABAQUS模擬沖擊延伸而寫的文章，歡迎大家點擊閱讀。
本文來自ABAQUS微信公眾號
展開 ABAQUS中的接觸和約束
來源：正脈科工 CAE
約束
?什么是約束？
?約束允許模型在節(jié)點之間傳遞運動關(guān)系
?這些關(guān)聯(lián)在模型中的自由度定義
?相反的，裝配約束僅僅是定義各部件之間的初始位置
?例如:
?綁定約束Tie
?多點約束MPC
?殼-實體的耦合Shell-to-solid coupling
?剛體約束等
?綁定約束
?允許將兩個區(qū)域綁定，即使兩個區(qū)域的網(wǎng)格不協(xié)調(diào)
?殼-實體的耦合約束
?將殼的邊與實體的面的運動耦合
?剛體約束
?允許將裝配體中的部分區(qū)域的運動約束到一個參考點上
?多點約束 (MPCs)
?節(jié)點之間可以說是線性或非線性的約束
?線性方程是MPC的一種形式
綁定約束
?在Abaqus中，通過捆綁約束定義完全的約束行為。
?捆綁約束可以以簡單的方式，將表面永久的捆綁在一起。
?容易進(jìn)行網(wǎng)格過渡。
?使用主-從公式定義基于表面的約束。
?該約束防止從屬表面和主控表面分離或產(chǎn)生相對滑動
?句法：
*TIE,NAME=name, ADJUST=[YES | NO],
[POSITIONTOLERANCE | TIE NSET]
SLAVE,MASTER
?POSITION TOLERANCE參數(shù)定義被綁定從屬表面節(jié)點與主控表面間距的容差。在此容差范圍之內(nèi)的從屬表面上的節(jié)點將被綁定。
?如果從屬表面上的節(jié)點與主控表面的間距大于該距離，從屬表面上的節(jié)點將不被捆綁。
?另外，可以使用TIE NSET參數(shù)，將包含從屬表面節(jié)點的節(jié)點集綁定到主控表面。
?如果節(jié)點在從屬表面上，但不在該節(jié)點集中，這些節(jié)點將不被綁定.
?ADJUST參數(shù)是可選的。
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