abaqus載荷跟隨的案例
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(jìn)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(jìn)行施加。
本貼內(nèi)容就針對該問題為初學(xué)者進(jìn)行解惑。入門ABAQUS高級使用者請繞路
如果假設(shè)模型模擬參數(shù)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(shí)現(xiàn) ￥288
圖5 切向載荷分布
3、子程序DLOAD和UTRACLOAD編程實(shí)現(xiàn)
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(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)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(diǎn)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(yīng)等）；可以利用時(shí)間（TIME(1)）、空間坐標(biāo)（COORD）、元素編號等信息，來定義移動的載荷區(qū)域或強(qiáng)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(chǎn)生位移、應(yīng)變、應(yīng)力。這四個量，只要有一個產(chǎn)生，就會隨之產(chǎn)生另外三種，用數(shù)學(xué)公式表示他們之間關(guān)系的研究被稱為材料力學(xué)，而有限元法則是通過載荷得到位移和應(yīng)變，再根據(jù)以上求解應(yīng)力。因此，載荷類型必須要明確，下文對此作了說明。
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Abaqus移動載荷 ￥25
ABAQUS——DLOAD和VDLOAD子程序應(yīng)用（移動載荷隱式和顯示）
ABAQUS創(chuàng)建螺栓載荷
螺栓載荷建立緊固力或長度調(diào)整模型，如圖所示，容器A是由螺栓預(yù)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(nèi)的拉力，方式是集中力或規(guī)定長度的改變，可以在螺栓橫截面上施加載荷。后續(xù)分析步中可以防止螺栓長度的進(jìn)一步改變，以使相對于裝配件內(nèi)的其他載荷，螺栓是作為標(biāo)準(zhǔn)的變形組件存在。
當(dāng)創(chuàng)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(chuàng)建一個“內(nèi)部”面。如果是內(nèi)部創(chuàng)建的或?qū)氲穆菟▽?shí)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(wǎng)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(shí)體、二維實(shí)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(shí)體區(qū)域上，必須選擇基準(zhǔn)軸或基準(zhǔn)坐標(biāo)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(qū)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(yù)緊截面數(shù)據(jù)，還有一個預(yù)緊參考節(jié)點(diǎn)。 施加載荷的方法 當(dāng)創(chuàng)建螺栓載荷時(shí)，必須選擇下列方法之一：[url=](1)施加力在螺栓上。該方法創(chuàng)建緊固螺栓來承受指定載荷。(2)調(diào)整螺栓長度。該方法創(chuàng)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(dāng)前長度。該方法僅當(dāng)已經(jīng)在第一個分析步中創(chuàng)建了螺栓而且當(dāng)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(jù)模型的響應(yīng)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(diào)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(chuàng)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(shí)間、單元編號、被加載積分點(diǎn)數(shù)量等的函數(shù)分布載荷大小的變化。
（2）在應(yīng)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(diǎn)處調(diào)用；
（3）將在每個積分點(diǎn)調(diào)用，以計(jì)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(tài)的程序中用于描述負(fù)載的時(shí)間變化；并且忽略可能與相關(guān)聯(lián)的階躍定義或非均勻分布負(fù)載定義一起出現(xiàn)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(xiàn)將作為零傳入。對于使用修正Riks法（靜態(tài)應(yīng)力分析）的靜態(tài)分析，F(xiàn)必須定義為荷載比例系數(shù)λ的函數(shù)。分布式負(fù)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(shù)
TIME(1)：當(dāng)前分析步對應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間
TIME(2)：所有分析步對應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間
NOEL：單元編號
NPT：根據(jù)荷載類型，構(gòu)件內(nèi)或構(gòu)件表面上的荷載積分點(diǎn)編號。
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abaqus子程序Dload的主要作用：
（1）可用于定義作為位置、時(shí)間、單元編號、被加載積分點(diǎn)數(shù)量等的函數(shù)分布載荷大小的變化。
（2）在應(yīng)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(diǎn)處調(diào)用；
（3）將在每個積分點(diǎn)調(diào)用，以計(jì)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(tài)的程序中用于描述負(fù)載的時(shí)間變化；并且忽略可能與相關(guān)聯(lián)的階躍定義或非均勻分布負(fù)載定義一起出現(xiàn)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(xiàn)將作為零傳入。對于使用修正Riks法（靜態(tài)應(yīng)力分析）的靜態(tài)分析，F(xiàn)必須定義為荷載比例系數(shù)λ的函數(shù)。分布式負(fù)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(shù)
TIME(1)：當(dāng)前分析步對應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間
TIME(2)：所有分析步對應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間
NOEL：單元編號
NPT：根據(jù)荷載類型，構(gòu)件內(nèi)或構(gòu)件表面上的荷載積分點(diǎn)編號。
展開 ABAQUS熱傳導(dǎo)邊界及載荷介紹
ABAQUS作為先進(jìn)的非線性有限元分析軟件，可以用來分析大規(guī)模的復(fù)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(yīng)在Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit中完成。在ABAQUS/Standard中，熱傳導(dǎo)分析的執(zhí)行是通過將幾何體離散成擴(kuò)散熱傳導(dǎo)單元，并且使用*HEAT TRANSFER過程選項(xiàng)完成熱傳導(dǎo)計(jì)算。
ABAQUS進(jìn)行熱傳導(dǎo)分析時(shí)，提供以下幾種邊界條件和熱載荷：
1、在某些節(jié)點(diǎn)上預(yù)設(shè)溫度，使用*BOUNDARY，自由度為11的值進(jìn)行預(yù)設(shè)溫度定義；
對于預(yù)設(shè)溫度的定義，可以進(jìn)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(jié)點(diǎn)或者表面或體積內(nèi)設(shè)置生熱率q，使用*CFLUX，*DFLUX，*DSFLUX進(jìn)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(jié)點(diǎn)或表面上的定義薄膜條件，使用*CFILM，*FILM，*SFILM；
熱傳導(dǎo)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(jié)點(diǎn)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(jié)點(diǎn)或表面設(shè)定敷設(shè)條件，使用*CRADIATE，*RADIATE，*SRADIATE；
*CRADIATE施加在節(jié)點(diǎn)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(shù)和絕對零度。
展開 使用Abaqus創(chuàng)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(diào)整模型，如圖9所示，容器A是由螺栓預(yù)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(nèi)的拉力，方式是集中力或規(guī)定長度的改變，可以在螺栓橫截面上施加載荷。后續(xù)分析步中可以防止螺栓長度的進(jìn)一步改變，以使相對于裝配件內(nèi)的其他載荷，螺栓是作為標(biāo)準(zhǔn)的變形組件存在。
當(dāng)創(chuàng)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(chuàng)建一個“內(nèi)部”面。
如果你正面對內(nèi)部創(chuàng)建的或?qū)氲穆菟▽?shí)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(wǎng)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(shí)體、二維實(shí)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(shí)體區(qū)域上，必須選擇基準(zhǔn)軸或基準(zhǔn)坐標(biāo)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(qū)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(yù)緊截面數(shù)據(jù)，還有一個預(yù)緊參考節(jié)點(diǎn)。
施加載荷的方法
當(dāng)創(chuàng)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(chuàng)建緊固螺栓來承受指定載荷。
l 調(diào)整螺栓長度。該方法創(chuàng)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(dāng)前長度。該方法僅當(dāng)已經(jīng)在第一個分析步中創(chuàng)建了螺栓而且當(dāng)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(jù)模型的響應(yīng)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(diào)整螺栓長度，必須輸入長度改變值。
展開 【轉(zhuǎn)】使用Abaqus創(chuàng)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(diào)整模型，如圖9所示，容器A是由螺栓預(yù)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(nèi)的拉力，方式是集中力或規(guī)定長度的改變，可以在螺栓橫截面上施加載荷。后續(xù)分析步中可以防止螺栓長度的進(jìn)一步改變，以使相對于裝配件內(nèi)的其他載荷，螺栓是作為標(biāo)準(zhǔn)的變形組件存在。
當(dāng)創(chuàng)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(chuàng)建一個“內(nèi)部”面。
如果你正面對內(nèi)部創(chuàng)建的或?qū)氲穆菟▽?shí)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(wǎng)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(shí)體、二維實(shí)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(shí)體區(qū)域上，必須選擇基準(zhǔn)軸或基準(zhǔn)坐標(biāo)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(qū)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(yù)緊截面數(shù)據(jù)，還有一個預(yù)緊參考節(jié)點(diǎn)。
施加載荷的方法
當(dāng)創(chuàng)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(chuàng)建緊固螺栓來承受指定載荷。
l 調(diào)整螺栓長度。該方法創(chuàng)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(dāng)前長度。該方法僅當(dāng)已經(jīng)在第一個分析步中創(chuàng)建了螺栓而且當(dāng)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(jù)模型的響應(yīng)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(diào)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(guān)的載荷
在使用有限元分析時(shí)，有時(shí)候會遇到與深度相關(guān)的載荷，如：靜水壓力、地應(yīng)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(yīng)該注意到問題。
靜水壓力載荷的定義
假設(shè)高100M的壓力容器，需在其內(nèi)部定義靜水壓力，如下圖1：
圖1 高100M的壓力容器內(nèi)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(jù)壓力的計(jì)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(biāo)值（Zero pressure height）和水位最深高度坐標(biāo)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(jìn)行簡單的計(jì)算后，發(fā)現(xiàn)壓力云圖如下，靜水壓力分布和預(yù)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?yàn)?em>Abaqus默認(rèn)深度在Z軸方向上，而我們在建模時(shí)，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(jì)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?shù)撵o水壓力也不是0Pa。這是因?yàn)樵茍D中的數(shù)值來源于單元的積分點(diǎn)，而不是節(jié)點(diǎn)。
靜水壓力也能用于2D模型，只是需要注意到是，此時(shí)，深度方向在Y軸方向。
地應(yīng)力的施加
Abaqus/CAE中施加地應(yīng)力時(shí)，需要在預(yù)定義場中定義，如下圖5所示，載荷類型為Geostatic。
圖5 地應(yīng)力的施加
需要定義的參數(shù)：第一點(diǎn)的深度坐標(biāo)值與對應(yīng)的垂直應(yīng)力；第二點(diǎn)的深度坐標(biāo)值與對應(yīng)的垂直應(yīng)力；兩方向的側(cè)向土壓力系數(shù)。
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Abaqus 波浪載荷計(jì)算 Step by Step ￥3
Abaqus波浪載荷計(jì)算-01-15.pdf
基于Abaqus的DLOAD子程序?qū)崿F(xiàn)移動載荷 ￥12
<p>有限元模型中，當(dāng)載荷比較復(fù)雜時(shí)，難以通過ABAQUS/CAE界面直接進(jìn)行設(shè)置，這時(shí)候就需要使用DLOAD子程序。在工程實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常會遇到移動載荷的例子，如車轍實(shí)驗(yàn)，汽車過橋等。本案例介紹基于ABAQUS子程序的DLOAD實(shí)現(xiàn)移動載荷。
ABAQUS——DLOAD子程序應(yīng)用（移動載荷） ￥9.99
以汽車過橋問題為例，汽車向前行駛過程中，車體與橋面間存在移動的壓強(qiáng)載荷。DLOAD子程序可對上述過程進(jìn)行有效模擬。
DLOAD子程序介紹：
在網(wǎng)上對于單移動載荷的實(shí)現(xiàn)辦法介紹較為全面，實(shí)現(xiàn)的效果如下：
同時(shí)附上我編寫的子程序主體片段，關(guān)鍵是需要對移動載荷生效區(qū)域和失效區(qū)域的準(zhǔn)確描述（通過坐標(biāo)），本例中，車輪與地面間的接觸區(qū)域簡化為長方形（寬度即為輪寬）：
但若要實(shí)現(xiàn)多個載荷在不同位置同時(shí)移動呢？這就需要花費(fèi)一點(diǎn)心思，觀察子程序的可用參數(shù)：對COORDS或者SNAME的加強(qiáng)判斷即可實(shí)現(xiàn)多載荷移動，具體效果如下：
收費(fèi)內(nèi)容為上述模型的cae文件和上述兩個案例的子程序文件示例
展開 Abaqus邊界和載荷op參數(shù)詳解
Abaqus中施加邊界和載荷時(shí)，op參數(shù)設(shè)置不同必然帶來結(jié)果差異，說明如下
a.載荷
Cload施加集中載荷時(shí)，op選項(xiàng)默認(rèn)設(shè)為mod，即保留當(dāng)前載荷（前一分析步定義載荷）并在此基礎(chǔ)上修改已有載荷，或增加新集中載荷（在未定義自由度上）；如op設(shè)為new，則所有當(dāng)前施加在模型上的載荷均被移除（移除時(shí)在當(dāng)前分析步內(nèi)線性減至零或突降至零，取決于分析步內(nèi)定義的Amplitude卡片。靜力分析中線性移除，動力分析則即刻移除），并重新定義新載荷。
以如下模型為例，第一個分析步在1號螺栓上施加500N力，第二個分析步在2號螺栓上施加1000N力。在第二個分析步中對1號螺栓外載分別按mod和new選項(xiàng)進(jìn)行定義。
圖1 載荷模型
分別輸出耦合面參考點(diǎn)的支反力和兩加載點(diǎn)的外載變化歷程。支反力和兩點(diǎn)外載變化曲線如下圖
圖2 支反力
圖3 外載變化
mod設(shè)定，1號螺栓外載在step 1中線性增加至指定的500N，在step 2 中保持500N定值；2號螺栓外載在step 1中未定義，在step 2開始線性加載至1000N。總的支反力在step 1結(jié)束時(shí)與1號螺栓外載平衡，step 2結(jié)束時(shí)與兩個螺栓外載平衡。
New設(shè)定，從step 2開始，1號螺栓外載在分析時(shí)段內(nèi)線性減少至零（該點(diǎn)未定義新載荷，默認(rèn)新值為零）；2號螺栓載荷因盡在step 2定義，兩條曲線完全重合。總的支反力與螺栓外載疊加曲線相平衡。
b.邊界
Boundary卡片，op為mod時(shí)（默認(rèn)值），更改已存邊界條件或?yàn)橹拔幢患s束自由度添加邊界條件；op為new時(shí)，所有當(dāng)前生效的邊界條件均被移除。僅移除選定邊界條件時(shí)，使用new選項(xiàng)并重新指定所有需要保留的邊界條件。如果在standard的盈利/位移分析中移除一個邊界條件，它會被一個與前一分析步終止時(shí)該約束自由度處支反力相等的集中力代替。
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