ABAQUS剛體質(zhì)量
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-04-12
ABAQUS剛體質(zhì)量的視頻教程
Hypermesh-Abaqus聯(lián)合仿真-解析剛體2D
一、視頻內(nèi)容介紹 二、hypermesh建模演示 1、創(chuàng)建幾何線 2、利用contact manager創(chuàng)建解析剛體面 3、為解析剛體面指定參考點(diǎn)
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Hypermesh-Abaqus聯(lián)合仿真-解析剛體3D旋轉(zhuǎn)體
Hypermesh-Abaqus聯(lián)合仿真-解析剛體3D旋轉(zhuǎn)體 ---------------------------------------------------------------------
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ABAQUS剛體質(zhì)量的實(shí)例教程
在前段時(shí)間用ABAQUS模擬沖擊中，看文獻(xiàn)中描述沖擊錘以及邊界支座多采用剛體模擬。上網(wǎng)搜索了一下，剛體模型一般用于接觸分析中，由于剛體運(yùn)動(dòng)是由一個(gè)積分點(diǎn)控制，相比變形體，計(jì)算成本會(huì)低一些。而ABAQUS中提供了2種剛體類型：離散剛體和解析剛體，二者有一些共同點(diǎn)也有不同點(diǎn)，下面將對(duì)比介紹一下。
相同點(diǎn)
1. 離散剛體與解析剛體都是通過(guò)一個(gè)參考點(diǎn)來(lái)控制剛體的運(yùn)動(dòng)，計(jì)算時(shí)只是在參考點(diǎn)上積分，而剛體的外形只是用于判斷接觸面。
2. 在Part或者Property模塊中，通過(guò)Tool---Reference Point來(lái)指定參考點(diǎn)；在Property模塊中，通過(guò)Special---Inertia來(lái)設(shè)置積分點(diǎn)上的質(zhì)量或者轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；在Load中，邊界條件、荷載以及速度均施加在這個(gè)參考點(diǎn)上。
3. 二者均不需要賦予材料屬性和截面屬性。
不同點(diǎn)
1. 建模方面
二者可創(chuàng)建的形狀有一定差異。離散剛體可創(chuàng)建的形狀與變形體一樣，能夠創(chuàng)建復(fù)雜一些的形狀。二維離散剛體可創(chuàng)建wire和point，三維離散剛體可創(chuàng)建solid、shell、wire和point。
但需要注意，離散剛體中只有shell和wire類型才能設(shè)置為剛體單元類型，如果是solid類型，在Instance模塊將無(wú)法創(chuàng)建Instance，出現(xiàn)如下提示：
所以在創(chuàng)建solid的離散剛體后，需要通過(guò)在Part模塊中Shape---Shell---From Solid，將solid轉(zhuǎn)為shell類型。
而解析剛體中，二維模型只能使用wire，三維模型只能用殼體的拉伸和旋轉(zhuǎn)。
2.
展開 本文通過(guò)abaqus顯示動(dòng)力學(xué)的方法對(duì)BCC結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓縮仿真模擬，同時(shí)為減小計(jì)算量，采用梁?jiǎn)卧M點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，壓頭設(shè)置為剛性面，添加質(zhì)量縮放，加快運(yùn)算速度，為點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點(diǎn)陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實(shí)體，然后對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理，得到點(diǎn)陣單胞點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。
b.建立單胞BCC梁?jiǎn)卧c(diǎn)陣模型,然后進(jìn)行刪除面的操作，得到單胞BCC點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，接下來(lái)進(jìn)行陣列操作，得到最大外形尺寸為25x25x25的點(diǎn)陣壓縮模擬試件。
C.建立剛性壓板，設(shè)置參考點(diǎn)，模擬萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)壓頭，剛性單元不參與計(jì)算，不影響計(jì)算結(jié)果，加快運(yùn)算速度。
2. 裝配，按壓縮試驗(yàn)進(jìn)行裝配，從上到下依次為壓板-點(diǎn)陣-壓板。
3.設(shè)置材料屬性，本文為鈦合金TC4，密度4.43e-9Tone/mm3,彈性模量為118000MPa，泊松比0.3，應(yīng)力應(yīng)變值見下表所示。
設(shè)置截面屬性Beam，定義截面半徑0.5mm
指派截面，定義方向[1,2,3]，完成材料屬性設(shè)置。
4.設(shè)置分析步Dynamic,Explicit，時(shí)間設(shè)置為5s，以每秒1mm的速度進(jìn)行壓縮模擬，開啟質(zhì)量縮放為1e-5，歷程輸出勾選位移和力，以便輸出力-位移曲線，然后計(jì)算相應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
5.設(shè)置相互作用-切向行為和法向行為，摩擦系數(shù)為0.3，設(shè)置通用接觸。
以下部分為付費(fèi)部分
展開 abaqus解決剛體運(yùn)動(dòng)方法
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另外，在參考點(diǎn)定義中，如果勾選Adjust point to center of mass at start of analysis時(shí)，ABAQUS可自動(dòng)將參考點(diǎn)定位到剛體約束中的計(jì)算質(zhì)心位置處。
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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(shí)，可通過(guò)勾選Constrain selected regions to be isothermal實(shí)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(huì)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(diǎn)擊閱讀。
本文來(lái)自ABAQUS微信公眾號(hào)
展開 本貼使用Abaqus2020版本，仿真剛體彈芯侵徹TC4鈦合金靶板。
幾何模型：
幾何模型使用SOLIDWORKS建模，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1所示。彈芯直徑Φ6mm，彈芯長(zhǎng)度30.5mm，頭部為圓卵形。鈦合金靶板尺寸為200mm×200mm×10mm。
有限元模型：
有限元模型使用Abaqus建模，靶板四周采用完全固定約束。彈芯因彈頭結(jié)構(gòu)不規(guī)則采用自由四面體網(wǎng)格，并設(shè)置為剛體。鈦合金靶板采用C3D8R六面體網(wǎng)格掃掠劃分。為了提高計(jì)算精度，對(duì)彈芯與靶板主要接觸部分采用六面體網(wǎng)格精細(xì)劃分處理，如圖2所示。
彈體與靶板之間采用*Surface-to-Surface contact（Explicit）侵徹接觸算法，通過(guò)定義彈體表面與靶板node接觸。*Interaction Properties選擇切向行為（摩擦選擇罰公式，摩擦系數(shù)為0.3）與法向行為（硬接觸）。
彈芯初始速度為770m/s，方向垂直靶板平面向下，通過(guò)創(chuàng)建約束控制。
材料模型
模型單位采用m-kg-s-Pa單位制。
靶板使用* JOHNSON_COOK材料本構(gòu)模型其本構(gòu)方程由兩部分組成，第一部分為應(yīng)力：
式中：
A為屈服應(yīng)力；B為應(yīng)變硬化系數(shù)；n為應(yīng)變硬化指數(shù)；c為應(yīng)變率相關(guān)系數(shù)；m為溫度相關(guān)系數(shù)；ε ?^P為等效塑性應(yīng)變；ε0為無(wú)量綱塑性比；T*為相對(duì)溫度，且
，式中T_melt，T_room 分別為材料的熔點(diǎn)和室溫。
第二部分是斷裂時(shí)的應(yīng)變：
式中：σ^*=p/σ_eff， ，即壓力與VonMises等效應(yīng)力的比值，D1-D5為失效系數(shù)。
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ABAQUS剛體質(zhì)量的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
ABAQUS剛體質(zhì)量的最新內(nèi)容
ABAQUS應(yīng)用之質(zhì)量縮放8個(gè)月前
本文是關(guān)于 Abaqus/Explicit 中質(zhì)量縮放（Mass Scaling）設(shè)定的技術(shù)文檔，主要介紹了質(zhì)量縮放的原理、設(shè)定方法以及相關(guān)注意事項(xiàng)
1、 質(zhì)量縮放的背景和原理
1． 背景：
Abaqus/Explicit 在分析接觸、碰撞等高度非線性問(wèn)題或 Abaqus/Standard 難以收斂時(shí)具有優(yōu)勢(shì)，但求解時(shí)使用非常小的時(shí)間增量，計(jì)算成本龐大。提高加載速率和質(zhì)量縮放可提升計(jì)算效率
本文通過(guò)abaqus顯示動(dòng)力學(xué)的方法對(duì)BCC結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓縮仿真模擬，同時(shí)為減小計(jì)算量，采用梁?jiǎn)卧M點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，壓頭設(shè)置為剛性面，添加質(zhì)量縮放，加快運(yùn)算速度，為點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點(diǎn)陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實(shí)體，然后對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理，得到點(diǎn)陣單胞點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。
b.建立單胞BCC梁?jiǎn)卧c(diǎn)陣模型,然后進(jìn)行刪除面的操作，得到單胞
哈嘍！大家好，這里是菜鳥博主——食詩(shī)吃詞！
今天跟大家聊一聊我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)力學(xué)與結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)里面常見的一個(gè)計(jì)算公式——彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的固有頻率求解：
學(xué)過(guò)結(jié)構(gòu)力學(xué)或者結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的同學(xué)都知道我們系統(tǒng)的固有頻率求解，求解公式如下：
式中的f0即為固有頻率，k為系統(tǒng)的剛度（N/m），m為系統(tǒng)質(zhì)量（kg）。
假定我們的模型如下所示：
那么由上我們可以計(jì)算出一個(gè)彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的固有頻率
ABAQUS質(zhì)量縮放
ABAQUS分析布中中質(zhì)量縮放設(shè)定.pdf
質(zhì)量縮放.pdf
質(zhì)量放大 Mass Scaling 設(shè)定.pdf
懶得看的，可以直接看我的總結(jié)版（人家總結(jié)的比我的好多了）：
1，作用
用于Dynamic Explicit問(wèn)題，可以提高計(jì)算效率。原理是調(diào)整部分元素的密度，由此放大時(shí)間增量。如圖公式：
2，設(shè)置步驟
（1）先不用質(zhì)量縮放，看時(shí)間增量是多少，做到心中有數(shù)；
（2）Step模塊-Edit Step-Create-輸入?yún)?shù)
在做仿真任務(wù)時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到定義剛體的情況，本文針對(duì)在hypermesh、Abaqus求解器下的剛體設(shè)置進(jìn)行說(shuō)明，
首先創(chuàng)建模型，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，修改單元類型，四邊形網(wǎng)格單元類型修改為R3D4,三角形單元類型修改為R3D3;
更新單元類型后創(chuàng)建剛體屬性，屬性類型選擇RIGID_BODY
設(shè)置剛體參考點(diǎn)為模型上任意一點(diǎn)
選擇剛體的單元集合為零件comps
本貼使用Abaqus2020版本，仿真剛體彈芯侵徹TC4鈦合金靶板。
幾何模型：
幾何模型使用SOLIDWORKS建模，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1所示。彈芯直徑Φ6mm，彈芯長(zhǎng)度30.5mm，頭部為圓卵形。鈦合金靶板尺寸為200mm×200mm×10mm。
有限元模型：
有限元模型使用Abaqus建模，靶板四周采用完全固定約束。彈芯因彈頭結(jié)構(gòu)不規(guī)則采用自由四面體網(wǎng)格，并設(shè)置為剛體
質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)是分析動(dòng)力學(xué)問(wèn)題最簡(jiǎn)單的入門案列，任何系統(tǒng)都可以簡(jiǎn)化為有限個(gè)彈簧-質(zhì)量-阻尼構(gòu)成的系統(tǒng)，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，獲得系統(tǒng)的響應(yīng)特征。分析這種系統(tǒng)時(shí)，首先要根據(jù)彈簧、阻尼器的物理意義對(duì)與其固連的質(zhì)量塊進(jìn)行受力分析，然后用牛頓第二定律列寫質(zhì)量塊對(duì)應(yīng)的合力方程，從而得到系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型——微分方程。對(duì)于少數(shù)自由度時(shí)，可以比較簡(jiǎn)單的推導(dǎo)求解，但是自由度多時(shí)，手動(dòng)求解就變得很麻煩了。
abaqus只要幾何分割合理、布種合適同樣可以獲得好的網(wǎng)格質(zhì)量。
往期精彩視頻，歡迎關(guān)注！！
1. HYPERMESH中設(shè)置ABAQUS銷軸接觸設(shè)置
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c13866
2. HYMPERMESH與ABAQUS聯(lián)合（銷軸簡(jiǎn)化梁?jiǎn)卧?https://www.yqgqt.org.cn
