ABAQUS扭轉(zhuǎn)約束的案例
Abaqus扭轉(zhuǎn)仿真案例講解
Abaqus扭轉(zhuǎn)仿真案例講解
用ABAQUS軟件分析扭轉(zhuǎn)問題
1、引言
在處理扭轉(zhuǎn)問題時，常規(guī)的計(jì)算方法，往往會伴隨一些假設(shè)，這會降低了結(jié)果的準(zhǔn)確程度。根據(jù)有限元理論，使用有限元軟件求解扭轉(zhuǎn)問題會大大提高求解的精確度，特別是對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，效果更為明顯。本文以橡膠產(chǎn)品為例，討論的在ABAQUS軟件中，如何正確完成扭轉(zhuǎn)分析，并提取需要的分析結(jié)果。
2、問題描述
受扭轉(zhuǎn)件結(jié)構(gòu)由鋼筒和橡膠筒組成，產(chǎn)品尺寸如圖1所示。
圖1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡圖
3、有限元建模
加載時內(nèi)芯固定，在外圈施加扭轉(zhuǎn)位移。根據(jù)產(chǎn)品的CAD結(jié)構(gòu)建立有限元模型如圖2所示：
圖2產(chǎn)品有限元模型圖
4、材料性質(zhì)定義
鋼：彈性模量EX=2×105MPa，泊松比μ=0.3
橡膠：橡膠是一種超彈性材料，對于超彈性材料，不用楊氏模量和泊松比，而用應(yīng)變勢能（U）來表達(dá)應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系。ABAQUS軟件中有兩種應(yīng)變勢能可利用，分別是多項(xiàng)式模型和奧根（Ogden）模型，本例中使用多項(xiàng)式模型，表達(dá)式如下：
式中：U—應(yīng)變勢能，Jel—彈性體積比；I1、I2—應(yīng)變不變量；Di—定義材料的壓縮性；Cij—Rinvlin系數(shù)。本例中取N=1，以橡膠材料的單軸拉伸，單軸壓縮和平面剪切實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，并考慮到橡膠的不可壓縮性，輸入方程系數(shù)值：C01=0.36，C10=0.09，D1=0
注意事項(xiàng): 橡膠的特性錯綜復(fù)雜，材料特性和幾何特性均呈非線性變化的。如果要準(zhǔn)確預(yù)測模型中發(fā)生變形或應(yīng)變部分的行為，那么提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的范圍要涵蓋計(jì)算模型中可能會出現(xiàn)的變形狀態(tài)和應(yīng)變范圍。
5、加載求解
加載時，內(nèi)鋼筒的內(nèi)套固定，即UX=UY=UZ=0,將外鋼筒的最外層結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)系定義為柱坐標(biāo)系。在此柱坐標(biāo)系中施加扭轉(zhuǎn)載荷。
展開 基于ANSA與ABAQUS的橡皮筋扭轉(zhuǎn)扇葉簡單實(shí)例
基于ANSA與ABAQUS的橡皮筋扭轉(zhuǎn)扇葉簡單實(shí)例
ABAQUS C30混凝土短柱扭轉(zhuǎn)仿真
最近做了混凝土短柱的扭轉(zhuǎn)案例，需要的可以下載。
Torsion column.rar
有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實(shí)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(diǎn)的某個自由度依賴于其它的節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)可以選擇123自由度，也可以對每個從節(jié)點(diǎn)設(shè)置不同的自由度，還能主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)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(shí)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(yàn)、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(qiáng)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(shí)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(shí)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(diǎn)面耦合約束的荷載單位
該同學(xué)向我提問：在ABAQUS中，點(diǎn)面耦合時在點(diǎn)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(yàn)這也確實(shí)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(diǎn)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(diǎn)面耦合之后，我加到點(diǎn)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(diǎn)荷載都是N，那么分布開來應(yīng)該是N/m2，或者N/mm2，即壓強(qiáng)單位。
想解答這個疑問其實(shí)很簡單，只需要建立三個簡單的模型（其實(shí)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(diǎn)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(diǎn)面耦合的模型，在耦合點(diǎn)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(diǎn)面耦合為運(yùn)動分布，運(yùn)動學(xué)耦合將耦合節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動約束為參考節(jié)點(diǎn)的剛體運(yùn)動。該約束可以應(yīng)用于耦合節(jié)點(diǎn)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(jì)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(shí)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)際強(qiáng)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。
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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，ABAQUS可自動將參考點(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，可通過勾選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(diǎn)之間傳遞運(yùn)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(diǎn)約束MPC
?殼-實(shí)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(shí)體的耦合約束
?將殼的邊與實(shí)體的面的運(yùn)動耦合
?剛體約束
?允許將裝配體中的部分區(qū)域的運(yùn)動約束到一個參考點(diǎn)上
?多點(diǎn)約束 (MPCs)
?節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)將被綁定。
?如果從屬表面上的節(jié)點(diǎn)與主控表面的間距大于該距離，從屬表面上的節(jié)點(diǎn)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(diǎn)的節(jié)點(diǎn)集綁定到主控表面。
?如果節(jié)點(diǎn)在從屬表面上，但不在該節(jié)點(diǎn)集中，這些節(jié)點(diǎn)將不被綁定.
?ADJUST參數(shù)是可選的。
展開 
FRP格柵約束混凝土板四點(diǎn)彎曲ABAQUS模型 ￥11.99
在建立模型時候，采用的是1/4模型進(jìn)行建立，這樣可以減少模型的計(jì)算時間，是一種高效的ABAQUS建模方法。在Part部分，C代表的混凝土板，F(xiàn)RP-Jing和FRP-Wei分別代表徑向和緯向的FRP格柵支，目的是為了區(qū)別兩個方向的FRP的性能不一致。L代表的是支座和加載塊，按照離散剛體建立。
在屬性部分，混凝土采用塑性損傷模型，具體的模型在付費(fèi)內(nèi)容中提供了Excel表格，直接輸入抗壓強(qiáng)度即可替換。FRP的材料按照彈性材料進(jìn)行輸入，并按照最大的抗拉強(qiáng)度作為結(jié)束點(diǎn)。
在裝配部分，是1/4模型，并且建立參考點(diǎn)，為了施加荷載，建立參考點(diǎn)。并且為了網(wǎng)格的劃分，相應(yīng)的切割混凝土板，使得混凝土板的網(wǎng)格和加載塊的網(wǎng)格對齊。
分析步時候采用靜力，通用，打開幾何非線性，并且設(shè)置合適的增量步數(shù)和增量步大小，矩陣存儲選擇非對稱。
在相互作用部分建立支座及加載塊與混凝土塊的面面接觸，并且對FRP格柵采用內(nèi)置于混凝土板內(nèi)，不考慮其粘結(jié)滑移。
在荷載部分，因?yàn)椴捎玫?/4模型，因此對兩個對稱面要分別設(shè)置XSYMM和YSYMM，并且在支座的參考點(diǎn)設(shè)置約束U1U2U3UR1,并且在加載點(diǎn)設(shè)置位移加載
其余更多細(xì)節(jié)再付費(fèi)部分
付費(fèi)部分提供了該模型的CAE和混凝土塑性損傷模型的Excel
展開 ABAQUS中七大約束類型
1.tie -綁定約束：作用是將模型的兩部分區(qū)域綁定在一起，二者之間不發(fā)生相對運(yùn)動，相當(dāng) 于焊在一起。
2.rigid body--剛體約束--使一個模型區(qū)域剛體化，這個區(qū)域可以是一系列節(jié)點(diǎn)，單元等 ，剛體域內(nèi)節(jié)點(diǎn)，單元不發(fā)生相對運(yùn)動，跟隨指定的參考點(diǎn)發(fā)生剛體位移。
3.display body--顯示體約束 不參與分析，不劃分網(wǎng)格。和剛體約束一樣，可整體發(fā)生剛性位移。
4 耦合約束--coupling 和控制點(diǎn)配合使用，可分為運(yùn)動耦合和分布耦合，運(yùn)動耦合指約束區(qū)域內(nèi)的耦合節(jié)點(diǎn)相對于控制點(diǎn)的剛體運(yùn)動；分布耦合主要是通過控制點(diǎn)給約束區(qū)域內(nèi)的耦合節(jié)點(diǎn)傳遞力或力矩。
展開 【Abaqus摩擦約束算法】的類型與應(yīng)用 ￥99.9
</p><p><br></p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/202103/imgs/718a3028a0404acf91e4ce8c0a492702"></p><p class="ql-align-center"><strong>Abaqus中的摩擦約束</strong></p><p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify">最具迷惑性的是另外三個選項(xiàng)，實(shí)際上這和接觸界面法向約束建立時的算法選擇以及不同求解器是有對應(yīng)關(guān)系的，在幫助文檔里面有非常全面的解釋，下面的導(dǎo)圖和表格是我做的一個簡要總結(jié)，更詳細(xì)的內(nèi)容請參考Abaqus用戶手冊。
展開 ABAQUS嵌入約束，有懂得大佬能指導(dǎo)一下嗎？
想問一下大佬們，用abaqus嵌入命令，嵌入?yún)^(qū)域的基體體積是否會被嵌入材料替代還是在后處理時依舊參與計(jì)算？我看到有些文獻(xiàn)需要采用基體材料參數(shù)折減處理，不是很明白這一點(diǎn)[笑哭][笑哭]?，但是b站上鋼筋混凝土的例子為什么沒有進(jìn)行基體材料參數(shù)折減呢？
