截面賦予
關注創建者：老白CAE 創建時間：2018-07-09
截面賦予的視頻教程
LS-Dyna 水下爆炸之流固耦合應用篇
第三課： 1.Hypermesh邊拓撲概念、面剖分、2D殼體單元編輯以及殼體法向查看、改變； 2.LS-PrePost界面下*INITIAL_VOLUME_FRACTION_GEMOETRY關鍵字介紹及殼體和球填充命令操作； 3.流固耦合關鍵字泄露調試介紹； 第四課： 1.Hypermesh中1D單元工字梁的鋪設、與殼體耦合方式及截面屬性賦予； 2..LS-PrePost界面下梁單元截面顯示及屬性操作
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流固耦合應用之lsdyna聯合hypermesh空中爆炸對靶板毀傷
本課適合那些人學習： 1.學習型仿真工程師； 2.兵器科學與技術專業學生； 3.科研院所從流固耦合及毀傷研人員； 4.基礎理論論證人員； 5.對兵器毀傷、裝甲防護感興趣人員 對學員的幫助是什么： 1.掌握Hypermesh 2D殼體網格劃分、設及截面賦予； 2.掌握LS-PrePost簡單網格生成，關鍵字定義及網格編輯技巧，提升后處理能力； 3.LS-Dyna一般求解流程，K文件提交
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截面賦予的實例教程
如下圖為導入Hypermesh中的實體梁，截面為非對稱，即截面在任何方向上都沒有對稱軸。本節通過Hypermesh提取實體梁的截面作為1D梁單元的截面。
圖1實體梁
圖2beam188梁單元
圖2是將提取的實體梁截面賦予beam188梁單元后的效果，藍色是1D梁單元，綠色是原來的實體梁，兩者完全重合。
通過該方法建立梁單元的關鍵點是梁截面的提取和賦予1D梁單元時梁截面方向的控制。
操作：
（1）建立幾何模型：分別畫出拱軸線和截面，使用sweep功能生成拱圈幾何模型。為了荷載施加方便，在拱頂截面將拱圈切分。
（2）材料及截面賦予
使用線彈性材料本構，混凝土的彈性模量3.0×104MPa，泊松比0.2。創建solid,homogeneous截面并賦予拱圈。
（3）分析步創建
打開幾何大變形開關，設置初始增量步為0.01，最大增量步為0.02。
為了方便的查看拱頂的荷載位移曲線，需要創建拱頂的集合，并在歷史輸出中定義該集合的力和位移的輸出。
（4）荷載及邊界條件施加
兩端拱腳截面約束x、y、z三個方向的平動自由度，為方便收斂，在拱頂施加y向的強制位移位移。
（5）網格劃分
為配合iSolver求解器，選用C3D8單元進行求解。
（6）求解
分別提交abaqus和iSolver的求解。
（7）求解結果及對比
最后荷載步場輸出對比：
Mises應力（左abaqus，右iSolver）
豎向位移（左abaqus，右iSolver）
歷史變量輸出：
拱頂的荷載位移曲線對比
從場和時間變量輸出可以看出，在該問題上，iSolver求解器與大型商業軟件abaqus結果基本一致。iSolver軟件在本問題上有足夠的求解精度。
展開 問題描述：
如下圖所示的工字形截面的簡支鋼梁，梁中設置四處豎向加勁肋，在跨中底部有一微小的缺陷口。求有缺陷梁在圖中荷載下的應力和變形。
操作：
（1）建立幾何模型
按照圖紙建立包含加勁肋和缺口的的幾何模型，如下圖所示。
（2）材料及截面賦予
使用線彈性材料本構，工字梁使用常見的Q235鋼材支座，其彈性模量為2.06e5MPa，泊松比為0.3。創建solid,homogeneous截面并賦予工字梁。
（3）創建分析步
創建靜力通用分析步，不考慮幾何大變形。
（4）荷載及邊界條件
在左右支座底面中心位置分別創建關鍵點，并與支座附近的面創建coupling耦合約束。加載點出做同樣的處理。
然后在關鍵點上施加邊界條件。左支座處關鍵點約束UR1以外的所有自由度，右支座處關鍵點約束UR1和U3以外的其他自由度；在頂面加載點上施加y方向的豎向集中荷載。
（5）網格劃分
對幾何模型做適當的切分，并在缺口處適當加大網格密度，劃分六面體網格如下所示。
（6）作業提交
于abaqus和iSolver軟件分別提交作業分析。
（7）結果對比
整體Mises應力對比（左：abaqus,右：iSolver）
缺口附近Mises應力對比（左：abaqus,右：iSolver）
軸向變形對比（左：abaqus,右：iSolver）
豎向變形對比（左：abaqus,右：iSolver）
從變形和應力可以看出，在該問題上，iSolver求解器與大型商業軟件abaqus結果基本一致。iSolver軟件在本問題上有足夠的求解精度。
展開 3.生成梁截面。由于AC和BD桿的截面不用，且AB桿為剛性桿，所以我們需要生成
3個梁截面。為AB桿定義不同截面的原因是防止在共享拓撲以后軟件將截面相同的桿合并為一根桿，導致無法單獨定義某根桿的剛度行為。由于AB桿是剛性桿，該題又忽略重力影響，所以AB桿直徑大小對該題無影響，此處將AB桿直徑定義為10mm。點擊Prepare→Profiles→Circle，創建一個圓截面。重復2次該操作，即可得到3個梁截面。
4.修改截面尺寸。在結構樹中右鍵Circle→Edit Bbeam Profile，將半徑R改為12.5mm（下圖一）。同樣的操作，將剩下的2個截面尺寸分別修改為半徑9mm、半徑5mm，然后退出截面修改，并將截面重命名為其直徑數值（下圖二）。
5.將截面賦予草繪出的線，生成線體模型。選擇“25”截面，點擊Crate，選擇AC桿。同樣的方法，將“18”截面賦予BD桿，將“10”截面賦予AB桿。線體模型如下圖二所示。使用WB的Share命令，在三桿連接點進行共節點處理。至此，幾何模型建立完畢，返回workbench。雙擊Model進入Mechanical。
Step3：修改桿的剛度行為Stiffness Behavior
。
點擊Geometry，選擇Beam（10），即AB桿。在Details of Beam（10）中將Stiffness Behavior改為 Stiff Beam。由于軟件默認Stiffness Behavior為Flexible，所以其余兩桿不用做更改。
展開 如圖所示：
通過鼠標左鍵選中紗線中心的那一個節點進行坐標賦予，也可以通過視圖右側（我的是右側）進行選擇，其名字是Node（1），將Yarn1的中間的坐標賦予給紗線，在控制臺進行。如圖所示：
至此第一根紗線先放到這里，進行第二根紗線的創建，操作與第一根紗線相似，只不過為了說明節點插入將節點數改為2，這里就先這樣。如圖所示：
點擊ok進行生成。如圖所示：
點擊右側（綠色部分的）Yarn（1）的Node（1），也可以在視圖中點選相應的節點，然后點擊右側的Insert Node，進行節點插入。（該部分也可以進行紗線的復制，紗線與節點的刪除，只要選中點擊相應的操作就行）結果如圖所示：
接下來就和第一根紗線類似，賦予中間節點坐標，同時完成另外兩根紗線的創建，操作類似，不再說明，結果如圖所示：
接下來進行截面賦予，通過鼠標左鍵選擇紗線，也可以在右側選擇，通過按住shift建與鼠標左鍵點擊，可以實現批量選擇，選中紗線會變成白色。為節省時間，選擇全部紗線。如圖所示：
接下來點擊左側的section進行截面設定，這里提供了三種紗線截面形式。如圖所示：
自上而下為:
恒定截面：使用這個，紗線在與紗線路徑垂直處的截面處處一樣，截面恒定連續不變
在節點處插入截面：在節點出構建截面，可以構建變截面紗線。
在位置處插入截面：以總長百分比的形式確定構建截面的位置，可以構建變截面紗線。
這里就選擇constant，然后就是進行截面設定。
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但殼模型無法作為主體區域，因此本研究采用復合層的截面定義方式對機輪殼模型進行截面賦予，對機輪不同區域定義不同的復合層數及相應的厚度與材料屬性。如鋼線圈區域，共指派了十一層，并按照橡膠-內面層-橡膠-鋼線圈-橡膠-鋼線圈-橡膠-鋼線圈-橡膠-內面層-橡膠的排布方式賦予了該區域相應的截面屬性，每一層的厚度與旋轉角均與輪胎本身的定義保持一致，鋼線圈區域的復合層定義與層堆疊繪圖見表1與圖2所示。
鋁合金及大部分鈑金均采用殼單元，即中面四邊形網格，網格尺寸大小為4mm，不同截面分別賦予不同料厚，如圖2所示；剩余部分鈑金件采用六面體網格，為了保留產品的所有特征，網格大小采用2mm，如圖3所示。鋁合金件之間通過角碼進行連接，鈑金件之間通過焊接及螺栓進行連接。總成網格及連接如圖4所示。網格單元總數量為1645393個。
圖3 創建Material-1的材料
2）創建截面屬性：創建截面屬性Section-1，保持默認參數不變，選擇Material-1
圖4 創建截面屬性 Section-1
3）給部件賦予截面屬性
圖5 賦予截面屬性后的模型
3. 定義裝配件
圖6 創建裝配件實例
4.
鋁合金及大部分鈑金均采用殼單元，即中面四邊形網格，網格尺寸大小為4mm，不同截面分別賦予不同料厚，如圖2所示；剩余部分鈑金件采用六面體網格，為了保留產品的所有特征，網格大小采用2mm，如圖3所示。鋁合金件之間通過角碼進行連接，鈑金件之間通過焊接及螺栓進行連接。總成網格及連接如圖4所示。網格單元總數量為1645393個。
圖3鋼結構支架模型圖
3、賦予材料截面屬性
材料使用Q235鋼，材料屬性如圖4所示。截面屬性如圖5所示，殼單元厚度為1.5mm。
</p><p class="ql-align-justify">此外，由于在不同節點處賦予了不同的截面，紗線在節點的連接處的截面必定是不一致的，為了過渡使其更加自然，Texgen提供了3種方式，可以同時選中。</p><p class="ql-align-justify">Smooth：平滑截面之間的部分，移除可能出現的硬邊。
（該部分也可以進行紗線的復制，紗線與節點的刪除，只要選中點擊相應的操作就行）結果如圖所示：
接下來就和第一根紗線類似，賦予中間節點坐標，同時完成另外兩根紗線的創建，操作類似，不再說明，結果如圖所示：
接下來進行截面賦予，通過鼠標左鍵選擇紗線，也可以在右側選擇，通過按住shift建與鼠標左鍵點擊，可以實現批量選擇，選中紗線會變成白色。為節省時間，選擇全部紗線。
導入模型
1.打開abaqus界面，在右側的模型樹中右鍵點擊部件，選擇導入，然后找到要導入的文件模型，再彈出的對話框中，點擊確定，即將模型部件導入
創建材料屬性
將模塊切換到屬性欄，創建材料信息，把名稱修改為steel,給定密度為7.85e-9,彈性模量和泊松比為2.1e5、0.28
創建截面
點擊創建截面命令，為材料賦予給截面
指派截面
圖5 添加鋁合金材料
檢查鋁合金材料屬性后，選擇模型樹點擊屬性>截面>創建截面，在彈出對話框中創建用于賦予模型的截面屬性。如圖6所示，類別選擇殼，單元行為選擇薄殼，類型選擇均質，厚度輸入1mm，點擊確定，完成截面的創建。再次重復該過程分別創建截面厚度3mm、4mm的截面。
圖6 創建截面屬性
將創建好的截面分別賦予蒙皮、長桁及端框部分。
對ABAUQS而言，劃分網格是很靠后的事情，用戶開始總是在與幾何模型打交道，創建幾何模型，設定材料，確定截面屬性，并將截面賦予給幾何體，接著從零件得到裝配體，建立零件之間的關系，以及確定分析步，設置載荷與邊界條件，這一切都結束以后，直到求解之前，ABAQUS才漫不經心的地開始劃分網格，網格劃分完畢后，立即就是求解了。
