ABAQUS线性静力学分析报告实例.docx
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ABAQUS线性静力学分析报告实例
线性静力学分析实例
线性静力学问题是简单且常见的有限元分析类型，不涉及任何非线性（材料
非线性、几何非线性、接触等），也不考虑惯性及时间相关的材料属性。
在ABAQUS中，该类问题通常采用静态通用（Static，General）分析步或静态线性摄动（Static，Linearperturbation）分析步进行分析。
线性静力学问题很容易求解，往往用户更关系的是计算效率和求解效率，希
望在获得较高精度的前提下尽量缩短计算时间，特别是大型模型。
这主要取决于网格的划分，包括种子的设置、网格控制和单元类型的选取。
在一般的分析中，应尽量选用精度和效率都较高的二次四边形/六面体单元，在主要的分析部位设置较密的种子；若主要分析部位的网格没有大的扭曲，使用非协调单元（如CPS4I、C3D8I）的性价比很高。
对于复杂模型，可以采用分割模型的方法划分二次四边形/六面体单元；有时分割过程过于繁琐，用户可以采用精度较高的二次三角形/四面体单元进行网格划分。
一悬臂梁的线性静力学分析
1.1问题的描述
一悬臂梁左端受固定约束，右端自由，结构尺寸如图1-1所示，求梁受载后的Mises应力、位移分布。
材料性质：
弹性模量E2e3，泊松比0.3
均布载荷：
p0.6Mpa
图1-1悬臂梁受均布载荷图
1.2启动ABAQUS
启动ABAQUS有两种方法，用户可以任选一种。
（1）在Windows操作系统中单击“开始”--“程序”--ABAQUS6.10--ABAQUS/CAE。
（2）在操作系统的DOS窗口中输入命令：
abaquscae。
启动ABAQUS/CAE后，在出现的StartSection（开始任务）对话框中选择CreateModelDatabase。
1.3创建部件
在ABAQUS/CAE顶部的环境栏中，可以看到模块列表：
Module:
Part，
这表示当前处在Part（部件）模块，在这个模块中可以定义模型各部分的几何形体。
可以参照下面步骤创建悬臂梁的几何模型。
（1）创建部件。
对于如图1-1所示的悬臂梁模型，可以先画出梁结构的二维截面（矩形），再通过拉伸得到。
单击左侧工具区中的（CreatePart）按钮，或者在主菜单里面选择
Part--Create，弹出如图1-2所示的CreatePart对话框。
ModelingSpsce
°3D20PlanarA^i^yrnmetric
TypeOptions
QDefoiiDdble
Discreterigid
NoneavailableAnalyticalrigid
■Edleri^n
BaseFeature
Shape
Typt
*Solid
IZxtru^ion1
Shell
Revolution
Wire
5weep
Point
Approximatesize:
和0
Continue...Cancel
图1-2CreatePart对话框
在Name（部件名称）后面输入Beam,ModelingSpace（模型所在空间）设为3D，Shape选择Solid（实体），Type采用默认的Extrusion，在Approximatesize里面输入300。
单击Continue...按钮。
注意：
如果无法输入字符，原因可能是当前正处于中文输入法的状态，应切换到英文输入法。
（2）绘制矩形。
ABAQUS/CAE自动进入绘图环境，左侧的工具区显示出绘图工具按钮，视图区内显示栅格，视图区正中两条相互垂直的点划线即当前二维区域的X轴和丫轴。
二者相交于坐标原点。
（选择矩形的一个角点，或输入X,Y的坐标），如
选择绘图工具箱中的口工具，窗口提示区显示Pickastartingcornerfortherectangle--orenterX,Y
图1-3所示。
JXPickastartingcornerfortherectangle-orenterXFY；-1004^
图1-3输入点坐标
输入矩形的第一个点得坐标为（-100,10），移动光标选择与该店相对的点得坐标为（100，-10），单击鼠标左键，矩形就画出来了。
如果在绘制过程中操作有误，可以单击绘图工具箱的撤销工具来撤销上
一步操作，也可以使用删除工具犷I来删除错误的几何图形，具体操作步骤入校所示。
a单击绘图工具箱中的删除工具。
b在所绘图形中选择要删除的线或者图形，ABAQUS/CAE以红色高亮显示被选中的对象。
提示：
如果想删除多个对象，可以在单击此对象的同时按住Shift键，或者按住鼠标左键不放，在视图区中画出一个矩形框，选中矩形框中的对象。
如果想取消对某对象的选择，可以在单击此对象的同时按住Ctrl键。
c在视图区单击鼠标中键，或者单击提示区中的Done按钮，结束对删除工具匕的使用。
d根据需要，重复a、b、c步骤。
注意：
在确认结束某一步操作的时候，一般总是在视图区中单击鼠标中键，或者单击窗口底部提示区的Done按钮（完成），一下不再赘述。
（3）由于前面操作中，已经选择了Extrusion类型，在上一步退出后，
ABAQUS即弹出“编辑基本拉伸”对话框。
在该窗口中，输入拉伸尺寸30，如
图1-4所示。
然后单击0K按钮，视图区就出现了悬臂梁的结构图，如图1-5
所示。
EndCondition
Type：
Blind
Depth:
珂
Options
Note：
Twistanddraftcannotbespecifiedtogether,
Includetwiit,pitch;0
□includedraft,angle：
0
OKCancel
图1-4“编辑基本拉伸”对话框
图1-5形成的悬臂梁结构图
户还可以在主菜单中选择
File--Save对所建立的模型进行保存操作。
此处把该
部件取名为beam
说明：
ABAQUS/CAE不会自动保存模型的数据，用户每隔一段时间自己保
存模型。
如果由于意外造成系统死机或者无法自动退出ABAQUS/CAE，下次启
动时就会显示自动恢复的对话框，选择Yes就可以自动恢复尚未保存的数据，但
是有时会因为恢复文件中存在错误，出现自动恢复失败，所以建议用户养成经常保存模型的习惯。
1.4创建材料和截面属性
在窗口左上角Module（模块）列表中选择Property（特性）功能模块，按照以下步骤来定义材料。
（1）创建材料。
单击工具区左侧的—（CreateMaterial）按钮，或者在
主菜单中选择Material--Create，弹出EditMaterial对话框（也可以双击左侧模型树中的Material来完成此操作），如图1-6所示。
图1-6EditMaterial对话框
在Name（材料名称）后面输入Steel，单击此对话框中的Mechanical（力学特性）--Elasticity（弹性）。
在数据表中设置Young'sModulus（弹性模量）为2e3,Poisson'sRatio（泊松比）为0.3，其余参数不变，如图1-7所示，单击OK按钮。
Dara
Young's
Pois&on's
Modulus
Rjitio
12e3
031
图1-7输入弹性模量和泊松比
说明：
在ABAQUS/CAE中，如果希望修改或撤销已经完成的操作，可以
在窗口左侧的模型树中找到此操作，在上面单击鼠标右键，选择Edit或者
Delete。
在绘制二维平面图时，可以单击绘图工具箱中的按钮来撤销上一步
操作。
（2）创建截面属性。
单击左侧工具区的丄I（CreateSection）按钮，或者在主菜单中选择Section--Create，弹出CreateSection对话框（也可以双击左侧模型树中的Section来完成此操作），Name改为BeamSection，保持其他默认参数不变，单击Continue...按钮。
在弹出的EditSection对话框（见图1-8）中，默认的参数（Material:
Steel；Type:
Solid，Homogeneous；Planestress/strainthickness:
1）不变，单击OK按钮。
X
■1l-ditSection
1
Nanne:
BeairSe匚tion
Type:
Solid,Homogeneous
Material:
Steel
匕|匚「前匚匸］
1PlaneUres^/strainthickress:
1
OK
Cancel
图1-8EditSection对话框
（3）给部件赋予截面属性。
单击左侧工具区中的逻L（AssignSection）按
钮，或者在主菜单中选择Assign--Section，单击视图区中的悬臂梁模型，
ABAQUS/CAE以红色高亮显示被选中，在视图区单击鼠标中键，弹出Edit
SectionAssignment对话框，如图1-9所示，单击0K按钮。
l-rirrSpcricriA^ignirenr
Region
Region:
（Picked）
tion
Section:
BeamSecticn
F|Create...|
Mot*:
Listcontainsonlytectioncapplicabletotheselectedregions.
Type:
SolidrHomogeneous
Material:
Steel
OK
Cdrice
图1-9EditSectionAssignment对话框
说明：
ABAQUS/CAE不把材料属性直接赋予单元或者几何实体，而是首先在截面属性（Section）中定义材料特性，再为每个部件赋予相应的截面属性。
注意：
ABAQUS/CAE推荐的建模方法是把整个数值模型（如材料、载荷、
边界条件等）都直接定义在几何模型上，而不是像其他前处理器一样定义在单元
或者节点上，这样在修改网格时不必重新定义材料和边界条件等模型参数。
这样在处理复杂问题时，可以首先简单地划分粗网格，得到初步的模型结果，然后再适当的区域细化网格。
1.5定义装配件
整个分析模型是一个装配件，前面的Part功能模型中创建的各个部件将在
Assembly功能模块中装配起来。
具体的操作方式：
在窗口左上角Module列表中选择Assembly（装配）功能模块。
单击左侧工具区的二（InstaneePart）按钮，或者在主菜单中选择Instance--Create（也可以直接单击左侧模型树中的Assembly左侧的+号，然
后双击其下一层的Instanee来完成此项操作）。
在弹出的CreateInstanee对话框中（见图1-10），前面创建的部件beam自动被选中，默认参数为InstaneeType:
Dependent（meshonpart），单击OK按钮。
1.6设置分析步
ABAQUS/CAE会自动创建一个初始分析步（Initialstep），可以在其中施加边界条件，用户必须自己创建后续分析步（analysisstep），用来施加载荷。
具体操作方法如下。
InstanceType
-dJiikia—an:
^—
JDependent（rneshonpartj
Inde卩eridErn（meshoninstance^
Note:
TochangeaDependentinstanced
meshryoumuttedititspart'smesh.
Auto-offsetfromotherinstances
图1-10CreateInstanee对话框
（1）在窗口左上角的Module列表中选择Step（分析步）功能模块。
单击左侧工具区的（CreateStep）按钮，或者在主菜单中选择Step--Create
（也可以直接单击左侧模型树中的Steps来完成此项操作）。
（2）在弹出的CreateStep对话框中，在Name后面输入分析步的名称，此处将默认值Step-1改为loadbeam。
其余参数如图1-11所示（Proceduretype:
General;选择StaticGeneral），单击Continue...按钮。
图1-11CreateStep对话框
（3）在弹出的EditStep对话框（见图1-12）中，Description后面改为
Loadthetopofthebeam，其余参数都保持默认值，单击OK按钮，完成操
QOtt
Kllgeom：
1・EditStep
Name:
loadbeam
Type:
Static」General
Incr^menTfltinnOther
DescriptionLoadthetapofthebearr{
Timeperiod'1
（ThissettingcontrolstheinclusionofnorliMGreffectsofUrgedispMcein^nts日ndaFfectssuhspquentsteps.）
None
Autornaticstabilization:
IIncludeddiabatitheadnqeffects
图1-12EditStep对话框
1.7定义边界条件和载荷
在窗口左上角的Module列表中选择Load（载荷）功能模块，定义边界条件和载荷。
1施加载荷
单击左侧工具区的3（CreateLoad）按钮，或在主菜单中选择
Load--Create（也可以直接单击左侧模型树中的Loads来完成此项操作）。
在弹出的CreateLoad对话框中（见图1-13），在Name后输入Pressure;将TypesforSelectedStep（所选分析步的载荷类型）设为Pressure（单位面积上的压
力）,Step设为loadbeam，单击Continue...按钮。
图1-13CreateLoad对话框
此时窗口底部的提示区信息变为Selectsurfacesfortheload，单击悬臂梁的上表面，ABAQUS/CAE以红色高亮显示所选中的表面，在视图区中单击鼠标中键。
在弹出的EditLoad对话框（见图1-14），在Magnitude后面输入0.6，然后单击OK按钮。
施加载荷后的悬臂梁模型如图1-15所示。
图1-14EditLoad对话框
图1-15施加载荷后的模型
说明：
载荷类型Pressure的含义是单位面积上的力，正值表示压力，负值表示拉力。
2定义悬臂梁左侧的固支约束
单击工具区左侧的打（CreateBoundaryCondition）按钮，或者在主菜
单中选择BC--Create（也可以直接单击左侧模型树中的BCs来完成此操作）
在弹出的CreateBoundaryCondition对话框中（见图1-16）,在Name后面输入Fixed,将Step设为Initial,TypesforSelectedStep设为
Displacement/Rotation，单击Continue...按钮。
图1-16CreateBoundaryCondition对话框
此时窗口底部的提示区信息变为Selectregionsfortheboundary
condition，选择悬臂梁左侧的面，ABAQUS/CAE以红色高亮度的显示选中的
平面，如图1-17
所示，在视图区中单击鼠标中键。
图1-17选择施加边界条件的悬臂梁模型
■EditBoundaryCondition
Name：
F'xed
T/pe:
L：
ispIscprrent/Kotation
Str|j：
Initidl
Region:
（Picked）
CSVS:
[Global）[Edit™!
|jkCreate...
VU1
UUR1
二UR2
□UR3
Nota:
Thedisphccmcntvaluewillbern白intainedin^ub^qvjenteteps.
OKCancel
图1-18EditBoundaryCondition对话框
说明：
施加边界条件时，要准确地选中要选择的边界面。
如果发现单击后悬
臂梁其他部分的面被ABAQUS/CAE红色高亮度显示，说明刚才选中了显示的
位置。
这时应重新单击正确的位置
提示：
为了更好的选中位置，可以借助菜单栏下的工具栏中的（Rotate
View）按钮把悬臂梁旋转到合适的位置，单击鼠标中键。
再根据窗口下面提示区的提示，在旋转后的模型中选中需要施加边界条件的面。
在弹出的EditBoundaryCondition对话框中（见图1-18），在U1，U2，
U3前的方框中打钩，单击0K按钮，结果如图1-19所示。
图1-19创建边界条件后的悬臂梁模型
1.8划分网格
在窗口左上角的Module列表中选择Mesh（网格）功能模块，在窗口顶部的环境栏中把Object选项设为Part:
beam，如图1-20所示，即为部件beam
划分网格，而不是为整个装配件划分网格。
Module:
Mesh寸
Model:
Model-1彳
Object:
Assembly。
fPartj
Beam
▼
图1-20把划分网格的对象设置为Part:
beam
说明：
如果没有选择对部件划分网格，而是按照默认选项来对整个装配件划分网格，接下来的操作就会出现错误信息。
1设置网格控制参数
在主菜单中选择Mesh--Controls命令，或单击左侧工具区的匕1（Assign
MeshControls）按钮，弹出MeshControls（网格控制参数）对话框，将Element
Shape（单元形状）设置为Hex，Technique设置为Structured，如图1-21所示，单击OK按钮。
*Controls
ElementSh^pe
01討衆Hex-dominated■FetWedge
Technique
；口A5討
OFree
7Structured
Svveep
Bottonn-up
）Multiple
图1-21MeshControls对话框
2设置单元类型
单击左侧工具区的匕■'（AssignElementType）按钮，或者在主菜单中选
择Mesh--ElementType，弹出ElementType对话框，如图1-22所示。
图1-22ElementType对话框
单击Hex标签项，选择Incompatiblemodest,对话框中就出现了C3D8I
单元类型的信息提示。
其余参数采用默认值，单击0K按钮。
3设置种子
在左侧工具区用鼠标单击卜“：
（SeedPart）按钮，或者直接在主菜单中选择
Seed--Part...，就会出现GlobalSeeds对话框，选择单元大小默认值：
10，如
图1-23所示，单击0K按钮
图1-23GlobalSeeds对话框
4划分网格
单击左侧工具区的山丨（MeshPart）按钮，或者在主菜单中选择
Mesh--Part，窗口底部的提示区显示OKtomeshthepart?
（为部件划分网
格？
），在视图区单击鼠标中键，或直接单击提示区中的Yes,得到如图1-24所
示的网格
图1-24生成的网格
说明：
本例题的目的是通过一个简单的模型，让用户初步了解
ABAQUS/CAE的建模方法，因此使用了比较简单的网格划分方法，得到的网格比较粗糙，计算得出的悬臂梁固定端处的应力结果将不会太准确。
如果希望更准
确地分析此悬臂梁受均布载荷的问题，可以进一步细化网格
5检查网格
单击工具区中的VerifyMesh（检查模型）工具阻I,在视图区选择悬臂梁
部件，单击鼠标中键，弹出VerifyMesh对话框，如图1-25所示。
在Type栏
内选择Analysischecks（分析检查），单击Highlight按钮，显示没有任何错误或警告信息。
Metrics
/Errors
图1-25检查模型网格划分
1.9提交分析作业
在窗口的左上角的Module列表中选择Job（分析作业）功能模块。
1创建分析作业
单击左侧工具区的…（JobManager）按钮，或者在主菜单中选择
Job--Manager，弹出JobManager对话框，如图1-26所示，单击Create...
（创建新的作业）按钮，在Name后面输入Deform，单击Continue...按钮，
弹出EditJob对话框，如图1-27所示，将Description设为Cantileverbeam，
其他各参数保持默认值，单击0K按钮
Model：
Model!
NanneModel
Create...
图1-26JobManager对话框
Analysisproduct:
Abaqus/Standard
Descriplion:
Cantileverhean（
SubmissionGeneralMemory卩orallelization卩「ccision
」obType
QFullanalyse
Recover（Eicplicit）
:
Restart
RunMode
ndTe;
R^rkgrounriQueue：
lT
Type：
[OK|Cancel
图1-27EditJob对话框
2提交分析
在JobManager对话框中单击Submit（提交分析）按钮。
看到对话框中
的Status（状态）提示依次变为Submitted,Running和Completed，这表明对模型的分析已经完成。
单击此对话框中的Results（分析结果）按钮，自动
进入Visualization模块。
提示：
如果Status提示变为Aborted（分析失败），说明模型存在问题，分析已经终止。
可以单击对话框中的Monitor（监视器）来检查错误信息，然后检查前面各个建模步骤是否都已经准确完成，更
升级会员 