圆盘受均布压强有限元分析.docx
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圆盘受均布压强有限元分析
圆盘受均布压强
2.1问题的描述
下面以一个直径为500mm,厚度为3mm,周边固定的钢板(如图2-1所示)在均布压强作用下的静力分析为例,学习ABAQUS/CAE在圆板分析中的步骤。
材料性质:
弹性模量E2.06e5,泊松比0.3
均布载荷:
p0.1Mpa
OJMpa
500mm
图2-1圆盘模型图
2.2创建部件
首先,打开ABAQUS/CAE的启动界面,单击选择CreateModelDatabase按钮创建一个ABAQUS/CAE的模型数据库,随即进入Part(部件)功能模块。
接下来,用户在该模块中创建一个圆盘。
单击工具区中的CreatePart(创建部件)工具^1!
,弹出CreatePart对话框,如图2-2所示,在部件名栏中输入disc,基本特征栏下形状为shell,类型为Planar,模型空间大约尺寸设置成600。
单击Continue..按钮,进入草图绘制界面。
单击工具区中CreateCircle中的CenterandPerimeter(创建圆)工具,在提示区输
入(0,0),按回车键Enter;在提示区继续输入(250,0),然后单击工具栏自动全
屏视图工具I,将会看到整个圆,单击鼠标右键,选择CancelProcedure命令,
再单击窗口下方的Done按钮,完成创建圆盘,如图2-3所示
Name:
disc
ModelingSpace
*3D2DPlanarAxisymmetric
TypeOptions
QDefonndble
Discreterigid
Noneavailable
Analyticalrigid
Eulerian
BaseFeature
Shape
Ta
Solid
IPlanar
eShell
Extrusion
Wire
Revolution
Sweep
Point
Approximatesize:
500
Continue.,.
Cancel
图2-2创建部件
图2-3形成的圆盘结构图
2.3定义材料和截面属性
在环境栏的Module(模块)列表中选择Property(特性)功能模块,设置圆盘的材料属性与厚度。
Step1定义材料属性
单击工具区中的CreateMaterial(创建材料)工具二,弹出EditMaterial(编辑材料)对话框。
在Name栏输入steel为材料名称;在MaterialBehaviors(材料性质)栏内执行Mechanical--Elasticity--Elastic命令(线弹性材料);在MaterialBehaviors下方的Data数据表内输入Young'smodulus(杨氏模量)为2.06E5和Poisson'sratio(泊松比)为0.3,如图2-4所示,单击OK按钮,完成材料的创建操作。
Elastic
Type:
Isotropic二TSuboptions
Usetemperdture-dependentckta
Numberoffieldv Modulitimescale(forviscoelasticiiy): Long-termT| □Nocompresiiioii Notension Data Vaunt'sModulus Poi£«on*£Ratio 1£06眄 [0? 3| OKCancel 图2-4EditMaterial对话框 OK按钮,完成截面的创建操作 图2-5创建截面 Step3分配截面特性 单击工具区中的AssignSection(分配截面)工具,在视图区选择圆盘, 单击窗口下方的Done按钮,弹出EditSectionAssignment(编辑截面分配)对话 框(如图2-7所示),直接单击0K按钮,完成截面特性的分配操作。 aEditSectionAssignment Region Region: [Picked) Type: Shell,Hornogeneous Material: step Thickness Assignment: Q1FromsectionFromgeometry Create.,. ShellOffset D亡finilion: Middlesurface Cancei 图2-7EditSectionAssignment对话框 2.4装配部件 在环境栏的Module(模块)列表中选择Assembly(装配)功能模块,单击 工具栏的InstaneePart工具-J',弹出CreateInstanee对话框(图2-8),默认的选 项为disc,直接单击0K按钮,完成装配部件 2.5设置分析步 在环境栏的Module(模块)列表中选择Step(分析步)功能模块,设置分析步步骤如下: (1)单击左侧工具区的•*1(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loaddisco其余参数如图2-9所示(ProceduretypeGenera;选择StaticGenera),单击Continue..按钮。 (■'ICreateInstance rarts disc InstanceType请DfJPf闵亘岐®1*1州QnPE「" Independenr(meshoninstance) Note: TochangeaDe卩endentirstarces mesh,youmustedititspartH«me^h.. Auto-cffseTfromotherinstances OKApplyCancel 图2-8CreateInstanee对话框 Dynamic,Explicit Dynamic,rempdisprExplicit Geos: atic Heattransfer Massdiffusion Soik Static,General Static,Riks 图2-9CreateStep对话框 (3)在弹出的EditStep对话框(见图2-10)中,Description后面改为Uniformlydistributedpressureonthesurface其余参数都保持默认值,单击OK按钮,完成 操作 IIncludefldir! b^tichefltingntferts Cancel 图2-10编辑分析步对话框 2.6定义载荷和边界条件 在环境栏的Module(模块)列表中选择Load(载荷)功能模块 Step1定义载荷 单击工具区的CreateLoad(创建载荷)工具匕,弹出CreateLoad对话框 (见图2-11)。 在Name栏内输入Pressure将TypesforSelectedStep(所选分析步的载荷类型)设为Pressure(压力),Step设为loaddisc,单击Continue..按钮。 在窗口选择圆盘,再单击窗口下方的Done按钮,将会给出提示Chooseasidefortheshellorinternalfaces: BrownPurple(选择壳的边缘还是面),单击Brown按钮选择内部面,单击Purple按钮选择侧缘,本例选择Brown,弹出EditLoad对话框,如图2-12所示,在Magnitude后面输入0.1,然后单击0K按钮。 施加载荷 后,部件如图2-13所示 Continue..,Cancel 图2-11CreateLoad对话框 图2-12编辑载荷对话框 Step2定义边界条件 单击工具区中的CreateBoundaryCondition(创建边界条件)工具―』,弹出 CreateBoundaryCondition对话框。 在Name栏内输入BC-fixed,在Step列表内 选择Initial,在TypesforSelectedStep列表中选择Displacement/Rotation,单击Continue..按钮。 在窗口选择圆盘的边缘,单击Done按钮,弹出EditBoundaryCondition(边界边界条件)对话框,选择U1、U2、U3、UR1、UR2、UR3,女口图2-14所示,单击0K按钮,完成固定边界条件的施加,此时部件如图2-15所示 图2-13施加载荷后的部件 图2-14编辑边界条件 图2-15创建边界条件后的圆盘模型 2.7划分网格 在环境栏的Module(模块)列表中选择Mesh(网格)功能模块。 Stepl撒种子(设置网格密度) 在模型树下选择Model-1--Assembly--Instance--disc-1节点并右击,选择MakeIndependent命令,如图2-16所示。 单击工具区中的SeedPa(撒种子)工具"」,弹出GlobalSeeds对话框,在Approximateglobalsize栏内输入10,即单元尺寸大约为10mm,如图2-17所示,单击OK按钮,再单击窗口下方的Done按钮,完成撒种子。 SwitchC口ntextCtrl-i-Space Rename.^ Suppress Resums Delete.^Del Query ShowParents ShowChildren MakeDependent MakeIndependent Unklnstdnce^,. ExcludeframSimulation 吕topent 图2-16MakeIndependent命令 ■1Gcba"seeds SizingControls Approximateglobalsize: 10 了Curvaturecontrol MaximuindeviationFactor(0.0 (Approximatenumberofelementsperciirlm: 8; Minirnurrisizefdctor(dsufrdcticiiofqlobdlsizei; ◎UssdefdultfO.l)Specify(0.0烷min匕1.010.1 图2-17全局撒种子 Step2控制网格划分 单击工具区中的AssignMeshControls(网格控制)工具Ll,弹出Mesh Controls对话框,如图2-18所示,在ElementShape中选择Tri,采用自由划分网格技术,单击0K按钮,完成控制网格划分选项的设置。 ElementShape Quad■Quad-dominatedQ\ri TechniqueAlgorithm mappedmeshingwhereappropriatm BiinnKmam・・・・nn■・・・・・・■iiMia■11r・・・・・nnn・・・・・・■rainnm«i・r・・・・©■■11i・r・・・・■nm VI 图2-18网格划分控制技术 Step3选择单元类型 单击工具区中的AssignElementType(分配单元类型)工具「二,,在视图区选择整个模型单击,弹出ElementType对话框,如图2-19所示。 选择三角形单元STRI65,单击OK按钮。 Step4划分网格 单击工具区中的MeshPart(划分部件)工具隹」,单击提示区中的Yes按钮' 图2-19选择单元类型对话框 图2-20划分网格后的模型图 完成网格划分,如图2-20所示,信息区显示出“4077elementshavebeengeneratedonpart: disc-1”。 Step5检查网格 单击工具区中的VerifyMesh(检查模型)工具在视图区选择圆盘部件, 单击Done按钮,弹出VerifyMesh对话框,如图2-21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。 图2-21检查模型网格划分 2.8分析 在环境栏的Module(模块)列表中选择Job(作业)功能模块。 单击工具栏的CreateJob(创建作业)工具辛,弹出CreateJob对话框,如图2-22所示,在Name栏输入disc,单击Continue..按钮,弹出EditJob(编辑作业)对话框,如图2-23所示,在作业描述栏输入Staticanalysisforadisc单击OK按钮。 匚oniinue...Carkcci 图2-23编辑作业 单击工具区中的JobManager(分析作业管理器)工具二J,弹出JobManager 对话框,如图2-24所示,单击Submit按钮提交作业,运行完毕,在消息提示栏 显示Completed。 图2-24作业管理器 单击工具栏的田工具保存模型。 2.9结果后处理 当作业分析完毕后,单击作业管理器(见图2-24)的Results按钮, ABAQUS/CAE随即进入Visualization(可视化)功能模块。 Step1显示圆盘的变形 执行Result--FieldOutput命令,弹出FieldOutput(场变量输出)对话框(见图2-25),选择位移U: Spatialdisplacementatnodes,默认选项为合位移Magnitude,也可以选择坐标轴1、2、3方向的位移U1、U2、U3;设置显示最大、最小值的位置,单击Options--Contour菜单,弹出ContourPlotOptions(云图选项)对话框(见图2-26),选择Limits选项卡,在Min/Max中选择Show location,点击左侧工具栏中的工具,位移云图如图2-27所示。 图2-25FieldOutput对话框 图2-27位移云图 调整变形图的变形放大系数,执行Options--Common命令,弹出CommonPlot Options(普通绘图选项)对话框,如图2-28所示,在变形放大系数Deformation ScaleFactor中选择Uniform,输入放大系数10.单击工具栏的骞I(PlotDeformed Shape工具,绘制圆盘变形图,如图2-29所示。 图2-28CommonPlotOptions对话框 图2-29变形图(变形系数=10) 2.10退出ABAQUS/CAE 至此,对此例题的完成分析过程已经完成。 单击窗口顶部工具栏中的钮来保存模型,然后单击窗口右上方的I冋按钮,或者在主菜单中选择File--Exit, 退出ABAQUS/CAE。
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