abaqus复合材料薄壁圆筒建模流程

abaqus复合材料薄壁圆筒建模流程
abaqus复合材料薄壁圆筒建模流程

1,建立模型Part Module:类型三维,solid,旋转;按尺寸绘图,done,设置旋转角此处为360度。

2,建立参考面,将圆筒分成两半

3,Assembly Module:类型Independent

分区partition截面

4,Mesh module:

点击remove,选择cells消隐分区

撒种子时,需要分几层就在边缘上撒多少个种子,在每条边上尽量都撒相同数量的种子,生成结构网格,生成的网格才比较规整。

(注意,此处的mesh,对象为assembly,而不是part)

生成网格后,Mesh: Create Mesh Part

4,Job Module:Create Job,例如job-007-01,运行生成job-007-01.inp文件,保存成007-01.cae文件。

5, File:New打开新窗口

6,File:Import : Model 选择job-007-01.inp打开

7,Mesh Module:

Tools: Surface manager: create: by angle定义surface集合

Tools: Set manager: create: Element: by angle定义Element集合

用以下三个命令操作,选择恰当的面。

Select the Entity Closest to the Screen,

Select From Exterior Entities

Select From Interior Entities(左键点击第二个图标不放拖出即可)

注:定义Element集合时,可以从外到内,定以一层后,在display中

把定义的那层remove掉再定义下面一层。

8,Mesh: Edit :Mesh:Mesh Offset (create solid layers):Surfaces(选择相应的面):Total thickness 定义厚度,生成cohesive单元,把其之前定义的几层surface,都生成cohesive单元。

9,Mesh: Element type:对cohesive单元,Family选择Cohesive,对其他单元,Family 选择3D Stress;对于静态运算,Element Library选择Standard,对于动态(显式)运算,Element Library选择Explicit。

10,Property:

Create Material:jiti(材料名字):Mechanical:Elastic:Type:Isotropic

Create Material:xianwei(材料名字):Mechanical:Elastic:Type:Isotropic

Create Material:Cohesive(Cohesive单元材料名字):选择Quads Damage,Damage Evolution,Elastic

maxs Damage:

Damage Evolution:

Create section:

11,定义各分层材料方向

Property Module:建立局部坐标,

Tools:Datum:CSYS:3 points,点击Done

定义材料方向, Assign: Material Orientation:选择之前定义的局部坐标,定义角度

12,Mesh Module:Mesh:Edit :Node:Edit:by angle选择Cohesive单元两表面节点,Coordinates: Specify让Cohesive单元厚度为0.( 这一步只是为了视觉效果,可以不操作)。

10

13,分析步step:设为1000,步长最大1,最小8

14,受力方式:一端固支,一段在所有端面上施加向外的压力3000Mpa,不含cohesive 单元,结果如图(蓝色为纤维,黄色为基体)

此处,纤维名义应力设置太小,纤维进入塑性阶段,基体应力大于纤维。

钢管混凝土ABAQUS建模过程

钢管混凝土ABAQUS建模过程 Part模块 一、钢管 1.壳单元 概念:壳单元用来模拟那些厚度方向尺寸远小于另外两维尺寸,且垂直于厚度方向的应力可以忽略的的结构。以字母S开头。轴对称壳单元以字母SAX开头,反对称变形的单元以字母SAXA开头。除轴对称壳外,壳单元中的每一个数字表示单元中的节点数,而轴对称壳单元中的第一个数字则表示插值的阶数。如果名字中最后一个字符是5,那么这种单元只要有可能就会只用到三个转动自由度中的两个。 2.壳单元库 一般三维壳单元有三种不同的单元列示: ①一般壳单元:有限的膜应变和任意大的转动,允许壳的厚度随单元的变形而改变,其他壳单元仅假设单元节点只能发生有限的转动。 ②薄壳单元:考虑了任意大的转动,但是仅考虑了小应变。 ③厚壳单元:考虑了任意大的转动,但是仅考虑了小应变。 壳单元库中有线性和二次插值的三角形、四边形壳单元,以及线性和二次的轴对称壳单元。所有的四边形壳单元(除了S4)和三角形壳单元S3/S3R采用减缩积分。而S4和其他三角形壳单元采用完全积分。 3.自由度 以5结尾的三维壳单元,每一节点只有5个自由度:3个平动自由度和面内的2个转动自由度(没有绕壳面法线的转动自由度)。然而,如果需要的话,节点处的所有6个自由度都是可以激活的。 其他三维壳单元在每一节点处有6个自由度(三个平动自由度和3个转动自由度)。 轴对称壳单元的每一节点有3个自由度: 1 r-方向的平动 2 z-方向的平动 3 r-z平面内的平动 4.单元性质 所有壳单元都有壳的截面属性,它规定了壳单元的材料性质和厚度。 壳的横截面刚度可在分析中计算,也可在分析开始时计算。 ①在分析中计算:用数值方法来计算壳厚度方向上所选点的力学性质。用户可在壳厚度方向上指定任意奇数个截面点。 ②在分析开始时计算:根据截面工程参量构造壳体横截面性质,不必积分单元横截面上任何参量。计算量小。当壳体响应是线弹性时,建议采用这个方法。 5.壳单元的应用

abaqus复合材料

复合材料不只是几种材料的混合物。它具有普通材料所没有的一些特性。它在潮湿和高温环境,冲击,电化学腐蚀,雷电和电磁屏蔽环境中具有与普通材料不同的特性。 复合材料的结构形式包括层压板,三明治结构,微模型,编织预成型件等。 复合材料的结构和材料具有同一性,并且可以在结构形成时同时确定材料分布。它的性能与制造过程密切相关,但是制造过程很复杂。由于复合结构不同层的材料特性不同,复合结构在复杂载荷作用下的破坏模式和破坏准则是多种多样的。 在ABAQUS中,复合材料的分析方法如下 1,造型 它的结构形式决定了它的建模方法,并且可以使用基于连续体的壳单元和常规壳单元。复合材料被广泛使用,但是复合材料的建模是一个困难。铺设复杂的结构光需要一个月 2,材料

使用薄片类型(层材料)建立材料参数。材料参数可以工程参数的形式给出,或者材料强度数据可以通过子选项给出。这种材料仅使用平面应力问题。 ABAQUS可以通过两种方式定义层压板:复合截面定义和复合层压板定义 复合截面定义对每个区域使用相同的图层属性。这样,我们只需要建立壳体组合即可将截面属性分配给二维(在网格中定义的常规壳体元素)或三维(三维的大小应与壳体中给定的厚度一致)。基于网格中定义的连续体的壳单元) ABAQUS复合材料分析方法介绍 复合叠加定义是由复合布局管理器定义的,它主要用于在模型的不同区域中构造不同的层。因此,应在定义之前对区域进行划分,并且应将不同的层分配给不同的区域。可以根据常规外壳的元素和属性进行定义。 传统的壳单元定义了每个层的厚度,并将其分配给二维模型。应该给基于连续体的壳单元或实体单元提供3D模型(厚度是相对于单元长度的系数,因此厚度方向可以分为一层单元)。

Abaqus针对复合材料优势

四Abaqus在复合材料领域的优势 4.1 复合材料介绍 4.1.1 复合材料的应用 复合材料有许多特性: 1、制造工艺简单 2、比强度高,比刚度大 3、具有灵活的可设计性 4、耐腐蚀,对疲劳不敏感 5、热稳定性能、高温性能好 由于复合材料的上述优点,在航空航天、汽车、船舶等领域,都有广泛的应用。复合材料的大量应用对分析技术提出新的挑战。

4.1.2 复合材料的结构 复合材料是一种至少由两种材料混合而成的宏观材料,其中的一种材料被称作基体,其它的材料称作纤维。其中纤维可以包含很多不同的 形式:离散的宏观粒子,任意方向的短纤维,规则排列的纤维和织物。 4.1.3 典型的复合材料 1)单向纤维层合板----冲击分析

2)编织复合材料---- 挤压分析 3)蜂窝夹心复合材料----不可见冲击损伤分析

基体和纤维的存在形式以及材料属性对于复合材料的力学行为有 着很大的影响。改变纤维和基体的属性目的就是在于生成一种复合材料具有如下性质: 1)低成本:原型,大规模生产,零件合并,维修,技术成熟。 2)期望的重量:轻重量,比重分配合理。 3)改进的强度和刚度:高强度/高刚度比。 4)改进的表面属性:良好的耐腐蚀性,表面抛光性好。 5)期望的热属性:较低的热传导性,热膨胀系数较低。 6)独特的电属性:具有较高的绝缘强度,无磁性。 7)空间适应性:大部件,特殊的几何构型。 4.1.4 复合材料的有限元模拟 根据不同的分析目的,可以采用不同的复合材料模拟技术: 1)微观模拟:将纤维和基体都分别模拟为可变形连续体。 2)宏观模拟:将复合材料模拟为一个正交各向异性体或是完全各向

abaqus管道建模过程

一、建立ABAQUS有限元模型 (一)模型选择 针对海洋管道缺陷引起的局部压溃问题,本小组采用ABAQUS建立管道局部片腐蚀有限元模型,将局部片腐蚀段长度Lf、局部片过渡段长度Lg、片腐蚀深度Ls作为研究的缺陷影响参数,建立三维直管道模型。模型正常管道外径取44.4mm,壁厚取1.659mm,施加压力为20mpa。建模分析过程采用非线性弧长法(Static,Riks),控制分析步中的增量步,以保证在之后的计算中,加载力的曲线能够下降并且管道能压溃。 (二)模型建立 1、建立管道剖面 (1)part模块建立正常管道剖面。 首先创建3D-shell planar模块part-1(图1),建立正常段管道1/4圆剖面。具体是先画一个半径为0.0222的圆,向圆内偏移一个管厚0.001659的距离形成管道内径圆(图2),并作辅助线(图3)切割出1/4圆(图4),右下图即为part-1剖面。其中两条辅助线是圆心分别与点(0,0.0222)和点(0.0222,0)的交点。

图1.creat part 图2.绘制管道内径圆 图3.作辅助线图4.正常管道剖面 (2)part模块建立腐蚀管道剖面。 腐蚀管道剖面与正常管道剖面做法相同,同样创建一个3D-shell planar 模块part-2(图5),在该模块下建立腐蚀段管道1/4圆剖面。通过先画一个半径为0.022的圆,向圆内偏移一个管厚0.001659的距离形成管道内径圆(图6),并作辅助线(图7)切割出1/4圆(图8),右下图即为part-2剖面。由于腐蚀

深度为0.0003,则两条辅助线是圆心分别与点(0,0.0219)和点(0.0222,0)的交点。 图5. creat part 图6.绘制管道内径圆 图7.作辅助线图8.腐蚀管道剖面 2、运用Assembly模块进行管道装配。 进入Assembly模块,我们先创建Instance(图9),因为有四个截面需要装配,由刚刚设置的截面各选择两次得到part1-1,part1-2,part2-1,part2-2,其中part1-1和part1-2为正常管道截面,part2-1和part2-2为腐蚀管道截面。

abaqus复合材料薄壁圆筒建模流程

1,建立模型Part Module :类型三维,solid,旋转;按尺寸绘图,done,设置旋转角此处为360度。 2,建立参考面,将圆筒分成两半 3,Assembly Module :类型Independent 分区partition截面 4,Mesh module : 点击remove空二,选择cells消隐分区 X Select entities to remove: Cells Undo 撒种子时,需要分几层就在边缘上撒多少个种子,在每条边上尽量都撒相同数量的种子, 生成结构网格,生成的网格才比较规整。 (注意,此处的mesh,对象为assembly,而不是part) 生成网格后,Mesh: Create Mesh Part Module I- Mesh * Model:j Model-1 abject: * Awembly Part「 4,Job Module : Create Job,例如job-007-01,运行生成job-007-01.inp 文件,保存成007-01.cae 文件。 5,File: New打开新窗口

6,File: Import : Model 选择job-007-01.inp 打开 7,Mesh Module: Tools: Surface manager: create: by angle 定义surface 集合 Tools: Set manager: create: Element: by angle 定义Element 集合 用以下三个命令操作,选择恰当的面。 丄i Select the Entity Closest to the Screen, ---- Select From Exterior En tities '包i 一 J Select From Interior Entities (左键点击第二个图标不放拖出即可) 注:定义Element集合时,可以从外到内,定以一层后,在display中--- -:把定义的那层remove掉再定义下面一层。 8,Mesh: Edit :Mesh : Mesh Offset (create solid layers): Surfaces (选择相应的面):Total thickness定义厚度,生成cohesive单元,把其之前定义的几层surface,都生成cohesive单丿元。 9,Mesh: Element type :对cohesive 单元,Family 选择Cohesive,对其他单元,Family 选择3D Stress;对于静态运算,Element Library选择Standard,对于动态(显式)运算,Element Library 选择Explicit。 10,Property: Create Material: jiti (材料名字):Mechanical : Elastic: Type: Isotropic =tdrt Matetial 邑 M<)terial-jiti Description; NLrnnb?r of field v-arid4)l?:0 ' Moduli tme scale [forvi&ctwlKlicrty^ Long-term No compr-eision 3 Nc Datia Voungi'i P鈕1刖n1* 1 4D0C Create Material: xianwei (材料名字):Mechanical : Elastic : Type : Isotropic

abaqus有限元分析过程

一、有限单元法的基本原理 有限单元法(The Finite Element Method)简称有限元(FEM),它是利用电子计算机进行的一种数值分析方法。它在工程技术领域中的应用十分广泛,几乎所有的弹塑性结构静力学和动力学问题都可用它求得满意的数值结果。 有限元方法的基本思路是:化整为零,积零为整。即应用有限元法求解任意连续体时,应把连续的求解区域分割成有限个单元,并在每个单元上指定有限个结点,假设一个简单的函数(称插值函数)近似地表示其位移分布规律,再利用弹塑性理论中的变分原理或其他方法,建立单元结点的力和位移之间的力学特性关系,得到一组以结点位移为未知量的代数方程组,从而求解结点的位移分量. 进而利用插值函数确定单元集合体上的场函数。由位移求出应变, 由应变求出应力 二、ABAQUS有限元分析过程 有限元分析过程可以分为以下几个阶段 1.建模阶段: 建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型――有限元模型,从而为有限元数值计算提供必要的输入数据。有限元建模的中心任务是结构离散,即划分网格。但是还是要处理许多与之相关的工作:如结构形式处理、集合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等。

2.计算阶段:计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算。 由于这一步运算量非常大,所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成 3.后处理阶段: 它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理, 并按一定方式显示或打印出来,以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估,并作为相应的改进或优化,这是惊醒结构有限元分析的目的所在。 下列的功能模块在ABAQUS/CAE操作整个过程中常常见到,这个表简明地描述了建立模型过程中要调用的每个功能模块。 “Part(部件) 用户在Part模块里生成单个部件,可以直接在ABAQUS/CAE环境下用图形工具生成部件的几何形状,也可以从其它的图形软件输入部件。 Property(特性) 截面(Section)的定义包括了部件特性或部件区域类信息,如区域的相关材料定义和横截面形状信息。在Property模块中,用户生成截面和材料定义,并把它们赋于(Assign)部件。 Assembly(装配件) 所生成的部件存在于自己的坐标系里,独立于模型中的其它部件。用户可使用Assembly模块生成部件的副本(instance),并且在整体坐标里把各部件的副本相互定位,从而生成一个装配件。 一个ABAQUS模型只包含一个装配件。

Abaqus中复合材料的累积损伤与失效

纤维增强材料的累积损伤与失效:Abaqus拥有纤维增强材料的各向异性损伤的建模功能(纤维增强材料的损伤与失效概论,19.3.1节)。假设未损伤材料为线弹性材料。因为该材料在损伤的初始阶段没有大量的塑性变形,所以用来预测纤维增强材料的损伤行为。Hashin标准最开始用来预测损伤的产生,而损伤演化规律基于损伤过程和线性材料软化过程中的能量耗散理论。 另外,Abaqus也提供混凝土损伤模型,动态失效模型和在粘着单元以及连接单元中进行损伤与失效建模的专业功能。 本章节给出了累积损伤与失效的概论和损伤产生与演变规律的概念简介,并且仅限于塑性金属材料和纤维增强材料的损伤模型。 损伤与失效模型的通用框架 Abaqus提供材料失效模型的通用建模框架,其中允许同一种的材料应用多种失效机制。材料失效就是由材料刚度的逐渐减弱而引起的材料承担载荷的能力完全丧失。刚度逐渐减弱的过程采用损伤力学建模。 为了更好的了解Abaqus中失效建模的功能,考虑简单拉伸测试中的典型金属样品的变形。如图19.1.1-1中所示,应力应变图显示出明确的划分阶段。材料变形的初始阶段是线弹性变形(a-b段),之后随着应变的加强,材料进入塑性屈

服阶段(b-c段)。超过c点后,材料的承载能力显著下降直到断裂(c-d段)。最后阶段的变形仅发生在样品变窄的区域。C点表明材料损伤的开始,也被称为损伤开始的标准。超过这一点之后,应力-应变曲线(c-d)由局部变形区域刚度减弱进展决定。根据损伤力学可知,曲线c-d可以看成曲线c-d‘的衰减,曲线c-d‘是在没有损伤的情况下,材料应该遵循的应力-应变规律曲线。 图19.1.1-1 金属样品典型的轴向应力-应变曲线 因此,在Abaqus中失效机制的详细说明里包括四个明显的部分: ●材料无损伤阶段的定义(如图19.1.1-1中曲线a-b-c-d‘) ●损伤开始的标准(如图19.1.1-1中c点) ●损伤发展演变的规律(如图19.1.1-1中曲线c-d) ●单元的选择性删除,因为一旦材料的刚度完全减退就会有单元从计算中移除 (如图19.1.1-1中的d点)。 关于这几部分的内容,我们会对金属塑性材料(金属塑性材料的损伤与失效概论,19.2.1节)和纤维增强材料(纤维增强符合材料的损伤与失效概论,19.3.1节)进行分开讨论。

ABAQUS中Cohesive单元建模方法

复合材料模型建模与分析 1. Cohesive单元建模方法 1.1 几何模型 使用内聚力模型(cohesive zone)模拟裂纹的产生和扩展,需要在预计产生裂纹的区域加入cohesive层。建立cohesive层的方法主要有: 方法一、建立完整的结构(如图1(a)所示),然后在上面切割出一个薄层来模拟cohesive 单元,用这种方法建立的cohesive单元与其他单元公用节点,并以此传递力和位移。 方法二、分别建立cohesive层和其他结构部件的实体模型,通过“tie”绑定约束,使得cohesive单元两侧的单元位移和应力协调,如图1(b)所示。 (a)cohesive单元与其他单元公用节点(b)独立的网格通过“tie”绑定 图1.建模方法 上述两种方法都可以用来模拟复合材料的分层失效,第一种方法划分网格比较复杂;第二种方法赋材料属性简单,划分网格也方便,但是装配及“tie”很繁琐;因此在实际建模中我们应根据实际结构选取较简单的方法。 1.2 材料属性 应用cohesive单元模拟复合材料失效,包括两种模型:一种是基于traction-separation描述;另一种是基于连续体描述。其中基于traction-separation 描述的方法应用更加广泛。 而在基于traction-separation描述的方法中,最常用的本构模型为图2所示的双线性本构模型。它给出了材料达到强度极限前的线弹性段和材料达到强度极限后的刚度线性

降低软化阶段。 注意图中纵坐标为应力,而横坐标为位移,因此线弹性段的斜率代表的实际是cohesive 单元的刚度。曲线下的面积即为材料断裂时的能量释放率。因此在定义cohesive 的力学性能时,实际就是要确定上述本构模型的具体形状:包括刚度、极限强度、以及临界断裂能量释放率,或者最终失效时单元的位移。常用的定义方法是给定上述参数中的前三项,也就确定了cohesive 的本构模型。Cohesive 单元可理解为一种准二维单元,可以将它看作被一个厚度隔开的两个面,这两个面分别和其他实体单元连接。Cohesive 单元只考虑面外的力,包括法向的正应力以及XZ ,YZ 两个方向的剪应力。 下文对cohesive 单元的参数进行阐述,并介绍参数的选择方法。 图2. 双线性本构模型 1.2.1 Cohesive 单元的刚度 基于traction-separation 模型的界面单元的刚度可以通过一个简单杆的变形公式来理解 PL AE δ= (1) 其中L 为杆长,E 为弹性刚度,A 为初始截面积,P 为载荷。公式(1)又可以写成 S K δ= (2) 其中S P A =为名义应力,K E L =为材料的刚度。 为了更好的理解K ,我们把K E L =写成: 1E E L E L K L L ===' (3)

Abaqus基本操作中文教程

Abaqus基本操作中文教程

目录 1 Abaqus 软件基本操作 .................... 常用的快捷键 .......................... 单位的一致性 .......................... 分析流程九步走 ....................... 几何建模(Part) ..................... 属性设置(Property) ................... 建立装配体(Assembly) ................... 定义分析步(Step) ................... 相互作用(In teracti on................ ) 载荷边界(Load) ..................... 划分网格(Mesh) .................. 作业(Job) ...................... 可视化(Visualization )................. 1 Abaqus软件基本操作 常用的快捷键 「旋转模型一Ctrl+Alt+ 鼠标左键 于平移模型一Ctrl+Alt+鼠标中键 " 缩放模型一Ctrl+Alt+ 鼠标右键 单位的一致性 CAE软件其实是数值计算软件,没有单位的概念,常用的国际单位制如下表1所示,建议采用SI (mm)进行建模。

国际单位制 SI (m) SI (mm) 「长度 m mm 力 N N 质量 kg t 时间 s s 应力 2 Pa (N/m ) 2 MPa (N/mm) 质量密度 kg/m 3 3 t/mm 加速度 m/s 2 mm/s 例如,模型的材料为钢材,采用国际单位制 SI (m )时,弹性模量为 m,重力加速度m/s 2 ,密度为7850 kg/m 3,应力Pa;采用国际单位制SI (mm ) 时,弹性模量为 口金 重力加速度 9800 mm/s 2 ,密度为7850e-12??T/mm 5, 应力MPa 分析流程九步走 几何建模(Part 属性设置(Property ) 建立装配体(Assembly ) T 定义分析步(Step ) T 相互作用 (Interaction )宀载荷边界(Load ) T 划分网格 (Mesh )T 作业(Job )T 可视化(Visualization ) ' 以上给出的是软件 ! 常规的建模和分析的流 程,用户可以根据自己 ;的建模习惯进行调整。 I 另外,草图模块可以进 !行参数化建模,建议用 」户可以参考相关资料进--- 几何建模(Part ) 关键步骤的介绍: 部件(Part )导入 Pro/E 等CAD 软件建好的模型后,另存成 iges 、sat 、step 等格式; 然后导入Abaqus 可以直接用,实体模型的导入通常采用 sat 格式文件导 謝t fti5 忧化 fkit 可泯忧

(整理)基于ABAQUS复合材料薄壁圆筒的屈曲分析.

基于ABAQUS复合材料薄壁圆筒的屈曲分析 由于玻璃钢复合材料的薄壁圆筒结构具有强度高、重量轻、刚度大、耐腐蚀,电绝缘及透微波等优点,目前已广泛应用于航空航天和民用领域中。工程中广泛使用的这些薄壁圆筒,当它们受压缩、剪切、弯曲和扭转等荷载作用时,最常见的失效模式为屈曲。因此,为了保证结构的安全,需要进行屈曲分析。 对结构进行屈曲分析,涉及到较复杂的弹(塑)性理论和数学计算,要通过求解高阶偏微分方程组,才能求解失稳临界荷载,而且只有少数简单结构才能求得精确的解析解。因此,只能采用能量法、数值方法和有限元方法等近似的分析方法进行分析。近20年来,随着计算机和有限元方法的迅猛发展,形成了许多的实用分析程序,提高了对复杂结构进行屈曲分析的能力和设计水平。ABAQUS 就是其中的杰出代表。 1.屈曲有限元理论 有限元方法中,对结构的屈曲失稳问题的分析方法主要有两类:一类是通过特征值分析计算屈曲载荷,另一类是利用结合Newton—Raphson迭代的弧长法来确定加载方向,追踪失稳路径的几何非线性分析方法,能有效分析高度非线性屈曲和后屈曲问题。 1.1线性屈曲 假设结构受到的外载荷模式为。,幅值大小为,结构内力为Q,则静力平衡方程应为 进一步考察结构在载荷作用下的平衡方程,得到 由于结构达到保持稳定的临界载荷时有,代入上式得 该方程对应的特征值问题为 如果忽略几何刚度增量的影响,屈曲分析的方程又可进一步简化为 该方程即为求解线性屈曲的特征值方程。为屈曲失稳载荷因子,为结构失稳形态的特征向量。

1.2非线性屈曲 非线性屈曲分析方法多采用弧长法进行分步迭代计算,在增量非线性有限元分析中,沿着平衡路径迭代位移增量的大小(也叫弧长)和方向,确定载荷增量的自动加载方案,可用于高度非线性的屈曲失稳问题。与提取特征值的线性屈曲分析相比,弧长法不仅考虑刚度奇异的失稳点附近的平衡,而且通过追踪整个失稳过程中实际的载荷、位移关系,获得结构失稳前后的全部信息,适合于高度非线性的屈曲失稳问题。 2.ABAQUS的线性屈曲分析 ABAQUS中提供两种分析方法来确定结构的临界荷载和结构发生屈曲响应的特征形状:线性屈曲分析(特征值屈曲分析)、非线性屈曲分析。 线性屈曲分析用于预测一个理想的弹性结构的理论屈曲强度。它是预期的线性屈曲荷载的上限,可以作为非线性屈曲分析的给定荷载,在渐进加载达到此荷载前,非线性求解必然发散;它还可以作为施加初始缺陷或扰动荷载的依据。所以预先进行特征值屈曲分析有助于非线性屈曲分析,进行特征值屈曲分析是必要的。 3.算例 3.1问题概述 图3-1 实例模型 如图所示两端开口的复合材料薄壁圆筒,底端固支,顶端作用有均匀分布的轴压边载。半径R=152mm,高度300mm,厚度t=0.804mm,对称铺层[±45,0]s,

定义ABAQUS模型

定义Abaqus模型
第一讲
? Dassault Systèmes, 2008
概述
? 简介 ? Abaqus模型的组件 ? Abaqus q 输入文件的细节 ? Abaqus输入文件惯例 ? Abaqus输出 ? 例子:悬臂梁模型 ? 部件和装配件(可选)
? Dassault Systèmes, 2008
1

简介
? Dassault Systèmes, 2008
L1.4
SIMULIA
? SIMULIA是达索的注册商标,专注于提供模拟现实世界仿真技术的解决方案 ? Unified FEA 统一的有限元 ? Multiphysics p y 多物理场分析 ? SLM 仿真生命周期管理 ? 总部位于Providence, RI, USA ? R&D centers in Providence and in Suresnes, France
Introduction to Abaqus/CAE
? Dassault Systèmes, 2008
2

简介
SIMULIA Headquarters: Providence, Rhode Island Offices: USA: California Ohio Overseas: Australia Finland India Korea UK (2) Representatives: Overseas: Argentina Malaysia Russia Spain Brazil New Zealand Singapore Taiwan Czech Republic Poland South Africa Turkey Indiana Rhode Island Austria France Italy Netherlands Michigan Texas China Germany (2) Japan (2) Sweden
? Dassault Systèmes, 2008
简介
? 课程预备知识 ? 本课将介绍Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit ;假定学员具有有限元分析 的基础知识。 ? 本课的目的是让学员快速运用Abaqus工作,并介绍相关的概念—本课并不 覆盖 Abaqus所有的细节。 ? 根据本课中的主题,还有几个附加信息: ? SIMULIA网站( https://www.360docs.net/doc/832234663.html, )。 ? Abaqus文档—在用户手册中包括所有的使用细节。 ? Abaqus广泛的讲稿库( https://www.360docs.net/doc/832234663.html,可以找到讲稿的列表)。
? Dassault Systèmes, 2008
3

复合材料ABAQUS分析 精讲版

复合材料Abaqus仿真分析——精讲版 本文以一个非常简单的复合材料层合板为例,应用Abaqus/CAE对其进行线性静态分析。一块边长为254mm的方形两层层合板,两层厚度均为2.54mm,第一层铺层角45°,第二层铺层角-45°;板的四边完全固支,板的上表面受到689.4kpa的压强。各单层的材料相同,材料属性如下: E1=276GPa,E2=6.9GPa,E3=5.2GPa,γ12=0.25,G12=3.4GPa,G13=3.4GPa,G23=3.4G。 定义模型的几何形状 创建一个具有平面壳体单元基本特征的三维变形体,在草图环境绘制板的几何形状如下图:

定义材料属性和局部材料方向 Create coordinate system

定义局部坐标系,对于像本例这样的简单几何体,本可以不用另外建立局部坐标系,但笔者还是在本例中用了局部坐标系,主要是考虑到以后再复杂问题中会经常用到这一方法。 创建铺层 或者使用菜单栏

此处使用全局坐标系

使用用户自定义坐标系 Rotation angle depends on the coordinate system defined by user. Par example, if x-axe in the user defined system is parallel to the direction of fiber; we should replace the angles by 0 and 90. 使用全局坐标系和局部坐标系的区别在下面这一步可以查看 如果使用全局坐标系,会有方向指示,如果使用用户自定义坐标系,在层中没有方向指示可以通过’工具——查询’来检查铺层(Tool ---- Q uery----ply stack plot) Case 1 全局坐标系

ABAQUS及Ansys概述

ABAQUS软件公司和产品应用介绍 一、ABAQUS软件公司的发展历程 1972年,ABAQUS的首要创始人David Hibbitt在布朗大学完成了Ph.D.论文,论文的一部分为基于有限元方法的计算力学内容。这期间,他和他的导师创建了一个公司,产品为他们开发的有限元软件MARC。此后,ABAQUS的另外一个创始人Paul Sorensen也加入了MARC,但之后回到布朗大学继续攻读Ph.D学位。ABAQUS的另外一个创始人Dr. Bengt Karlsson曾经是Control Data公司的分析工程师,由于工作的关系,他逐步对当时各种有限元程序加以熟悉并产生浓厚兴趣。1976年,他从欧洲来到美国和Hibbitt一同在MARC工作。 作为MARC的总工程师,Hibbitt越发意识到工业界对有限元软件有一种强烈的需求,将会成为工程师的日常工具,逐步取代传统的实验做法,但这要求对现有的程序进行大幅度修改,使之能够处理更大规模的模型,计算的可靠性和精度更高。他建议导师重写MARC的内核来适应工业领域的要求,但是他的导师当时不愿意进行这样的一笔投资。1977年,Hibbitt离开MARC开始从头编写ABAQUS。Karlsson很快加入了他。之后,已经从布朗大学博士毕业正在通用汽车公司工作的Sorensen也加入了他们的行列。Hibbitt, Karlsson & Sorensen, Inc., (HKS) 公司于1978年2月1日正式成立。三个力学专家开始了一个强大工程分析工具的发展历程。 HKS的第一个客户是Westinghouse Hanford公司,它在华盛顿州从事核反应堆方面的开发工作。Westinghouse Hanford需要进行复杂的分析,包括核燃料棒的接触、蠕变和松弛等问题。ABAQUS可以进行温度相关的蠕变、塑性以及接触建模体现了其优势,很快ABAQUS在核工业领域小有名气。 ABAQUS早期的应用还包括石油、军工等其它领域。随着软件功能的不断强大,汽车公司在80年代中期开始采用ABAQUS作为复杂工程模拟的工具。此后ABAQUS的研发一直是和重要工业客户一起合作进行的,这些客户碰到的力学难题,双方会一起参与来设法解决,同时不断丰富ABAQUS本身的功能。今天,ABAQUS已经被应用于各个工业领域作为核心产品的研发工具,对它求解能力的强大性和灵活性的赞誉不绝于耳。 2002年底HKS公司改名为ABAQUS公司,全部业务都是进行ABAQUS软件的开发与维护。近年来公司始终保持两位数增长,2007年增长17%,2008年增长18%。目前ABAQUS全球有800名雇员,在北美、欧洲、亚太地区有40个分公司或代表处。在总部的400多名雇员中有200多人具有工程或计算机的博士学位,70多人具有硕士学位。被公认为世界上最大且最优秀的非线性固体力学研究团体。 二、ABAQUS软件的发展历程 ABAQUS最早的产品为ABAQUS/Standard。ABAQUS/Standard是一个通用

ABAQUS建模规范化方法总结

一.命名规则 学习建模过程,可以使用示例中的命名规则,设计标准模型参见标准模型创建方法 二.确定构件使用的坐标系 构件坐标系是应该首先确定并记录的信息,以方便后续确定参考点坐标。 本例中坐标轴Z 轴沿模型截面中心向上,X 轴为荷载施加方向,荷载沿X 轴正向施加。Y 轴与模型侧面垂直。如图所示。 三.材料定义 1 混凝土材料的定义 相关文献:http://127.0.0.1:2180/v6.13/books/usi/default.htm http://127.0.0.1:2180/v6.13/books/usb/default.htm?startat=pt05ch23s06abm39 .html#usb-mat-cconcretedamaged http://127.0.0.1:2180/v6.13/books/usi/default.htm?startat=pt03ch12s09s02.ht ml http://127.0.0.1:2180/texis/search/?query=concrete+damage+plasticity&submit .x=48&submit.y=6&group=bk&CDB=v6.13 1.1. 密度/Density Mass Density=2.5e-9 tone/mm3(=2500kg/m3) 1.2. 弹性/Elastic Machanical/Elasticity/Elastic

定义参数: 杨氏模量: Young’s Modulus=34500 N/mm2; 泊松比: Poisson’s Ratio=0.2 1.3. 塑性/Concrete Damage Plasticity Mechanical/Plasticity/Concrete Damage Plasticity A baqus/CAE User’s Guide 12.9.2_Defining concrete damage plasticity ************************************************************** Dilation Angle Dilation angle, , in the p–q plane. Enter the value in degrees. Eccentricity Flow potential eccentricity, . The eccentricity is a small positive number that defines the rate at which the hyperbolic flow potential approaches its asymptote. The default is . fb0/fc0 , the ratio of initial equibiaxial compressive yield stress to initial uniaxial compressive yield stress. The default value is K , the ratio of the second stress invariant on the tensile meridian, , to that on the compressive meridian, , at initial yield for any given value of the pressure invariant p such that the maximum principal stress is negative, . It must satisfy the condition . The default value is . Viscosity Parameter Viscosity parameter, , used for the visco-plastic

abaqus复合材料

复合材料不仅仅是几种材料的混合物。它有一些普通材料所没有的特性。它在潮湿和高温环境、冲击、电化学腐蚀、雷电和电磁屏蔽环境中具有不同于普通材料的特性。 复合材料的结构形式包括层板、夹层结构、微模型、机织预制件等。 复合材料的结构和材料是相同的,并且在结构形成时可以同时确定材料的分布。它的性能与制造过程密切相关,但制造过程非常复杂。由于复合材料结构不同层的材料性能不同,复合材料结构在复杂荷载作用下的破坏模式和破坏准则也各不相同。 在ABAQUS中,复合材料的分析方法如下 1建模 其结构形式决定了其建模方法,可以采用基于连续介质的壳单元和常规壳单元。复合材料应用广泛,但复合材料的建模是一个难点。制作复杂的结构光需要一个月的时间2材料 使用“图纸类型”(图层材质)来建立材质参数。材料参数可以以工程参数的形式给出,也可以通过子选项给出材料强度数据。这种材料只使用平面应力问题。

ABAQUS可以用两种方式定义层压板:复合材料截面定义和复合材料层压板定义复合剖面定义对每个区域使用相同的图层特性。这样,我们只需要创建一个壳组合,将截面属性指定给二维(在网格中定义的常规壳元素)或三维(三维的大小应与壳中给定的厚度一致)。基于网格中定义的连续体的壳单元) ABAQUS复合分析方法简介 复合覆盖定义由复合布局管理器定义,主要用于在模型的不同区域构造不同的层。因此,在定义之前应该先划分区域,并将不同的层分配给不同的区域。它可以根据常规shell的元素和属性进行定义。 传统的壳单元定义每个层的厚度并将其分配给二维模型。根据单元的厚度可以将单元划分为三维单元的厚度方向。 提示:堆栈参考坐标系(放置方向)的定义和每个堆栈坐标系(图层方向)的定义。定义正确的图层角度、图层厚度和图层顺序。ABAQUS无法分析单个层的法向变化超过

Abaqus中复合材料弹性属性的设定

一、定义材料的刚度矩阵 从弹性力学理论可以知道,各向异性材料的刚度矩阵由于有对称性,刚度系数有最初的36个减少到21个,如下图: 在实际应用中,大多数工程材料都有对称的内部结构,因此材料具有弹性对称性,这种对称性可以进一步简化上述的刚度矩阵。 1、有一个弹性对称面的材料(如结晶学中的单斜体) 例如取x-y平面为对称面,则D1112= D1113= D2212= D2213= D3312= D3313= D1223= D1323=0,刚度系数又减少8个,剩下13个。 2、有两个正交(相互垂直)弹性对称面的材料 例如进一步取x-z平面为对称面,则D1123= D2223= D3323= D1213=0,刚度系数又减少4个,剩下9个,如下图: 在Abaqus编辑材料中进行个刚度系数的设定。

3、有三个正交弹性对称面的材料 如果材料有三个相互垂直的弹性对称面,没有新的刚度系数为零,也只有9个。 4、横观各项同性材料 若经过弹性体材料一轴线,在垂直该轴线的平面内,各点的弹性性能在各方向上都相同,我们称此材料横观各向同性材料,如单向复合材料。对于这种材料最终的刚度系数只剩下D1111,D1122,D1133,D3333,D1212五项,其余各项均为零。在复合材料中,经常遇到正交各项异性和横观各项同性两种材料。 二、定义材料工程弹性常数 通过指定工程弹性常数定义线弹性正交各向异性材料是最便捷的一种方法,根据复合材料力学理论,用工程弹性常数表示的柔度矩阵表示如下:

其中,γij/Ei=γji/Ej,所以用9个独立弹性常数可以表征材料属性,即三个材料主 方向上的弹性模量E1,E2,E3,三个泊松比γ12,γ13,γ23,三个平面内的剪切弹性模量G12,G13,G23。 例如测得复合材料一组材料数据为:E1=39GPa,E2=8.4GPa,E3=5.2GPa,γ12=0.26,γ13=0.3,γ23=0.28,G12=4.2GPa,G13=3.6GPa,G23=2.4GPa (随便给出的)。在Abaqus编辑材料对话框中输入对应数据,完成正交各向异性材料的定义。 对于横观各向同性材料,E1=E2,γ13=γ23,γ31=γ32,G13=G23,弹性常数

ABAQUS挤压工艺建模流程示意版

ABAQUS 挤压工艺建模流程 ABAQUS 是一套功能强大的工程模拟的有限元软件,其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。现采用ABAQUS对棒材挤压过程工艺进行分析。主要分析温度,应力,应变三者之间的耦合关系。分析不同来料温度,不同变形速率及不同变形程度对挤压工艺的影响。 1.建模,采用国际标准单位制(m,kg,s,℃) 根据棒材挤压工艺可知,整个模型为轴对称,物理模型为几何对称,边 界条件对称,在考虑到计算效率的前提下,现采用1/4模型进行模拟分 析。取来料尺寸为Φ20mm×50mm(高)。具体模型参见图1: 图1 来料 图2 凹模

图3 凸模(挤压板) 2. 材料属性 板坯选用材料为GH4169,模具选用H13,具体材料参数见下 表。(高温段的应力应变就是参见你发过来的资料,不再重复,论文里面添加上) 材料 密度kg/m 3 弹性模量Gpa 泊松比 热导率 W/m ·K 比热容 J/kg ·K 线膨胀 K -1 GH4169 8240 202.7 0.37 27.6 704 1.86X10-5 H13 7800 200 0.3 28.4 560 1.3X10-5 具体参数设置如图2、3所示。 图2 坯料参数设置界面

图3 模具参数设置界面 3. 装配,将坯料进行定位,模具进行定位,为后续边界条件施加提供物理 模型,选取X负方向为挤压方向,YZ平面为凹模下端面,整个模型以 Y面和Z面对称分布,如图4、5、6所示。 图4 板坯组装图—1 图5 板坯组装图-2

图6 板坯组装图-3 4. 分析步设定,本为主要分析挤压工艺,分析应力应变以及温度的变化情 况,故选择分析类型为Dynamic,Temp-disp,Explicit,分析步总时间根据现场工艺确定(如挤压速度为60mm/s时,分析时间定位2s)。选用显式求解可提高计算效率,并可准确模拟准稳态塑性成型。增量步选用自动控制,以控制求解的精度。具体设定如图7所示。 图7 分析步设定 5. 边界条件,根据挤压工艺情况,需考虑板坯的外表面与空气的辐射与对 流,根据相关文献及现场经验,设定综合换热系数为200W/m2·K,对称面分别选用Y面和Z面。设定上模挤压速度,现以20mm/s为例如图8所示。

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