Abaqus螺栓有限元分析学习资料
Abaqus有限元分析从入门到精通
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“在Mesh模块中，用户可以选择不同的网格类型，包括一维、二维和三维网 格。对于复杂的模型，三维网格通常是最合适的选择。”
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“在Job模块中，用户可以设置分析的参数和条件。这些参数包括材料属性、 边界条件、加载条件等。用户还可以指定输出结果，例如位移、应力、应变等。”
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“在Visualization模块中，用户可以查看和分析结果。这个模块提供了多 种可视化工具，例如云图等值线图、矢量图等。”
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《Abaqus有限元分析从入门到精通》是一本全面介绍Abaqus软件及其在各种 工程领域应用的专业书籍。这本书不仅详细介绍了Abaqus的基本原理和操作方法， 还通过大量的实例和案例，展示了如何利用Abaqus进行各种类型的有限元分析。 这本书的精彩摘录如下：
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“在许多工程应用中，有限元分析（FEA）已经成为一种重要的工具，它可以 帮助工程师们更好地理解和预测结构的性能。Abaqus是一款功能强大的有限元分 析软件，它支持各种类型的分析，包括结构、流体、电磁、热和多物理场等。”
目录分析
书中的各个章节以模块的形式组织，每个模块专注于一个特定的主题，这使 得学习者可以更加集中注意力，逐一掌握有限元分析的基本概念和技术。
目录分析
目录中理论与实践并重。第一章至第四章主要介绍有限元法的基本理论，包 括弹性力学、塑性力学、流体动力学等。第五章至第十章则重点介绍Abaqus软件 的使用和操作，包括前处理、求解和后处理等步骤。这种安排方式使得读者可以 在理解理论的基础上掌握软件的操作，提高学习效果。
Abaqus有限元分析从入门到精通(2022版)
6.5实例：T型接头焊接分析
6.5.1问题描述 6.5.2温度场计算 6.5.3应力场计算
6.6实例：平板激光焊焊接分析
6.6.1问题描述 6.6.2求解过程
6.7生死单元技术
6.7.1单元的删除 6.7.2单元的再激活 6.7.3完整的inp语法结构
6.8实例：平板接头两层两道焊温度场
6.8.1问题描述 6.8.2求解过程
6.9焊接分析常见问题与解决思路
6.9.1没有温度场分布 6.9.2温度场分布不合理 6.9.3熔池中心温度过高但熔合线基本正确
01
7.1复合材 料分析介绍
02
7.2各向异 性材料本构
03
7.板受 力分析
06
7.6实例： 基于CMA的 构件铺层设 计
目录分析
1.1 Abaqus软件发 展
1.2 Abaqus软件组 成
1.3 Abaqus帮助文 档
1.4 Abaqus的汉化
1.3 Abaqus帮助文档
1.3.1使用EXALEAD CloudView进行搜索 1.3.2使用在线帮助文档进行搜索 1.3.3 Abaqus帮助文档的内容 1.3.4一些帮助文档相关的DOS命令
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8.6实例：基于壳单元的焊缝疲劳仿真计算
ABAQUS有限元软件使用知识
带孔平板模型结果示意图
• 带孔 平板 模型 结果 图形 显示 如图 所示
第25页/共26页
谢谢大家观赏！
第26页/共26页
• ABA QUS 6.4主 窗口 如图 所示
第11页/共26页
单位制的选取
• 一般 建议 采用 国际 单位 制
第12页/共26页
• Part（部件） • Property（特性） • Assembly（装配） • Step（分析步） • Interaction（相互作用） • Load（载荷） • Mesh(网格)
功能模块
• Job（作业） • Visualization(可视化) • Sketch（草图）
第13页/共26页
功能模块界面
• 功能模块 界面如图 所示
第14页/共26页
ABAQUS/VIEWER——后处理
• 由于在模拟过程中产生了大量的数据，所以图形后处理是十分重要的 • ABAQUS/CAE的Visualization(可视化)模块（也另外授权为
第6页/共26页
ABAQUS分析模型的组成
• ABAQUS模型通常由若干不同的部分组成，他们共 同描述了所分析的物理问题和需要获得的结果
• 一个分析模型至少要包含如下的信息： 离散化的几何形体（discretized geometry） 单元截面属性（element section properties） 材料数据（material data） 载荷和边界条件（loads and boundary
• 它可以进行结构的静态和动态分析，如应力、变形、振动、 冲击、热传导和对流、质量扩散、声波、力电耦合分析等
• 它具有丰富的单元模式 ，它具有丰富的单元模式，如杆、梁、
abaqus螺栓约束
abaqus螺栓约束在工程领域中，使用Abaqus软件进行有限元分析是一种常见的方法。
在进行这类分析时，经常需要考虑螺栓约束的问题。
螺栓约束是指通过螺栓将不同部件或组件连接在一起，并使其在加载下保持稳定。
在Abaqus中，我们可以使用约束边界条件来模拟螺栓约束。
本文将介绍使用Abaqus进行螺栓约束的方法。
首先，我们需要创建一个模型来模拟我们的系统。
在Abaqus中，模型由几何、材料和边界条件组成。
为了模拟螺栓约束，我们需要将螺栓和螺母分别建模为零件，并将它们与主要部件连接起来。
接下来，我们可以使用Abaqus的装配功能将所有零件组装成一个完整的系统。
在装配过程中，我们需要确保螺栓和螺母与主要部件之间有正确的约束关系。
可以使用Abaqus提供的约束工具来定义螺栓与主要部件之间的连接方式，例如固定、绑定等。
完成约束后，我们需要定义加载条件。
在实际应用中，螺栓约束通常是在承受一定载荷的情况下进行的。
可以使用Abaqus的载荷工具来定义加载条件，例如施加预载、施加力或施加位移等。
在进行有限元分析之前，我们还需要定义材料属性和网格。
对于螺栓和螺母材料，我们可以选择合适的材料模型，并根据实际材料特性定义相应的材料参数。
对于主要部件，我们需要对其进行合适的网格划分以确保精确的分析结果。
完成以上准备工作后，我们可以开始进行有限元分析。
可以使用Abaqus的求解器对整个系统进行求解。
在求解过程中，Abaqus会根据定义的约束、加载条件和材料属性计算系统在加载下的应力、应变和变形等结果。
在分析完成后，我们可以使用Abaqus的后处理工具来显示和评估计算结果。
可以查看模型中各部件的应力和变形分布情况，并进行必要的结果分析和验证。
总结而言，使用Abaqus进行螺栓约束的有限元分析是一种有效的方法。
在分析过程中，我们需要合理地设置约束、加载条件和材料属性，并且仔细分析计算结果。
通过合理使用Abaqus软件，我们可以更好地理解系统在螺栓约束下的工作原理，并对设计进行优化和改进。
ABAQUS有限元软件使用知识共28页文档
ABAQUS/CAE6.4界面
C：创建一个新 的分析模型
O：打开以前存 储过的模型或输 出数据库文件
R：打开一个包 含ABAQUS/CAE 命令的文件
S：从在线文档 中启动辅助教程
主窗口的组成部分
用户通过主窗口与 ABAQUS/CAE进行交 互。主窗口的组成部 分如下：
标题栏（Title bar） 菜单栏（Menu bar） 工具栏（Toolbar） 环境栏（Context bar）
ABAQUS模型通常由若干不同的部分组成，他们共同描 述了所分析的物理问题和需要获得的结果 一个分析模型至少要包含如下的信息： 离散化的几何形体（discretized geometry） 单元截面属性（element section properties） 材料数据（material data） 载荷和边界条件（loads and boundary conditions） 分析类型（analysis type）和 输出要求 （output requests）
常用的一些有限元软件介绍
ALGOR:大型通用有限元分析， 机械动力仿真软件
ADINA:大型有限元分析软件
ANSYS: 大型通用有限元软件
ABAQUS：大型有限元软件, 广泛模拟性能,杰出的非线性 分析能力
NASTRAN:大型通用有限元分 析软件
FEMLAB: 功能强大的专业有 限元软件包---多重物理量耦 合分析
有限元法的简单回顾
任何有限元模拟的第一步都是用一个有限单元 （finite element）的集合来离散（discretize） 结构的实际几何形状，每一个单元代表这个实 际结构的一个离散部分。
这些单元通过共同节点（node）来连接。节点 和单元的集合称为网格（mesh）。在一个特定 网格中的单元数目称为网格密度（mesh density）。 在应力分析中，每个节点的位移是ABAQUS计 算的基本变量。一旦节点位移已知，这个单元 的应力和应变就可以很容易求出
ABAQUS有限元分析从入门到精通(第2版)
02 第二部分 应用案例分析
6 结构静力学分析
6.1 结构静力学分析简介 6.3 轴对称结构静力分析
6.5 如何书写INP文件
6.2 桁架结构静力分析
6.4 弹性体的五个基本假设
本章小结
6 结构静力学分析
6.1 结构静力学分析简 介
6.1.1 静力学分析的特点
6.1.2 静力学分析的步骤
6 结构静力学分析
7 接触问题分析
7.1 非线性问题分 类
7.2 圆压头与平板 的接触分析
7.3 接触分析中需 要注意的问题
7.4 过盈装配过程 模拟
本章小结
7 接触问题分析
7.2 圆压头与平板的接触分 析
7.2.1 问题的描述 7.2.2 创建部件 7.2.3 创建材料和截面属性 7.2.4 定义装配件 7.2.5 划分网格 7.2.6 设置分析步
1.5 ABAQUS帮助文档
1.5.1 ABAQUS帮助文 档的内容
1.5.2 如何使用 ABAQUS帮助文档
1 ABAQUS概述
1.6 快速入门实例
1.6.1 问题的描述 1.6.2 启动ABAQUS 1.6.3 创建部件 1.6.4 创建材料和截面属性 1.6.5 定义装配件 1.6.6 设置分析步
6.2 桁架结构静力分析
6.2.1 问题的描述 6.2.2 问题的分析 6.2.3 INP文件
6 结构静力学分 析
6.3 轴对称结构静力 分析
6.3.1 轴对称结构的特点 6.3.2 对称结构分析要素 6.3.3 压力容器应力分析 实例
6 结构静力学分 析
6.5 如何书写INP文件
6.5.1 输入文件的组成和结构 6.5.2 书写input文件的语法和规则 6.5.3 从外存储器中引入模型或者历 史数据 6.5.4 举例 6.5.5 文件的执行 6.5.6 文件的类型介绍和常用指令
abaqus螺栓本构
abaqus螺栓本构Abaqus, as a powerful finite element analysis software, is widely utilized in simulating the mechanical behavior of bolts and other fasteners. When modeling the constitutive behavior of bolts in Abaqus, it is crucial to accurately capture their material properties and deformation characteristics. This involves defining the elastic and plastic behavior, as well as considering factors like yield strength, ultimate tensile strength, and strain hardening.Abaqus作为一款强大的有限元分析软件，在模拟螺栓等紧固件的机械行为方面得到了广泛应用。
在Abaqus中模拟螺栓的本构行为时，准确捕捉其材料属性和变形特性至关重要。
这涉及到定义弹性和塑性行为，并考虑屈服强度、极限抗拉强度以及应变硬化等因素。
The constitutive model in Abaqus for bolts typically involves several key components. Firstly, the elastic behavior is described by the modulus of elasticity and Poisson's ratio, which determine how the bolt responds to applied loads within its elastic limit. Secondly, the plastic behavior is captured through a yield criterion and a flow rule, which govern the onset and progression of plastic deformation. Common yield criteria include the Tresca and von Mises criteria, while the flow rule typically follows the associative or non-associative form.在Abaqus中，螺栓的本构模型通常包含几个关键组成部分。
abaqus 螺栓预紧固定长度
一、概述螺栓预紧技术在工程结构中起着至关重要的作用，它可以有效地防止螺栓在后续使用过程中松动，保证结构的安全和稳定。
而在螺栓预紧技术中，螺栓的预紧固定长度是一个关键参数，直接影响着预紧效果和结构的安全性。
二、螺栓预紧固定长度的定义螺栓预紧固定长度指的是在预紧过程中螺栓被拉伸的长度，它是通过对螺栓施加一定的拉力来实现的。
预紧固定长度的大小决定了螺栓在结构中的紧固程度，直接影响着结构的承载性能和使用寿命。
合理确定螺栓的预紧固定长度对于工程结构的安全性和稳定性至关重要。
三、abaqus在螺栓预紧固定长度分析中的应用abaqus是一种常用的有限元分析软件，它可以用于对工程结构进行力学性能及预紧效果的模拟和分析。
在螺栓预紧固定长度分析中，abaqus可以通过建立螺栓与结构的连接模型，应用适当的荷载和边界条件，模拟螺栓在预紧过程中的变形和应力状态，从而得出螺栓预紧固定长度的合理数值。
四、影响螺栓预紧固定长度的因素1. 螺栓材料的性能：螺栓的材料性能对预紧固定长度具有重要影响，通常情况下，螺栓的屈服强度和拉伸强度决定了其能够承受的预紧力。
2. 螺纹设计：螺纹设计的合理性直接影响着螺栓在预紧过程中的变形和应力分布，从而影响预紧固定长度。
3. 摩擦系数：螺栓与螺母、结构之间的摩擦系数会影响到预紧力的传递效果，进而影响固定长度。
4. 紧固力矩：施加在螺栓上的紧固力矩会直接影响螺栓的拉伸程度，进而影响预紧固定长度。
五、如何确定螺栓的预紧固定长度1. 根据结构设计要求：结构设计阶段需要根据实际的工程需要确定螺栓的预紧固定长度，根据结构的承载要求和螺栓材料的性能进行合理设计。
2. 使用仿真模拟软件：结合有限元分析软件，进行螺栓预紧固定长度的仿真模拟，通过对螺栓受力状态的分析，得出合理的预紧固定长度。
3. 现场实测：在实际应用中，可以结合现场实测数据，对螺栓的预紧固定长度进行调整和优化，确保其与实际工程的需要相符。
六、结论螺栓的预紧固定长度对于工程结构的安全性和稳定性具有重要意义，合理确定螺栓的预紧固定长度需要考虑多种因素的综合影响。
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A b a q u s螺栓有限元分
析
1.分析过程
1.1.理论分析
1.2.简化过程
如果将Pro/E中的3D造型直接导入Abaqus中进行计算，则会出现裂纹缝隙无法修补，给后期的有限元分析过程造成不必要的麻烦，因此，在Abaqs中进行计算之前，对原来的零件模型进行一些简化和修整。
A.法兰部分不是分析研究的重点，因此将其简化掉；
B.经计算，M24×3的螺纹的升角很小，在度，因此可以假设螺旋升角为0；
C.忽略螺栓和螺母的圆角等细节；
1.3.Abaqus中建模
查阅机械设计手册，得到牙型如下图所示，在Abaqus中按照下图所示创建出3D模型，如图 1-1所示。
同样的方式，我们建立螺母的3D模型nut，如图1-2所示。
图 1-1
图 1-2
建立材料属性并将其赋予模型。
在Abaqus的Property模块中，选择Material->Manager->Create，创建一个名为Bolt&Nut的新材料，首先设置其弹性系数。
在Mechanical->Elastic中设置其杨氏模量为193000Mpa，设置其泊松比为0.3，如图 1-4所示。
建立截面。
点击Section->Manager->Creat，建立Solid，Homogeneous的各向同性的截面，选择材料为Bolt&Nut，如图 1-5所示。
将截面属性赋予模型。
选择Assign->Section，选择Bolt模型，然后将刚刚建立的截面属性赋予它。
如图 1-3所示。
同样，给螺母nut赋予截面属性。
图 1-3
图 1-4
图 1-5
然后，我们对建立的3D模型进行装配，在Abaqus中的Assembly模块中，我们同时调入两个模型，然后使用Constraint->Coaxial命令和Translate和Instance命令对模型进行移动，最终的装配结果如图 1-6所示。
图 1-6
第四步，对模型进行网格划分。
进入Abaqus中的Mesh模块，然后选择Bolt零件，使用按边布种的方式对其进行布种，布种结果如图 1-7所示。
在菜单Mesh->Control中进行如图 1-8所示的设置使用自由网格划分，其余设置使用默认。
在菜单Mesh->Element type中选用如图 1-9所示的设置。
按下Mesh图标，对工件进行网格划分，最终的结果如图 1-10所示。
同样的方式对螺母模型nut进行网格划分，最终结果见图 1-11所示。
图 1-7
图 1-8
图 1-9
图 1-10
图 1-11
第五步，创建分析步。
在Step模块中，点击Step->Manager图标，创建新的分析步，类型为Static，General，名称为Step-Load，其余使用默认设置即可。
第六步，添加约束条件和载荷。
在Interaction模块中，选择Tools->Surface-Manager，创建如图 1-12所示的表面为集合Load_shang和Load_xia，分别用作加载载荷和约束。
选择Load模块，在BC->Manager->Creat中创建约束BC-ENCASTED，选择刚刚定义的Load_xia集合，将6个自由度全部约束，如图
1-13所示。
下面我们为模型添加约束，选择Load->Create，进入约束创建界面，选择约束施加的表面为我们之前设定的Load_shang，施加的载荷的类型为Pressure，大小为372.835Mpa，具体设置如图 1-14所示。
图 1-12
图 1-13
图 1-14
第六步，定义接触面。
接触面是Abaqus分析中非常重要的一环。
进入Abaqus 中的Interaction模块，先在Tools->Surface菜单中设置我们要定义的两个相互接触的面。
如图 1-15所示，螺栓上的接触面主要是螺纹的下表面，按着Shift键依次将其选中。
如图 1-16所示，螺母上的接触面主要是螺纹的上表面，同样按着Shift键依次将其选中。
设置接触面的属性。
选择Interaction->Manager->Creat 中创建接触面，类型选择面和面接触，选择Mechanical->Tangential Behavior，输入摩擦系数为0.14，选择Mechanical->Normal Behavior，接受默认设置，最终设置如图 1-17所示。
选择Interaction->Creat，创建螺栓和螺母之间的接触，接触，类型选择刚刚定义的接触类型，设置结果如图 1-18所示。
图 1-15
图 1-16
图 1-17
图 1-18
最后，创建任务，接受默认设置，并提交计算。
1.4.仿真结果
将任务提交计算之后，得到的3维应力云图如图 1-19所示。
为了观察更为方便，我们将云图剖开，如图 1-20所示。
从云图中我们可以看出，螺栓头部与螺杆相接触的地方的应力较大，螺栓的螺纹处，由于截面发生变化也聚集着较大的应力。
由于在仿真过程中，将压力施加在螺母的下表面，因此螺母的下方
的变形较大，螺母的下方的几条螺纹的受力较大，顶层的两层螺纹几乎不受力。
使用Abaqus中的工具对题目要求的节点的应力进行测量，结果如表 1所示。
图 1-19
图 1-20
表 1
标号 A B C 应力(MPa) 319.477 1029.56 1103.2。