Abaqus在发动机主轴承孔仿真中的应用
abaqus教程
Abaqus教程简介Abaqus是一款非常强大的有限元分析软件，广泛应用于工程领域。
本教程将介绍Abaqus的基本使用方法和常见操作，帮助读者快速入门并能够独立完成简单的分析任务。
安装与运行安装Abaqus在开始学习Abaqus之前，首先需要下载并安装软件。
Abaqus有不同的版本，可根据自己的操作系统选择合适的版本进行下载。
在安装过程中需要选择安装路径和相关的附加模块，根据自己的需求进行选择。
启动Abaqus完成安装后，可以通过以下步骤来启动Abaqus：1.打开Abaqus安装路径下的启动器（通常为一个图标或快捷方式）；2.运行启动器后，Abaqus的主界面将会出现。
创建模型在Abaqus中，模型由三个基本组件构成：几何模型、材料属性和加载条件。
下面将介绍如何创建这些组件。
创建几何模型1.在Abaqus的主界面上选择“Create Model”；2.选择适当的几何模型创建工具，如绘制直线、绘制曲线、创建面等；3.使用绘图工具按照实际的模型要求创建几何模型。
定义材料属性在完成几何模型的创建后，需要为模型定义材料属性，包括材料的弹性模量、泊松比等参数。
添加加载条件除了几何模型和材料属性，还需要添加加载条件来模拟实际工程中的加载情况。
例如，可以定义节点上的外力、支座条件等。
设置分析类型在完成模型的创建后，需要设置分析类型来指定Abaqus需要解算的问题类型。
Abaqus支持多种分析类型，包括静力学、动力学、热传导等。
根据实际需求选择适当的分析类型，并设置相应的求解参数。
运行分析设置完分析类型和求解参数后，可以运行分析来得到结果。
在Abaqus中，可以通过以下步骤来运行分析：1.点击“Run”按钮，在弹出的对话框中指定求解器和分析步数；2.点击“OK”开始运行分析。
结果后处理一旦分析完成，可以对结果进行后处理，包括绘制应力/应变云图、查看位移结果等。
Abaqus提供了丰富的后处理工具和功能，可以帮助用户深入分析并理解模型的响应。
例析主减速器及差速器总成壳体强度
例析主减速器及差速器总成壳体强度1.引言主减速器及差速器总成、整体式车桥作为车辆传动系统关键零部件，对保证发动机动力顺利传输起到关键作用。
其壳体起到支撑、保护内部零件、承载动力及保存润滑油等作用，一旦壳体开裂，将严重影响主减速器及差速器总成的工作，甚至导致车辆的基本行驶功能丧失。
故其壳体强度尤为重要。
以某款SUV车型主减速器及差速器总成壳体为例，在产品设计阶段应用ABAQUS有限元分析软件对其强度进行分析，识别应力集中部位，为其设计开发提供参考，避免后期产品因强度问题产生失效。
有限元分析法是一种运用各种数值计算方法在计算机上对产品结构的原理、功能、性能等进行前期预测或改进的一种仿真分析技术，在缩短产品开发周期，降低产品开发成本，提高产品的性能品质，提升企业的竞争力等方面起着非常重要的作用。
2.几何模型及有限元模型运用三维设计软件CATIA建立后主减速器及差速器总成壳体三维模型，如图一所示。
为方便有限元模型建立，对三维模型进行局部简化处理[1-2]：省略局部细小特征及花键、螺纹、部分倒角、圆角。
完成后的有限元网格模型如图二所示。
其中壳体采用四面体单元，轴承、主齿等机构采用六面体单元。
最终得到体单元328924个。
3.边界条件及模型载荷加载3.1边界条件对于整体式后桥，约束安装螺栓孔及主齿螺母安装处的三向平移自由度，如图三所示。
3.2模型载荷加载3.2.1后主减速及差速器总成输入扭矩计算此款SUV车型由发动机计算的后主减速器及差速器总成最大输入扭矩为4911N·m，由单边车轮打滑计算的后主减速器及差速器总成打滑输入扭矩为1261.4N·m。
两者取小值作为模型的输入计算扭矩。
3.2.2模型载荷加载[3-4]由打滑扭矩计算出主、被齿受力，作为模型的载荷进行加载。
主齿旋向为左旋，齿轮旋转方向为顺时针（从汽车前部向后看）。
其中主齿受力如图四所示：首先确定齿轮啮合点圆周力F：式中T为被齿转矩；为被齿齿面宽中点处分度圆直径。
abaqus中离散刚体的建立与仿真
abaqus中离散刚体的建立与仿真
在ABAQUS中，离散刚体可以通过使用"Rigid Body"（刚体）元素来建立和仿真。
下面是离散刚体的建立和仿真的基本步骤：
1. 建立几何模型：首先，在ABAQUS中建立整个模型的几何形状。
这可能包括刚体和其他实体或结构件。
2. 定义刚体：选择一个适当的部件或实体，将其定义为刚体。
可以在ABAQUS/CAE中使用Part模块创建刚体，也可以直接在输入文件中定义刚体。
3. 定义刚体属性：为刚体定义材料属性、密度和刚性特性。
可以使用刚体的截面属性来定义其刚性属性。
4. 设置刚体约束：在仿真中，刚体通常需要受到一些约束以模拟其运动限制。
可以通过定义约束来限制刚体的自由度，例如固定支点、约束旋转等。
5. 添加刚体到仿真模型：将刚体添加到整个模型中，并与其他部件或实体进行连接。
可以使用连接单元或其他适当的元素将刚体与其他部件进行耦合。
6. 定义加载条件：根据仿真的需求，定义施加在刚体上的加载条件。
这可能包括力、力矩、速度、加速度等。
7. 运行仿真：设置仿真参数，例如时间步长、求解算法等，并运行仿真。
8. 分析和评估结果：完成仿真后，可以分析和评估模型的响应和结果。
这可能包括刚体的位移、速度、应力等。
需要注意的是，离散刚体的建立和仿真过程可能因具体的仿真需求和问题而有所不同。
在实际操作中，可以参考ABAQUS的文档、教程和示例来了解更多关于离散刚体建模和仿真的详细信息。
ABAQUS介绍
ABAQUS介绍ABAQUS是由SIMULIA公司开发的一款集结构分析、热分析、流体分析、电磁分析及耦合分析于一体的有限元分析软件。
ABAQUS具有强大的建模和分析能力，广泛应用于航空航天、汽车工业、建筑工程、能源行业等领域。
首先，ABAQUS具有强大的建模功能。
它支持多种建模方法，如几何模型、复合模型和元件模型等。
用户可以根据需要选择不同的建模方法进行分析。
ABAQUS还可以处理复杂的几何形状，并进行模型的网格划分。
这使得ABAQUS适用于各种不同的工程问题。
其次，ABAQUS具有丰富的分析能力。
它可以进行结构分析、热分析、流体分析、电磁分析等多种分析。
在结构分析方面，ABAQUS可以进行静态分析、动态分析、非线性分析等。
在热分析方面，ABAQUS可以进行传热分析和热应力分析。
在流体分析方面，ABAQUS可以进行流体流动分析和瞬态流固耦合分析。
在电磁分析方面，ABAQUS可以进行电磁场分析和电磁热耦合分析。
这些分析能力使得ABAQUS能够模拟和分析各种工程问题，包括结构的强度和刚度、热传导和热应力、流体的流动和压力、电磁场的分布和效应等。
此外，ABAQUS还支持多物理场的耦合分析。
它可以将不同的物理场耦合在一起，进行复杂的多物理场分析。
例如，可以将结构分析和热分析耦合在一起，分析由热载荷引起的变形和应力。
还可以将流体分析和结构分析耦合在一起，模拟流体对结构的冲击效应。
这些耦合分析能力使得ABAQUS在解决实际工程问题时更加准确和全面。
在ABAQUS中，用户可以根据需要选择不同的求解器来求解分析问题。
ABAQUS提供了多种求解器，包括静态求解器、稳态动力学求解器、非线性求解器等。
这些求解器都经过了精细的优化和验证，可以满足不同分析问题的要求。
此外，ABAQUS还提供了强大的后处理功能。
它可以对分析结果进行可视化，并提供多种图表和图像来展示分析结果。
用户可以根据需要选择不同的后处理功能，进行结果的筛选和分析。
ABAQUS介绍
ABAQUS介绍应用。
本文将对ABAQUS的特点、功能以及其在工程领域中的应用进行详细介绍。
1.强大的建模能力：ABAQUS提供了多种建模工具，包括几何建模、网格划分、边界条件设置等等。
用户可以根据需要创建复杂的模型并设置相应的材料属性和边界条件。
2.多物理场耦合：ABAQUS支持多物理场的耦合分析，例如结构-热耦合、结构-流体耦合等。
用户可以在同一分析中同时考虑多个不同物理场之间的相互作用。
3.高效的求解器：ABAQUS使用高效的算法和求解器，能够快速、准确地计算复杂模型的应力、应变、变形等信息。
同时，ABAQUS还支持并行计算，可以利用多核处理器和集群来提高计算效率。
4.多种材料模型：ABAQUS提供了丰富的材料模型，可以模拟各种材料的力学性质和变形行为。
用户可以选择适合自己材料的模型，并根据实验数据进行参数校准。
5.可视化分析：ABAQUS提供了直观、交互式的可视化工具，可以对模拟结果进行动态展示和后处理分析。
用户可以通过动画、图表、剖面等方式直接观察和理解分析结果。
1.静态和动态分析：ABAQUS可以进行静态和动态的线性和非线性分析。
用户可以模拟结构的受力情况，了解结构的振动特性和响应。
2.热力学分析：ABAQUS可以进行热传导、热膨胀、热应力等热力学分析。
用户可以模拟材料的热行为和传热过程，评估结构在高温条件下的性能。
3.动力学分析：ABAQUS可以进行结构的动力学特性分析，包括自由振动、强迫振动、冲击响应等。
用户可以模拟结构的振动行为，评估结构的耐震性能。
4.疲劳分析：ABAQUS可以进行结构的疲劳寿命分析。
用户可以模拟结构在长期加载下的疲劳损伤积累，评估结构的使用寿命和可靠性。
5.非线性分析：ABAQUS可以进行大变形、大应变、接触非线性、材料非线性等分析。
用户可以模拟复杂结构的非线性行为，了解结构在极限工况下的性能。
1.航空航天领域：ABAQUS可以模拟飞机的结构、气流和燃烧等多个物理场的耦合分析。
轴承材料弹塑性损伤本构模型的研究
轴承材料弹塑性损伤本构模型的研究张占立; 鲁欣; 倪艳光; 单瑞虎【期刊名称】《《机械设计与制造》》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】5页(P158-161,165)【关键词】损伤; 本构模型; ABAQUS; UMAT【作者】张占立; 鲁欣; 倪艳光; 单瑞虎【作者单位】河南科技大学机电工程学院河南洛阳 471003【正文语种】中文【中图分类】TH161 引言在工程应用中，构件常常承受循环载荷的作用，长时间的循环过载载荷会导致材料产生塑性变形和损伤循环累积的现象，最终导致材料失效。
一般情况下，可以通过研究材料在循环载荷下的非线性响应来预测材料或构件的疲劳寿命，以保证使用的安全性。
因此，研究循环载荷下的材料性能至关重要。
近二十年来，国内外学者对材料的循环变形行为进行了大量的研究，并已建立了一些循环塑性本构模型，学者们通过研究材料的本构模型来描述材料在不同载荷下的不同响应。
研究表明，材料的疲劳都是微观的疲劳过程，包括材料晶粒结构的错位、滑移等，这些都可以用材料的包申格效应、循环硬化或软化棘轮和平均应力松弛等材料模型进行描述。
文献[1]研究了率相关循环硬化材料的本构模型的隐式积分算法，并对算例进行了有限元模拟，以此验证了模型的正确性，同时也验证了利用有限元实现本构模型的必要性。
文献[2]利用各向同性损伤理论，描述了各种损伤模型的适用条件以及如何正确的利用损伤变量来描述材料损伤的状态，这为更好的建立耦合损伤的本构模型建立了基础。
文献[3]研究了镍基高温合金的各向同性蠕变损伤，提出了用实验的方法确定材料的损伤参数，在此基础上建立了损伤本构方程，将有限元分析结果与实验结果进行对比，证明了用实验的方法确定材料的损伤参数的正确性以及有限元分析的可行性。
文献[4]研究了不锈钢材料硬化模型，从不同条件下的循环应力应变得到了模型的基本参数。
文献[5]对前人提出的各种模型进行了研究，对模型进行研究比较。
abaqus 壳单元 柱坐标系
Abaqus是一种强大的有限元分析软件，用于模拟和分析工程和科学问题。
其中，abaqus的壳单元和柱坐标系是两个重要的概念和功能，对于工程结构的分析和设计具有重要意义。
本文将分别介绍abaqus 的壳单元和柱坐标系，并探讨它们在工程实践中的应用。
一、abaqus的壳单元1.1 壳单元概念壳单元是一种用于模拟薄壁结构或表面结构的有限元单元。
在实际工程中，许多结构都属于薄壁结构或表面结构，如飞机机翼、汽车车身等。
使用壳单元可以更准确地模拟这些结构的受力和变形情况。
1.2 壳单元类型在abaqus中，常用的壳单元类型包括四边形单元、三角形单元和混合单元等。
不同类型的壳单元适用于不同的结构特点和分析要求，工程师可以根据实际情况选择合适的壳单元类型。
1.3 壳单元的建模和分析在abaqus中，建立壳单元模型可以通过几何建模、网格划分和边界条件设置等步骤完成。
在对壳单元结构进行分析时，可以考虑受力情况、变形情况、破坏模式等因素，通过abaqus的仿真分析功能获得结构的应力、应变、位移等数据。
1.4 壳单元的工程应用壳单元在工程实践中具有广泛的应用，如建筑结构、航空航天、汽车工程等领域都需要对壳单元结构进行分析和设计。
通过abaqus的壳单元功能，工程师可以更准确地预测结构的性能和行为，为工程设计和优化提供重要依据。
二、abaqus的柱坐标系2.1 柱坐标系概念柱坐标系是一种用于描述和分析圆柱形结构或圆柱坐标系下的结构的坐标系。
在实际工程中，许多结构都具有圆柱形特点，如桥梁墩柱、管道、轴承等。
使用柱坐标系可以更方便地描述和分析这些结构的受力和变形情况。
2.2 柱坐标系的建立和转换在abaqus中，建立柱坐标系可以通过坐标系设置、转换矩阵等功能完成。
工程师可以根据实际情况选择合适的柱坐标系类型，如圆柱坐标系、圆柱面坐标系等，进行结构的建模和分析。
2.3 柱坐标系的分析和设计在对柱坐标系下的结构进行分析和设计时，可以考虑受力情况、变形情况、稳定性等因素，通过abaqus的柱坐标系功能获得结构的受力状态、应变分布等数据，并对结构进行合理的设计和优化。
abaqus大质量法
abaqus大质量法随着科学技术的不断发展，计算机仿真在工程领域中扮演着越来越重要的角色。
在工程设计与分析过程中，ABAQUS作为一种常用的有限元分析软件，被广泛应用于各个领域。
其中，ABAQUS大质量法是一种常用的数值计算方法，用于模拟材料的动力学行为。
大质量法是一种基于传统有限元方法的改进算法，它通过引入额外的质量项来提高模型的计算精度。
在传统有限元方法中，质量矩阵通常被近似为一个单位矩阵，即所有节点的质量都相等。
然而，在实际工程中，材料的质量往往是不均匀分布的。
因此，通过使用大质量法，可以更准确地描述材料的质量分布情况，从而提高模型的计算精度。
ABAQUS大质量法的核心思想是在传统的质量矩阵中引入额外的质量项，以考虑材料的质量分布情况。
这些额外的质量项可以通过实验数据或经验公式来确定。
在模拟过程中，ABAQUS会根据这些质量项对节点的质量进行修正，从而更准确地预测材料的动力学行为。
ABAQUS大质量法的应用范围非常广泛。
例如，在汽车工程中，大质量法可以用来模拟汽车碰撞的过程，从而评估车身结构的安全性能。
在航空航天工程中，大质量法可以用来模拟飞机的振动特性，从而评估飞机结构的稳定性。
在建筑工程中，大质量法可以用来模拟地震对建筑物的影响，从而评估建筑物的耐震性能。
在使用ABAQUS大质量法进行仿真分析时，需要注意一些关键点。
首先，需要准确地描述材料的质量分布情况，并根据实验数据或经验公式来确定额外的质量项。
其次，需要选择合适的网格划分方式以及适当的时间步长，以确保模型的稳定性和收敛性。
此外，还需要对模型进行合理的边界条件设置，以模拟真实工程条件。
ABAQUS大质量法作为一种常用的数值计算方法，在工程领域中发挥着重要的作用。
通过引入额外的质量项，大质量法可以更准确地预测材料的动力学行为，提高模型的计算精度。
它的广泛应用使得工程设计与分析变得更加可靠和高效。
随着科学技术的不断进步，相信ABAQUS大质量法在未来会有更广阔的发展前景。
(完整word版)ABAQUS实例分析
2013 年 5 月 8 日现代机械设计方法》课程结业论文（ 2011 级）题 目： ABAQUS 实例分析学生姓名 XXXX 学 号 XXXXX 专 业 机械工程 学院名称机电工程与自动化学院指导老师XX目录第一章Abaqus 简介...................................................................................................... 1...一、Abaqus 总体介绍 ......................................................................................... 1..二、Abaqus 基本使用方法................................................................................ 2..1.2.1Abaqus 分析步骤 ................................................................................. 2..1.2.2Abaqus/CAE 界面................................................................................. 3..1.2.3Abaqus/CAE 的功能模块 .................................................................. 3.. 第二章基于Abaqus 的通孔端盖分析实例 ......................................................... 4..一、工作任务的明确 ........................................................................................... 6..二、具体步骤.......................................................................................................... 6...2.2.1 启动Abaqus/CAE .....................................................................................4..2.2.2 导入零件.................................................................................................. 5...2.2.3创建材料和截面属性 ....................................................................... 6..2.2.4定义装配件........................................................................................... 7..2.2.5定义接触和绑定约束（tie ）................................................... 1. 02.2.6定义分析步1..42.2.7划分网格 (15)2.2.8施加载荷1..9.2.2.9定义边界条件2..02.2.10提交分析作业................................................................................. 2..12.2.11后处理2..2.第三章课程学习心得与作业体会....................................................................... 2..3第一章：Abaqus 简介Abaqus 总体介绍Abaqus 是功能强大的有限元分析软件，可以分析复杂的固体力学和结构力学系统，模拟非常庞大的模型，处理高度非线性问题。
abaqus仿真案例
Abaqus是一款功能强大的有限元分析（FEA）软件，广泛应用于各种工程领域。
以下是一个简单的Abaqus仿真案例，演示了如何对一个简单的结构进行静态分析。
案例描述：
假设我们要分析一个简单的矩形板，其长度为1m，宽度为0.5m，厚度为0.01m。
该板材由线性弹性材料制成，其弹性模量为200GPa，泊松比为0.3。
分析步骤：
1.创建模型：在Abaqus中创建一个新的模型，并设置模型单位为m。
2.创建材料属性：在Abaqus中定义材料的弹性模量和泊松比。
3.创建网格：对模型进行网格划分，选择合适的网格大小和类型。
4.施加载荷和约束：在模型的边界上施加固定约束，并在上表面施加均匀分布
的载荷。
5.运行分析：进行静态分析，并查看分析结果。
分析结果：
通过查看分析结果，我们可以得到矩形板的应力分布和变形情况。
在本案例中，最大应力出现在矩形板的中心位置，其值为199.8MPa。
最大变形出现在矩形板的边缘位置，其值为0.002m。
结论：
本案例演示了如何使用Abaqus进行静态分析，并得到了矩形板的应力分布和变形情况。
通过调整材料属性和载荷条件，可以对不同结构的静态性能进行分析和优化。
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1 前言
在耐久性试验中，某发动机主轴瓦出现背面发亮，即出现微动现象。鉴于主轴瓦
背压难于测量，决定采用有限元方法，模拟主轴承孔的变形情况，对主轴瓦背压
进行计算，找出故障原因；并对改进后的主轴承孔变形再进行有限元分析，确认
是否符合要求。
2 计算模型和边界条件
2.1 有限元模型
有限元模型包括气缸体、主轴承盖、上主轴瓦、下主轴瓦、主轴承盖螺栓、曲轴，
其中上、下主轴瓦及曲轴是8节点六面体单元，其余是10节点四面体单元。各
零件的节点数及单元数见表1，有限元模型见图1。
表1 节点数各零件的单元数和节点数
图1 有限元模型
网格用hypermesh软件划分，在Abaqus/cae里施加边界条件，最后用abaqus
求解。
2.2 材料特性
各零件所用材料及材料特性见表2。
表2 各零件的材料特性
2.3 边界条件
由于主轴承孔是在主轴承螺栓装配工况下进行镗孔加工的，消除了螺栓预紧力下
主轴承孔变形的影响，本文此只进行轴瓦装配载荷工况、气体压力载荷工况的计
算分析。
2.3.1 通用边界条件的处理
图2所示，在汽缸体顶面A加边界条件z=0，对称面B、C施加法向对称边界条
件，即所有节点x＝0。
图2 位移边界条件
2.3.2 轴瓦装配载荷工况
零件：曲轴箱、缸体、螺栓、轴瓦。计算模型如图3，除主轴承螺栓与主轴承盖、
气缸体连接、主轴承盖与气缸体正面接触用tie外，其余的接触用small slide，
在上下主轴瓦之间施加过盈，主轴瓦对主轴承孔摩擦系数0.05。
图3 装配边界条件
2.3.3 气体压力载荷工况
零件：曲轴箱、缸体、螺栓、轴瓦、曲轴。计算模型如图4，除主轴承螺栓与主
轴承盖、气缸体连接、主轴承盖与气缸体正面接触用tie外，其余的接触用small
slide，燃气压力为160bar，主轴瓦对主轴承孔摩擦系数0.05，曲轴对轴瓦摩擦
系数0.05。
图4 载荷边界条件
3 计算结果及分析
3.1 轴瓦装配载荷工况主轴瓦背压
图5是轴瓦装配载荷工况中，最小过盈状态下，上、下主轴瓦背压分布云图，可
以看出主轴瓦背压在8.7～8.8MPa左右，小于经验值10MPa，这是主轴瓦出现
微动的原因。图6是提高过盈量后，最小过盈状态下，上、下主轴瓦背压分布云
图，主轴瓦背压达到了10MPa，满足设计要求。
图5 主轴瓦背压分布（轴瓦装配最小过盈载荷工况）
图6 提高过盈量后主轴瓦背压分布（轴瓦装配最小过盈载荷工况）
3.2 轴瓦装配载荷工况主轴承孔的变形
图7为提高主轴瓦装配过盈之后，主轴承孔的变形云图，图8是上、下主轴瓦
变形云图。由图7可以看出，在轴瓦装配工况下，轴孔径向胀大，其中以水平方
向最大。垂直方向最小，因此，考虑主轴承孔主轴瓦与曲轴的间隙，主要只分析
垂直方向的位移，具体数据如表3。
图7 主轴承孔变形云图（最小过盈，变形放大2000倍）
图8 最小过盈量下的主轴瓦变形分布
表3 轴瓦装配工况的计算数据
可见提高过盈后，经过计算对比，主轴承孔垂直变形只提高2μm，相差很小，
主轴承孔与曲轴的配合间隙符合技术要求。
3.3 气体压力载荷工况主轴承孔的变形
图9是爆发压力载荷工况下气机体及主轴承盖应力和径向变形云图。由图中可以
看出，主轴孔变形呈椭圆形，在水平方向收缩，在竖直方向扩大。
图9 主轴承盖、缸体应力云图（最大燃气压力载荷工况，变形放大300倍）
由图9可见，在最大燃气压力下，主轴承孔在水平方向的收缩变形量为
0.0196+0.0258=0.0454，根据发动机装配技术条件，小于主轴瓦与曲轴之间间
隙的80%这个经验值，可以满足设计要求的。
4 结论
提高主轴瓦的过盈装配量后，主轴瓦没有出现微动现象，主轴孔变形测量值与计
算结果非常吻合。由本文可见，Abaqus操作方便，收敛性好，可以准确地模拟
接触问题，很适合于在发动机模拟仿真的应用。