ABAQUS中实体单元的应用

的分析步。接收分析类别为Mechanical和荷载类型为Pressure,并点击Continue。

3.用光标选择与孔下半部表面,图4-20中它被加亮。面被选择停当之后,在提示区点击Done。 4.在对话框中输入值为5.0E7的均布压力,点击OK施加荷载。

箭头出现在面的各节点上,标明了已施加的荷载。

图4-20 施加荷载面

网格设计:分区、生成网格和定义几何形体集

在建立一个具体问题的网格之前,需要考虑所采用的单元类型。对本例而言采用二次单元是合理的网格设计,若用线性减缩积分单元则可能是很不合适的。所以本例采用减缩积分的20节点块体单元(C3D20R)。单元类型选择之后,可对连接环进行网格设计。本例的网格设计中最重要的是决定环孔周围应当采用多少单元。一种可能的网格划分方案如图4-21所示。

图4-21 对连接环建议采用的C3D20R单元网格

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设计网格时应考虑的另一件事情是所需的结果类型。图4-21中的网格相当粗糙,因此不可能产生准确的应力。象本例这样的问题,每90度圆弧四个二次单元是所需的最小单元数目;建议使用两倍于这个数目的单元数可得到应力结果的合适精度。然而,该网格应当能适应连接环在载荷下变形的整体水平,而这—点是需要用户自己决定的。模拟中增加网格密度的影响将在4.4节网格收敛中讨论。

ABAQUS/CAE提供了多种网格生成技术去生成不同拓扑结构模型的网格。不同的网格生成技术提供了不同水平的自动化和用户控制水准,以下三种类型的网格生成技术是有效的: ①结构化网格生成技术

结构化网格生成适用于预先设置网格生成形式的特殊拓扑结构模型,然而,用这种技术生成复杂的模型的网格时,一般须把它分割成简单的区域。 ②扫掠网格生成技术

扫掠网格生成是沿扫掠路径拉伸生成网格或绕旋转轴旋转生成网格,和结构化网格生成一样,扫掠网格生成只限于具有特殊拓扑和几何形体的模型。 ③自由网格生成技术

自由网格生成是最为灵活的网格生成技术,它没有预先设置的网格生成形式,几乎适用于任意形状的模型。

在进入Mesh模块时,ABAQUS/CAE根据将采用的网格生成方法,用颜色代码标定模型的区域:

·绿色区域表示用结构化网格生成技术生成网格。 ·黄色区域表示用扫掠网格生成技术生成网格。 ·粉红色区域表示用自由网格生成技术生成网格。

·桔红色区域表示不能使用默认单元类型生成网格,它必须被分区。 本例中采用结构化网格生成,使用这种网格生成技术时,第一步必须是对模型分区,分区完成后,一个全局网格剖分尺度将被指定,网格将被生成,最后,生成输出结果请求的几何形体组。

对连接环分区:

1.从工具栏的Module列表中选择Mesh项进入网格生成模块。

部件最初为黄色,这表明若采用网格控制的默认设置,默认的六面体网格只能由扫掠网格生成技术生成。若要使用结构化网格生成技术,则必须进行二次分区。第一次分区的作用允许使用结构化网格生成技术,第二次分区则是为了提高网格生成的整体品质。

2.使用图4-22(用[Shift]+Click同时选择所有区域)中三点生成的分割平面垂直来分割连接环,整个连接环形成四个分区。

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图4-22 第一次分区允许映射生成网格

3.从主菜单选择Tools?Datum,用Offset from point方法创建一个距连接环左端0.075m的基准点(如图4-23所示) 4.通过创建的基准点和连接环中心线的垂直线来定义分割平面(如图4-23所示),用此平面作为垂直分剖面进行第二次分区。 分区操作完成后,部件所有区域都应变为绿色,这表明基于当前的网格控制要求,已经可以在部件的所有区域使用机构化网格生成技术。

图4-23 第二次分区提高网格的整体品质

部件的整体单元剖分尺度的赋值和生成网格:

1.从主菜单中选择SeedInstance,指定整体的单元剖分尺寸的目标为0.007,于是在所有的边上显示剖分符号,这些剖分符号在ABAQUS中称为预设剖分点(seed)。

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2.从主菜单中选择MeshElement Type为部件选择单元类型,由于已经进行分区,部件由几个区域组成,操作中需要考虑这个现状。 a. 用光标在整个部件周围画一个方框,因此选择了部件的所有区域,然后在提示区点击Done。 b. 在弹出的Element Type对话框中,选择单元库为Standard,单元族为3D Stress,几何阶次为Quadratic和单元为Hex, Reduced integration,点击OK接受单元类型为C3D20R的选择。 3. 从主菜单中选择Mesh的网格剖分。

Instance,在提示区点击Yes执行对部件副本

我们现在把注意力返回到创建几何形体集的问题上来,它是为了控制模型中所选区域(特别是孔底部和连接环的固支端)的输出结果而提出的。由于部件已被分区,创建这些输出控制集是容易的。

提示:为了完成下面的任务,可能要暂时隐去有限元网格,欲达到这个目的,可从主菜单选择ViewAssembly Display Options,在Assembly Display Options对话框的Mesh表页中关闭Show native mesh即可。

创建几何形体集:

1.从主菜单中选择ToolsSetCreate,在连接环的固端创建一个名为

BuiltIn的几何形体集。由于已进行分区,现在有两个区域与此相关,两者都必须被选中(用[Shift]+Click选择第二个区域)。即定义了所需的集,如图4-24所示,然后在提示区点击Done。

图4-24 BuiltIn几何形体集

提示:通过选择主菜单的ToolsSetManager项,并在Set Manager对话框中双击组名,在视图中可观察到被选的几何形体集被加亮,如有需要,可在这里进行编辑。

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2. 创建名为HoleBot第二个几何形体集,它是孔底部的一条直线,如图4-25所示。

图4-25 HoleBot几何形体集

生成、运行和监控一个作业

现在完成建模所剩下的唯一工作是定义一个作业和用Keywords Editor增加输出要求,就可以在ABAQUS/CAE中提交这个作业,并交互式地监控求解过程。

在继续操作之前,通过选择主菜单中的ModelRenameModel-1先将模型重新命名为Elastic,这个模型将作为一个基础稍后被用于第8章(“材料”)中。

生成一个作业的步骤:

1.从工具栏的Module列表中选择Job项进入作业模块。

2.选择主菜单中的JobManager来打开Job Manager,这个管理器的应用将会使得几个作业的相关操作更为方便。 3.在Job Manager中点击Create创建一个名为Lug的作业,然后点击Continue。 4.在Edit Job对话框中键入以下描述:Linear Elastic Steel Connecting Lug。 5.接收缺省的作业设置,并点击OK。

用Keywords Editor 增加打印输出请求:

从主菜单中选择ModelEditor对话框。

Edit Keywords

Elastic,弹出Keywords

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