有限元大作业

南京工业大学

基于ABAQUS有限元线性静力分析实例

学生姓名：邓坤军学号：612080706048学院：机械与动力工程学院

专业：化工过程机械

题目：有限元线性静力分析实例

指导教师：周昌玉教授

评阅教师：周昌玉教授

2012年6月

有限元大作业（ABAQUS ）

1、问题的描述

如图所示的支架，一端牢固地焊接在一个大型结构上，支架的圆孔中穿过一个相对较软

的杆件，圆孔和杆件用螺纹连接。材料的弹性模量MPa E 210000=，泊松比3.0=μ,。支架有以下两种工况，如图所示。

1）杆件的一端受到Y 轴负方向的集中力kN F 2=，其大小随时间变化。

2）除了上述载荷之外，支架的自由端还在局部区域上受到均布的剪力MPa P s 36=。 要求确定这两种工况下支架挠度随时间变化的情况，以及内圆角处的最大主应力。根据分析结果来改进设计，以减少应力集中。

力与时间之间的增量关系

2、分析问题 2.1 创建二维平面

1）导入CAD 平面图

启动ABQUES/CAE ，在出现的start session 对话框中选择create Model Database 。 在导入的CAD 图如图所示：

3.1创建部件

1）通过延伸来创建部件

2）使用已有的平面来生存部件，得到的三维图如下图所示：

3）倒圆角后的图形为：

4）切割圆孔后的图形为：

4.1创建材料和界面属性

1）创建材料

在数据表中设置杨氏模量为210000，泊松比为0.3，点击ok。

2）创建界面属性，保持默认参数不变

3）给部件赋予截面属性

点击左侧工具中的（Assign Section），再次点击支架部件，在视图中中点击鼠标中建，然后点击OK。部件变为绿色，表示已经赋予了截面属性。如图所示：

5.1 定义装备件

在module列表中选择Assembly功能模块。点击工具中的（Instance Part），接受默认参数，即类型为非独立实体，点击OK。结果如下图所示：

6.1划分网格

1）进入Mesh功能模块在Module列表中选择Mesh功能模块，即对部件Bracket划分网格，而不是对整个装备件划分网格。结果如下图所示：

2）分割部件

圆孔附近的区域显示为黄色，表示此区域已经可以生成扫掠网格。如下图所示：

3）继续分割部件（对顶部部件进行分割），这是整个部件都显示为黄色。结果如图所示：

4）设置全局种子

在对话框中的全局的单元中的大小中输入2，视图中说显示的全局种子。如图所示：

5）布置边上的种子

输入圆弧上的单元数为12，按回车键来确认。

6）设置网格参数

在视图中区域中画一个矩形区域来选中部件中的所有区域，然后在视图中点击中建。保持默认参数不变。

7）设置单元格类型

画一个矩形区域来选中部件的所有区域，然后在视图中点击中建。几何阶次中选中二次单元，保持减缩积分的选择，点击OK。

8）划分网格

点击工具栏中的(Mesh Part Instance)，然后点击中建，得到如图所示的网格：

9）在应力集中部位分割面。

在应力集中部位绘制90°的扇形区域，然后在视图中点击中建来退出绘图环境，得到的部件如下图所示：

10）在应力集中部件分割部件

11）在应力集中区域布置种子

设置单元数为12，种子完全约束，不允许单元数目改变。布置种子后的部件如图所示：

12）设置网格的划分方式

13）重新划分网格。

重新划分的网格如图所示：

与8）中的网格进行比较，在应力集中部位生成了形状比较规则的细化网格，其单元形状优

于8）中的网格。

7.1设置分析步骤

下面将创建两个分析步骤，分别来定义施加在杆件一端的集中力载荷和施加在支架上自由端上的剪力。

1）在Module中的Step模块。载荷参数如图所示：

2）创建第二个分析步

3）设置场变量的输出结果。分析过程中只输出两种场变量：应力S和位移U。

8.1定义耦合约束

模型中将不对称杆件建模，而是在杆件的一端的受力点处定义一个参考点，然后在此点和圆孔内表面之间进行分布耦合约束，从而模拟杆件和圆孔之间的连接的关系。

1）定义参考点

2）为参考点创建集合

3）定义约束面

4）定义耦合约束

9.1 定义载荷

穿过圆孔的杆件在一端受到沿Y负方向上的集中力，力的大小随时间变化，下面首先定义集中力

1）定义载荷随时间变化的幅值

2）定义集中力

3）分割支架的端面

4）定义受剪力的面

5）定义载荷面

10.1定义边界条件

1）为施加在固定支边界条件的区域创建集合。

2）为施加对称边界条件的区域创建集合

3）定义固支边界条件

4）定义对称边界条件

11.1后处理

在Job功能模块中完成自己分析计算后可以直接进入V isualization功能模块进行后处理。1）显示变形图

2）显示云纹图

2）逐格显示各个时间增量步

点击窗口底部提示区的向前，可以逐格显示各个时间增量步下的云纹图。

3）改变场变量

视图区中的最大主应力云纹图：

3、结语

通过对abaqus线性静力分析实例的分析，熟练地掌握abaqus软件的分析步骤及理论，

提升自己的实际操作能力以及解决实际建模的能力。