Abaqus学习实例深度剖析

三、多层多跨框架分析

问题描述：利用有限元软件 分析钢框架在水平荷载作用下的受力状况，具体尺寸如图。分析当加载点的位置分别为A、B、C时，框架的受力特性及滞回曲线 ，并对其进行简单比较分析。钢柱的材料特性：弹性模量 E=2.1e11N/m2，泊松比 0.3，屈服强度 fy=3.45e8 N/m2。

1.创建部件

二维平面-线，大约尺寸输入20。绘制二维图形，用各个点的坐标进行绘制，生成模型。

2.创建材料和截面属性

名称输入为steel，点击Mechanical-Elasticity-Elastic， Young’s Modulus为2.1e11，Poisson’s Ratio为0.3。选中Plasticity-Plastic，在数据表中设置Yield Stress为3.45e8，Plastic stain为0，完成steel的本构关系创建。

名称输入为steelbeam，点击Mechanical-Elasticity-Elastic， Young’s Modulus为2.1e15，Poisson’s Ratio0.3。完成steelbeam的本构关系创建。

注：由于梁和板共同作用，为了使结果更接近实际情况，假定梁的刚度远远大于柱的刚度，故将梁的弹性模量加大，也可以将梁定义为刚体进行分析。

3.创建截面形状

模型的梁柱采用梁单元 进行分析，在定义梁截面特性之前，用户需预先定义梁截面形状。点击创建梁截面形状按钮，弹出Create Profile对话框，名称输入Profile-1，将Shape（种类）设为I（工字钢），点击继续，输入型钢截面数据，完成定义。

4.创建截面属性

点击创建截面按钮，名称输入section-1，将Category设为Beam，type设为Beam其余不变。点击创建截面按钮，名称输入section-2，将Category设为Beam，type设为Beam其余不变，点击继续，将材料名称设为steelbeam，其余不变。

5.给部件赋予截面属性

Section-1为柱，section-2为梁

6.给部件赋予梁截面方向

选择主菜单Assign——Beam Section O——rientation，或点击左侧工具区的创建梁截面方向按钮，进行梁截面方向的设定。提示区显示“Section the regions to be assigned a beam section orientation”(选择要 指定梁截面方向的区域)，选中整个部件，点击鼠标中键确认。提示区显示“Enter an approximate n1 direction (tangent vectors are shown)”(输入一个合适的n1方向，切矢量默认显示)，保持所有默认参数不变，点击鼠标中键确认，完成对梁截面方向的定义。

注：（1）在使用梁截面形状创建梁截面特性时，必须指定梁截面方向。否则梁截面线形状将不会显示；（2）并不是每个截面属性都需要定义profile，只有在定义梁的截面属性时才需要定义梁截面形状。截面属性是一个更广泛的概念，它不仅包含了材料的特性还有截面的几何参数等数据。只有当部件的类型为线性时，才可以赋予梁截面属性。当计算平面应力单元、平面应变单元和轴对称单元问题时，需将部件的截面属性定义为实体截面属性，而非壳截面属性。

7.定义装配

8.设置分析步

点击创建分析步，在Procedure type项选择general，下拉菜单中选择static,general，点击继续。在Basic标签页中将Time period修改为63。在Incrementation标签页中，将Maximum number of increments修改为1000，剩余参数保持默认。

注：ABAQUS 的计算过程是将初始增量值输入，进行迭代计算，如果计算结果收敛，则继续运算；若不收敛，则自动减小时间步长重新计算。但当ABAQUS进行四次缩减后时间步长减小到最小值即最小增量时仍不收敛，则自动推出运算。因此最小增量值和最大增量值分别时ABAQUS在计算时时间步长的上下限。当最大时间步长定义较小时，需要计算的步数相应增大，电脑计算花费的时间也随之增大；当最大时间步长定义较大时，计算又不精确，因此需要用户设置合适的大小。

9.定义荷载和边界条件

（1）施加荷载

点击主菜单Tools——Amplitude——Create，弹出Create Amplitude对话框。保持默认参数不变，点击继续，弹出编辑振幅对话框。输入加载曲线，完成定义。

（2）施加荷载

点击Create Boundary Condition对话框。将Step设为step-1，保持所有参数默认值不变，点击继续，此时提示区提示选择施加作用的区域，选择A节点，弹出编辑边界条件对话框，鼠标选中U1，输入0.09作为其幅值，幅值选择Amp-1，完成对模型施加荷载定义。

（3）定义边界条件

点击定义边界条件按钮，将step设为Initial，保持剩余参数默认值不变，点击继续。提示区显示选择定义边界条件的区域，选择底部节点，选中U1,U2,U3，完成对模型边界条件的定义。

10.划分网格

（1）布置种子

在Approximate global size（种子的大体数目）后输入0.05，保持剩余参数默认值。

（2）划分网格

11.提交作业分析

12.后处理

l 显示变形图

l 显示云纹图

l 绘制加载点的滞回曲线

点击Create XY Date对话框选择OBD Field output选项，点击继续弹出对话框。在Position项中选择Unique Nodal，点击RF：Reaction force旁边的三角形，选中RF1，点击U；Spatial displacement旁边的三角形，选中U1。进入Elements/Nodes标签页，点击Edit Section，此时下拉菜单中会提示选择节点，在绘图区选择加载点作为测试点，点击Plot。视图区显示加载点节点力、位移随时间变化的曲线。

点击Create XY Date，选择Operate On XY date选项。点击继续弹出Operate On XY date对话框，在Operate中选择combine函数，然后依次双击XY data中的U1、RF1，点击plot expression，生成滞回曲线。

不同加载点框架分析

1.加载点为B点的框架分析

建模的方法同上，区别在于施加荷载时，荷载施加在B点而非A点。

l 显示变形图

l 显示云纹图

l 绘制加载点的滞回曲线

2.加载点为C点的框架分析

建模的方法同上，区别在于荷载施加在C点而非A点。

l 显示变形图

l 显示云纹图

l 绘制加载点的滞回曲线