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【ABAQUS实战】悬臂梁静力分析inp文件详解

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最近在学习有限元 的课程,于是想通过使用ABAQUS软件对悬臂梁结构进行静力分析,来对ABAQUS inp语法进行理解以及有限元方法的学习。

题目要求
*heading
*part,name=cantilever beam
*node
1,	0,	0
2,	5,	0
3,	10,	0
*Element, type=B21
1,1,2
2,2,3
*Elset, elset=BEAM-SET1, generate 
  1,2,1
** Section: Section-1-BEAM-SET1  Profile: Profile-1
*Beam Section, elset=BEAM-SET1, material=STEEL, section=RECT
0.05,0.05
0.,0.,-1.
*End Part
*Assembly, name=Assembly
*Instance, name=beam1, part=cantilever beam
*End Instance
*Nset, nset=FIX, instance=beam1
1
*Nset, nset=central, instance=beam1
2
*Nset, nset=FORCE, instance=beam1
3
*End Assembly

*Boundary
FIX,1,1
*Boundary
FIX,2,2
*Boundary
FIX,6,6
*Material, name=STEEL
*Elastic
 4e+11
*Step, name="Load"
*Static
1., 1., 1e-05, 1.
*CLOAD
FORCE,2,-100
*Restart, write, frequency=0
*Output, field, variable=PRESELECT
*Output, history, variable=PRESELECT
*End Step

1.接下来对inp文件的每一部分进行解释:

  • 第一部分是part,也就是定义部件。需要对建模的结构有大致的了解,本例主要分为设置节点→划分单元→建立单元集合→定义截面
*heading
*part,name=cantilever beam
*node
1,	0,	0
2,	5,	0
3,	10,	0
*Element, type=B21
1,1,2
2,2,3
*Elset, elset=BEAM-SET1, generate 
  1,2,1
*Beam Section, elset=BEAM-SET1, material=STEEL, section=RECT
0.05,0.05
0.,0.,-1.
*End Part

*node 表示节点

<节点号><坐标1><坐标2><坐标3>

*Element 表示单元

<单元号><单元所包含的节点>

*Elset 设置/创建单元集合

<包含的单元><单元集合号>

*Beam Section 梁单元截面

elset=BEAM-SET1, material=STEEL, section=RECT
选中集合,定义材料,定义截面类型
(以矩形截面 为例)<截面长><截面宽>
定义截面方向向量<x><y><z>

第二部分是装配

*Assembly, name=Assembly
*Instance, name=beam1, part=cantilever beam
*End Instance
*Nset, nset=FIX, instance=beam1
1
*Nset, nset=central, instance=beam1
2
*Nset, nset=FORCE, instance=beam1
3
*End Assembly

*Instance 创建实例

*Nset 创建节点集合

<节点号>
个人理解定义NEST是为了后面添加边界条件、添加荷载 等操作做准备

第三部分是边界条件的设定以及分析步的设置

*Boundary
FIX,1,1
*Boundary
FIX,2,2
*Boundary
FIX,6,6
*Material, name=STEEL
*Elastic
 4e+11
*Step, name="Load"
*Static
1., 1., 1e-05, 1.
*CLOAD
FORCE,2,-100
*Restart, write, frequency=0
*Output, field, variable=PRESELECT
*Output, history, variable=PRESELECT
*End Step

*Boundary 边界条件

这里边界条件需要注意:应该根据边界条件 所在的分析步按照规则书写,如果一个边界条件在初始分析步(Initial)中,则相应的边界数据块 将出现在*STEP之前;如果一个边界条件定义在后续的分析步中,则相应的边界数据块将出现在此后续分析步的*STEP和*END STEP之间。
<节点编号或节点集合>,<第一个自由度的编号>,<最后一个自由度的编号>,<位移值>

*Material 定义材料

根据题目要求定义材料的各种属性,详细参考ABAQUS操作手册

*STEP 定义分析步

对于静力分析,Step数据块的格式为:
*STEP, NAME=<分析步名称>
*STATIC
<初始增量步>,<分析步时间>,<最小增量步>,<最大增量步>

2.结果分析

运用有限元方法 进行手算,得到的结果为

\left\{\begin{array}{l}v_{2} \\ \theta_{2} \\ v_{3} \\ \theta_{3}\end{array}\right\}=\left\{\begin{array}{c}-0.05 \\ -0.018 \\ -0.16 \\ -0.024\end{array}\right\}

其中 v_{2},\theta_{2} 代表中点的竖向位移 和转角; v_{3},\theta_{3} 代表自由端的竖向位移和转角

与ABAQUS电算结果进行对比

变形云图

计算误差 符合要求。

初学者,刚刚接触Abaqus,有表达错误的地方还请各位帮忙指正,谢谢!


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