abaqus系列教程-02基础.doc

1、2.ABAQUS基础 一个完整的ABAQUS/Standard 或 ABAQUS/Explic it 分析过程，通常由三个明确的 步骤组成：前处理、模拟计算和后处理。这三个步骤通过文件之间建立的联系如下 前处理 ABAQUS/CAE 或其他软件 输入文件： job.inp 模拟计算 ABAQUS/Standard 或 ABAQUS/Explicit 输出文件： job.odb,job.dat, job.res,job.fil 后处理 ABAQUS/CAE 或其他软件 前处理（ ABAQUS/CAE） 在前处理阶段需要定义物理问题的模型并生成一个ABAQUS 输入文件。尽 管一个简单分析可以直接

2、用文本编辑器生成ABAQUS输入文件，通常的做法是 使用 ABAQUS/CAE或其它前处理程序，在图形环境下生成模型。 2-1 模拟计算（ ABAQUS/Standard或 ABAQUS/Explicit） 模拟计算阶段使用ABAQUS/Standard 或 ABAQUS/Explic it求解输入文件中所 定义的数值模型，它通常以后台方式运行。以应力分析的输出为例，包括位移和 应力的输出数据保存在二进制文件中以便于后处理。完成一个求解过程所需的时 间可以从几秒到几天不等，这取决于所分析问题的复杂程度和所使用计算机的运 算能力。 后处理（ ABAQUS/CAE） 一旦完成了模拟计算并得到了位移

3、、应力或其它基本变量后，就可以对计算 结果进行评估。评估通常可以通过ABAQUS/CAE的可视化模块或其它后处理软 件在图形环境下交互式进行。可视化模块可以将读入的二进制输出数据库中的文 件以多种方法显示结果，包括彩色等值线图、动画、变形图和X-Y 曲线图等。 2.1 ABAQUS分析模型的组成 ABAQUS 模型通常由若干不同的部分组成，它们共同描述了所分析的物理问题和 获得的结果。一个分析模型至少要包含如下的信息：离散化的几何形体、单元特性 （element sectionproperties）、材料数据、荷载和边界条件、分析类型和输出要求。 离散化的几何形体 有限单元和节点定义了ABAQ

4、US所模拟的物理结构的基本几何形状。模型 中的每一个单元都代表了物理结构的离散部分，即许多单元依次相连组成了结构， 单元之间通过公共节点彼此相互连结，模型的几何形状由节点坐标和节点所属单 元的联结所确定。模型中所有的单元和节点的集合称为网格（mesh）。通常，网 格只是实际结构几何形状的近似表达。 网格中单元类型、形状、位置和所有单元的总数都会影响模拟计算的结果。 一般说来，网格的密度越高（即在网格中单元的数量越大），计算结果就越精确。 随着网格密度增加，分析结果会收敛到唯一解，但用于分析计算所需的时间也会 增加。 通常，数值解是所模拟的物理问题的近似解答，近似的程度取决于模型的 几何形状、材

5、料特性、边界条件和载荷对物理问题描述的准确程度。 2-2 单元特性 ABAQUS 拥有广泛的单元选择范围，其中许多单元的几何形状不能完全由它 们的节点坐标来定义。例如，复合材料壳的叠层或工字型梁截面的尺寸数据就不 能通过单元节点来定义。这些附加的几何数据可由单元的物理特性定义，对于定 义完整的模型几何形状它们是必要的。（见第 3 章“有限单元和刚性体”） 。 材料数据 对于所有单元必须指定其材料特性。然而由于高质量的材料数据是很难得到 的，尤其是对于一些复杂的材料模型，所以ABAQUS计算结果的有效性受材料 数据的准确程度和范围的制约。 加载和边界条件 加载干扰了实际结构并因而产生应力。最常见

6、的加载形式包括： 点载荷 表面压力载荷 体力，如重力 热载荷 应用边界条件可以约束模型的某一部分保持固定（零位移）或移动指定大小 的位移值（非零位移） 。 在静态分析中需要应用足够的边界条件以防止模型在任意方向上的刚体移 动；否则，没有约束的刚体位移会导致刚度矩阵产生奇异。在求解阶段，求解器 将发生问题，并可能引起模拟过程过早中断。在模拟过程中，如果查出了求解器 问题， ABAQUS/Standard 将发出警告信息。用户要知道如何解释这些错误信息， 这一点十分重要。 如果 在静态应力分析时看见警告信息“numerical singularity ” （ 数 值奇异）或“zeropivot”（

7、主元素为零） ，用户必须检查是否整个或者部分模型缺 少限制刚体平动或转动的约束。 在动态分析中，由于结构模型中的所有分离部分都具有一定的质量，其惯性 力可防止模型产生无限大的瞬时运动；因此，在动力分析时，求解器的警告信息 通常提示了某些其它的模拟问题，如过度塑性。 2-3 分析类型 ABAQUS 可以进行多种不同类型的模拟分析。但本指南仅涉及两种最常见的 类型：静态（ static）和动态（ dynamic）应力分析。 静态分析获得的是外载作用下结构的长期响应。在其它情况下，可能令人感 兴趣的是加载结构的动态响应：例如，在部件上突然加载的影响，如发生在冲击 过程中的响应，或在地震时建筑物的响应

8、。 输出要求 ABAQUS 的模拟计算过程会产生大量的输出数据。为了避免占用过多的磁盘 空间，用户可根据所研究问题的需要对输出数据进行限制。 通常应用ABAQUS/CAE等前处理工具来定义模型中必要的输出信息。 2.2ABAQUS/CAE简介 ABAQUS/CAE是完整的ABAQUS 运行环境 （Complete ABAQUSEnvirment） ， 它 为生成 ABAQUS 模型、交互式地提交和监控ABAQUS 作业，以及评估ABAQUS 模 拟结果提供了一个风格简明、一致的界面。ABAQUS/CAE分为若干个功能模块，每 一个模块定义了模拟过程的一个逻辑方面；例如，定义几何形状、定义材料性

9、质和生 成网格等等。通过完成一个功能模块进入下一个模块，逐步地建立计算模型。建模完 成 后 ， ABAQUS/CAE生 成 了 可 提 交 给ABAQUS分 析 工 具 的 一 个 输 入 文 件 。 ABAQUS/Standard 或 ABAQUS/Explicit读入由 ABAQUS/CAE生成的输入文件，进行 分析计算，将信息发送给ABAQUS/CAE以便用户对作业的进程进行监控，并生成输 出数据库。 最后，用户可使用ABAQUS/CAE的可视化模块读入输出数据，观察分析 结果。用户在使用ABAQUS/CAE的同时会产生一个包含ABAQUS/CAE命令的执行 文件（ replay fil

10、e ），它记录了用户进行的每个模拟操作过程。 2.2.1启动 ABAQUS/CAE 启动 ABAQUS/CAE ，只需在操作系统的命令提示符下键入命令： 2-4 abaquscae 这里 abaqus是用来运行ABAQUS 的命令。这个命令可能与你的系统中对应的命令 不同。 当 ABAQUS/CAE启动后，会出现Start Session（开始任务）对话框，如图2-1 所示。下面是对话框中的选项： Create model Database，开始一个新的分析； OpenDatabase ，打开一个以前存贮过的模型或输出数据文件； Run Script ，运行一个包含ABAQUS/CAE命令的文

11、件（Script 脚本）。 Start Tutorial从在线文档中启动辅导教程。 图 2-1Start Session对话框 2-5 2.2.2主窗口的组成部分 标题栏菜单栏工具栏环境栏 Title barMenubarToolbarContext bar 工具箱画布和作图区图形窗提示区信息区或命令行接口 ToolboxCanvas andViewportPromptMessage area or areadrawing areaareacommandline interface 图 2-2主窗口的各组成部分 2-6 用户是通过主窗口与ABAQUS/CAE进行交互的。图2-2 演示了出现在主

12、窗口的 各个部分，它们是： 标题栏（ Title bar ） 标题栏显示了正在运行的ABAQUS/CAE版本和当前的模型数据库的名字。 菜单栏（ Menubar ） 菜 单 栏 中 包 含 了 所 有 当 前 可 用 的 菜 单 ， 通 过 对 菜 单 的 操 作 可 调 用 ABAQUS/CAE的全部功能。用户在环境栏中选择不同的模块时，菜单栏中所包 含的菜单项也会有所不同。如果需要详细信息，请查阅ABAQUS/CAE 用户手册 第 6.2.2 节“Componentsof the mainmenubar ” 。 工具栏（ Toolbar ） 工具栏提供了快捷的方式进入选项，在菜单中也可以选

13、项。如果需要详细信 息，请查阅ABAQUS/CAE 用户手册第6.2.3 节“Components of the toolbar ” 。 环境栏（ Context bar） ABAQUS/CAE划分为一组的功能模块（modules），其中每一模块针对模型 的某一方面。用户可以在环境栏的Module （模块）的列表中在各模块之间进行 切换。环境栏中的其它项则是当前正在操作模块相关的功能；例如，用户在创建 模型的几何形状时，可以通过环境栏提取一个已经存在的部件（part）。如果需要 详细信息，请查阅ABAQUS/CAE用户手册第6.2.4 节“The contextbar” 。 工具区（ Tool

14、box area） 当用户进入某一功能模块，工具区中就会显示该功能模块相应的工具。工具 箱使得用户可快速调用该模块的许多功能，这些功能也可通过菜单栏调用。如果 需要详细信息， 请查阅 ABAQUS/CAE用户手册第7.3 节“Understanding and using toolboxes” 。 画布和作图区（Canvas and drawingarea） 可把画布（ Canvas）设想为一个无限大的屏幕或布告板，用户在其中摆放图 形窗（ Viewport）。如果需要详细信息，请查阅ABAQUS/CAE用户手册第8 章 2-7 “Managing viewpoints onthe canva

15、s ”。作图区是指画布当前显示的部分。 图 形 窗 （ Viewport ） ABAQUS/CAE通过画布上的图形窗显示用户的模型。如果需要详细 信 息 ， 请查阅 ABAQUS/CAE用户手册第8 章 “Managing viewpoints on thecanvas ” 。 提示区（ Prompt area） 用户在进行各种操作时会从这里得到相应的提示。例如在创建一个集合（set） 时，提示区会提示你选择相应的对象。如果需要详细 信 息 ， 请查阅ABAQUS/CAE 用户手册7.3 节“ Understanding and using toolboxes” 。 信息区（ Message

16、area） ABAQUS/CAE在信息区显示状态信息和警告。拖动其顶边 可 以 改 变信息区 的大小；而利用右边的滚动 条 可 以 查阅已滚出信息区的信息。信息区是在默认状 态下显示的， 但是这里也是命令行接口（command lineinterface ）的位置。 如果你 正在使用命令行接口，你需要点击主窗口左下角的选项页切换到信息区。 注意 ：如果在显示命令行接口时在信息区中有新的信息加入，ABAQUS/CAE会 将围绕该信息区图标 的 背 景 颜色改为红 色 ， 而 当 显示消息区时，背景返回到它的 正常颜色。 命令行接口（command lineinterface） 利用 ABAQUS

17、/CAE内置的 Python 编译 器 ， 可以使用命令行接口键入Python 命令和数学计算表达式。接口中包含了主（）从（ ）提示符，随时提示你 按照 Python 的语法缩进 命 令 行 。 在默认情况下，命令行接口是隐藏的，它和信息区共用同一个位置。你需要 点击主窗口左下角的选项页从信息区切换到命令行接口。 2.2.3什么是功能模块？ 如前所述， ABAQUS/CAE划分为一系列的功能单元即功能模块。每一个模块只 2-8 包含与模拟作业的某一指定部分相关的一些工具。例如，Mesh（网格）模块只包含生 成有限元网格的工具，而Job（作业）模块只包含建模、编辑、提交和监控分析作业 的工具。

18、用户可以从环境栏的Module （模块）列表中选择各个模块，见图2-3。列表中的 模块次序与创建一个分析模型应遵循的逻辑次序是一致的。在许多情况下，用户必须 遵循这个自然次序来完成模拟作业；例如，用户在生成装配件（assembly）前必须先 生成部件（ part）。虽然模块次序遵循了逻辑过程，ABAQUS/CAE也允许用户在任何 时刻选择任一个模块进行工作，而无需顾及模型的当前状态。然而，某些明显的限制 是存在的；例如像工字梁横截面尺寸一类的截面性质（sectionproperties）就不能指定 在一个未生成的几何体上。 图 2-3选择一个模块 一个完整的模型包含ABAQUS 启动分析所需的

19、全部信息。ABAQUS/CAE采用模 型数据库来存贮模型。当启动ABAQUS/CAE时，可通过StartSession对话框创建 一个新的空模型数据库。在ABAQUS/CAE启动后，用户可以从主菜单栏中选择 File -Save 命令来保存自己建立的模型数据库；选择File -Open 命令打开已有的 模型数据库。 下面列出ABAQUS/CAE的各个模块并简要描述每一模块可能进行的模拟任务。 所列出的模块次序与环境栏中Module列表中的顺序一致。 （见图 2-3） 2-9 部件（ Part） Part（部件） 模块用于创建各个单独的部件，用户可以在ABAQUS/CAE 环境 下用图形工具直接

20、生成，也可以从其它的图形软件导入部件的几何形状。更详细 的信息请查阅ABAQUS/CAE 用户手册第15 章 “The Part module” 。 特性（ Property ） 截面（ Section）定义包括了整个部件或部件中某一部分特性的信息，例如与 该部分相关的材料定义和横截面几何形状。在特性模块中，用户可以建立截面和 材料的定义， 并将它们赋于部件的某一部分。更详细的信息请查阅ABAQUS/CAE 用户手册第16 章 “The Property module” 。 装配（ Assembly ） 当你创建一个部件时，它存在于它自己的坐标系中，独立于模型的其它部分。 用户可应用Assem

21、bly（装配）模块创建部件的实例，并且将这些实例相对于其它 部件定位在总体坐标系统中，这样就构成了装配件。一个ABAQUS 模型只能包 含一个装配件。更详细的信息请查阅ABAQUS/CAE用户手册第17 章“The Assembly module” 。 分析步（ Step） 用户应用Step（分析步） 模块生成和构成分析步骤，并与输出需求联系起来。 分析步序列为实现模拟过程的变化（如载荷和边界条件的变化）提供了方便的途 径 ； 根 据 需 要 ， 在 分 析 步 之间 可 以 改 变 输出变量 。 更 详 细 的 信 息请 查 阅 ABAQUS/CAE用户手册第18 章“The Step mo

22、dule” 。 相互作用（ Interaction） 在 Interaction（相互作用）模块里，用户可以指定模型各区域之间或者模型 的一个区域与周围区域之间在热学和力学上的相互作用，一个相互作用的例子是 在两个表面之间的接触。其它可以定义的相互作用包括约束，诸如绑定 （ tie），方 程（equation）和刚体（ rigid body）约束。除非在相互作用模块中指定接触，否 则 ABAQUS/CAE不会自动识别部件实体之间或一个装配件的各区域之间的力学 接触关系；在一个装配件中，仅指定在表面之间任何类型的相互作用，对于描述 2-10 两个表面的实际接近程度是不够的。相互作用与分析步相关联

23、，这意味着用户必 须规定相互作用是在哪些分析步中起作用。更详细的信息请查阅ABAQUS/CAE 用户手册第19 章 “The Interactionmodule ” 。 载荷（ Load ） 在 Load（载荷）模块里指定载荷、边界条件和场变量。载荷和边界条件与分 析步相关联，这意味着用户必须指定载荷和边界条件在哪些分析步中起作用；某 些场变量是与分析步相关联，而其它的场变量仅仅作用于分析的开始阶段。更详 细的信息请查阅ABAQUS/CAE用户手册第20 章 “The Loadmodule” 。 网格（ Mesh ） Mesh（网格）模块包含了ABAQUS/CAE为装配件创建有限元网格剖分的工

24、 具。利用所提供的各个层次上的自动剖分和控制工具，用户可以生成满足自己分 析需要的网格。 更详细的信息请查阅ABAQUS/CAE 用户手册第21 章“The Mesh module” 。 作业（ Job ） 一旦完成了所有定义模型的任务，用户便可以用Job（作业）模块分析计算 模型。作业模块允许用户交互地提交分析作业并监控其过程。多个模型和运算可 以同时被提交并进行监控。更详细的信息请查阅ABAQUS/CAE用户手册第22 章 “ The Job module” 。 可视化（ Visualization） Visualization（可视化）模块提供了有限元模型和分析结果的图形显示。它从 输出

25、数据库中获得模型和结果信息；通过 Step模块修改输出需求，用户可以控制 写入输出数据库中的信息。更详细的信息请查阅ABAQUS/CAE 用户手册第V 部 分 “ Viewingresults ” 。 草图（ Sketch ） 草图（sketch）是二维轮廓图形， 用来帮助形成几何形状，定义 ABAQUS/CAE 可识别的部件。应用草图模块创建草图，定义平面部件、梁，或者剖面，或者创 建一个草图，然后可能通过拉伸、扫掠、或者旋转等方式将其形成三维部件。更 2-11 详细的信息请查阅ABAQUS/CAE用户手册第23 章 “The Sketchmodule” 。 在功能模块之间切换时，主窗口中的

26、环境栏、工具箱和菜单栏的内容也会相应的 发生改变。从环境栏的Module 列表中选择一个模块，将引起环境栏、工具箱和菜单 栏的变化以反映当前模块的功能。 在本指南的演示算例中对每个模块给出更细节的讨论。 2.3例题：用 ABAQUS/CAE生成桥式吊架模型 图 2-4 是一个起重机桥式吊架，通过访问每一个功能模块，演示创建和分析一个 简单模型的基本步骤，引导你进入ABAQUS/CAE的模拟过程。吊架是一个简支的铰 接桁架，左端为固定铰支座，右端是滚轴支承。各杆件可绕节点自由转动。桁架的离 面运动已被约束。首先应用ABAQUS/Standard 进行模拟， 确定在结构中杆件的静位移 和峰值应力，

27、所施加的载荷为10kN，如图2-4 所示；然后再应用ABAQUS/Explicit 进行模拟，假设载荷是突然加到吊架上，研究桁架的动态响应。 对于桥式吊架的例子，将进入 ABAQUS/CAE 的以下功能模块并完成下面的任务： 部件（ Part） 绘制二维几何形状，并创建代表桁架的部件。 特性（ Property ） 定义材料参数和桁架的截面性质。 装配（ Assembly ） 装配模型。 分析步（ Step） 设置分析过程和输出要求。 载荷（ Load ） 对桁架施加载荷和边界条件。 2-12 网格（ Mesh ） 对桁架进行网格剖分。 作业（ Job ） 生成一个作业并提交进行分析计算。 可

28、视化（ Visualization） 观察分析结果。 图 2-4桥式吊架图形 在本手册的在线版本， “Overheadhoist frame”第 A.1 节中提供了本例题的命令记 录文件， 当在 ABAQUS/CAE中运行该命令记录文件时，会生成本例的完整分析模型。 如果你按照以下指导进行操作时遇到困难，或者你希望检查自己的工作，即可运行命 令记录文件。关于如何获取和运行命令记录文件，可参考附录A“例题文件” 。 如前所述，假设你将应用ABAQUS/CAE生成模型。然而，如果你没有进入 ABAQUS/CAE或其它前处理软件， 也可以人工生成定义本例的输入文件，如在 Getting Starte

29、d withABAQUS/Standard KeywordV ersion 的第 2.3 节中“Creating an input file ” 的 讨论。 2-13 2.3.1量纲 在开始定义这个或者任何其它模型之前，需要确定所采用的量纲系统。ABAQUS 没有固定的量纲系统，所有的输入数据必须指定一致性的量纲，某些常用的一致性量 纲系统列在表2-1 中。 表 2-1一致性的量纲系统 US Unit 量SISI（ mm）US Unit (ft) (inch) 长度mmmFtin 力NNlbflbf 质量kgtonne(103kg)Sluglbf s2/in 时间ssSs 应力Pa(N/m2)

30、MPa(N/mm 2) lbf/ft 2 psi (lbf/in 2) 能量JmJ(10-3J)ft lbfin lbf 密度kg/m3tonne/mm3slug/ft3lbf s2/in4 本指南均将采用SI 量纲系统。用户工作在标记“US Unit”的量纲系统，必须小 心其密度的单位；在材料性质的手册中，由于重力加速度，常常给出的密度与加速度 相乘。 2.3.2创建部件 应用 Part（部件）模块创建分析模型中的每个部件。部件定义了模型各部分的几 何形体，因此，它们是创建ABAQUS/CAE模型的基本构件。可以在ABAQUS/CAE 环境中直接建立部件，也可以将其它软件建立的几何体或有限元

31、网格导入。 通过建立一个二维的可变形的线型（wire）部件，你将从这个吊架问题开始。你 可以画出这个桁架的几何形状。当创建一个部件时，ABAQUS/CAE会自动地进入绘 图（Sketcher）环境。 在提示区里，ABAQUS/CAE经常显示短信息，提示你下一步的工作。如图2-5 2-14 所示。 回退 backspace提示区 prompt 取消 cancel 图 2-5在提示区中显示的信息和提示 点击取消（ cancel）可取消当前的任务，点击回退（backspace）可回到本任务的前一 个步骤。 创建桥式吊架桁架： 1. 若还未启动ABAQUS/CAE ，可键入abaquscae ，这里的

32、 abaqus是用来运行 ABAQUS 的命令。 2. 从出现的 Start Session对话框中选择Create Model Database。 当 Part 模块载入后，光标会变成沙漏图标。当Part 模块完成载入后，就会在主 窗口的左方显示部件模块工具箱。工具箱中包含一组工具图标，用户可使用这 些工具图标进入主菜单条目中的菜单。在工具箱中，每个模块显示它自己的一 套工具。对于大多数工具，当用户从主菜单条目中选择某一项时，模块工具箱 中对应的工具会以高亮度显示，因此，用户就可以知道它的位置。 3. 从主菜单条目中选择Part -Create 命令来创建新的部件。 在弹出的Create P

33、art （创建部件）对话框时，在窗口底部的提示区也会出现相 应的提示信息，指导你随后的操作过程。 你应用创建部件对话框命名部件；选定模型所在空间（ModelingSpace）、类型 （ Type）和基本特征（Base Feature）；并要设置部件的大致尺寸（approximate size）。当部件创建后，仍可对其进行编辑和重新命名，但是其模型空间、类型 或者基本特征则不能改变。 4. 为桁架部件命名，选择二维平面可变形体，和线型（Wire）特征。 5. 在 Approximate size（大致尺寸）域内，键入4.0 。 2-15 键入对话框底部在Approximatesize域内的这个参

34、数值， 设定了新部件的大致 尺寸，ABAQUS/CAE采用这个尺寸计算绘图区域和区域中栅格的尺寸。选取这 个参数的原则必须是与最终模型的最大尺寸同一量级。回顾在ABAQUS/CAE 中并不使用特殊的量纲，在整个模型中采用一致性的量纲系统。在本模型中采 用 SI 单位（国际单位）。 6. 点击 Continue退出 Create Part对话框。 ABAQUS/CAE会自动进入绘图环境，绘图工具箱显示在主窗口的左边，而绘 图栅格同时出现在绘图区域内。绘图包含一组绘制部件二维轮廓的基本工具， 无论创建或者编辑部件，ABAQUS/CAE 都会进入这个绘图环境。为了结束一 种工具的应用，在图形窗（Vi

35、ewport）中点击鼠标中键或选择其它新的工具。 提示 ：如同 ABAQUS/CAE中所有的工具一样，在绘图工具箱中，若简单地 将光标临时停留在某一工具处，就会出现一个小窗口，对该工具进行简短的 说明。当选定一个工具后，就会显示白色的背景。 下列绘图环境的特点有助于绘制理想的几何形状： 绘图栅格可帮助定位光标和在图形窗中对齐物体。 虚线指示了图形的X、Y-轴并相交在坐标原点处。 图形窗左下角的三方向坐标系指示了在绘图平面和部件方位之间的关系。 当选择了绘图工具，在绘图窗的左上角，ABAQUS/CAE显示出光标位置的X、 Y 坐标值。 7. 通过定义独立点，利用绘图工具箱左上方的CreateIs

36、olatedpoint （创建独立 点）工具开始绘制桁架的几何图形。创建下面三个坐标点： （ -1.0,0.0 ） ， （0.0, 0.0）和（ 1.0, 0.0）。这些点的位置代表了桁架底部节点的位置。 在绘图区的任何位置单击鼠标中键退出创建独立点工具。 8. 桁架顶部节点的位置是不明显的，但是，利用各杆件之间夹角为60 这一条件能 够很容易地确定顶部节点的位置。本例，可采用构造几何（construction geometry） 确定这些节点的位置。 在绘图模块中，用户创建构造几何辅助定位和对齐草图中的几何体。为了帮助 绘图，绘图环境允许添加构造线和圆；此外，独立点可以看作是构造几何。 关于

37、构造几何的详细信息，请查阅 ABAQUS/CAE 用户手册第23.10 节“Creating 2-16 construction geometry ”。 a. 利用创建构造角度辅助线（Create construction: Line at anAngle）的工 具在第 8步创建的每一点上创建角度构造线。选择角度构造线工具，操 作如下： i. 注意到在某些工具框图标的底部有个小黑色三角形，这些小三角形表示 该图标有若干个隐藏的可以切换的工具选项，点击位于绘图工具箱中部偏 左 的 创 建 构 造 ： 通 过点的 水 平 线 工 具（ Createconstruction: Horizontal

38、Line Thru Point），按住鼠标键1 不放，显示其它的图标。 ii. 按住鼠标键1，沿着一组图标拖动光标，直到角度构造线工具出现为止， 此时松开鼠标键即选择了这一工具。 角度构造线绘图工具显示在绘图工具箱中，背景为白色表示你已经选择了 该工具。 b. 在提示区输入60.0作为构造线与水平线之间的夹角。 c. 将光标移到坐标为（1.0，0.0）点，并点击鼠标键1 即创建了一条构造线。 9. 类似的，在步骤8中创建的其它两个点创建构造线。 a. 在（0.0，0.0）点创建另一条与水平线夹角为60 的角度构造线。 b. 在（0.0，0.0）与（1.0，0.0）两点分别创建二条与水平线夹角为

39、120 的角度 构造线。 （你不得不在图形窗中点击鼠标键2 退出绘图工具，然后重新选择 工具键入新的角度值。） 绘制独立点和构造线，如图2-6 所示。 10. 当应用绘图模块时，若操作有误，可在已绘图中删除画错的线，如在下面过程 中所阐述的： a. 在绘图工具箱中点击Delete Entities（删除）工具。 b. 在所绘图中， 点击所选择的欲删除的线，ABAQUS/CAE 以高亮度红色显示 被选中的线。 c. 在图形窗中点击鼠标键2 就可删除该线。 d. 根据需要，常常重复步骤b和 c。 2-17 e. 在绘图窗中点击鼠标中键或点击提示区中的Done（完成），结束使用Delete Enti

40、ties工具环境。 利用这两点 来定义框架 的顶点 图 2-6桁架的构造几何：点和线 11.创 建 几 何 线 来 定 义 桁 架 。 当 你 添 加 构 造 线 并 在 绘 图 区 中 移 动 光 标 时 ABAQUS/CAE就会显示预选点（preselection points）（例如，新构造几何体与 已存在几何体的交叉点），允许你将目标精确对齐。使用位于绘图工具箱右上 角处的创建线：连接（Create Lines: Connected）工具，用几何线连接 点。记住也可以创建几何线代表桁架内部的支撑，最终图形如图2-7 所示。 12. 从提示区（靠近主窗口的底部），点击Done 退出绘图环

41、境。 提示 ：在提示区中若未见到Done 按钮，在图形窗中继续点击鼠标中键，直 到它出现为止。 13. 在进行下一步之前，在模型数据库中存贮你的模型。 a. 从主菜单条中选File - Save，显示 Save Model Database As（保存模型 数据库为）对话框。 b. 在 File Name （文件名）域内为新的模型键入名字，然后点击OK。这里无 需给出文件后缀名，ABAQUS/CAE 会自动在文件名后面附加上.cae 。 2-18 图 2-7桁架几何图 ABAQUS/CAE保存模型数据库为一个新的文件，并返回到Part 模块。在主窗口 的标题栏（ titlebar）上会显示你的

42、文件名和路径。 用户应当总是以一定的时间间隔保存模型数据（例如，在每次切换功能模块时）； ABAQUS/CAE不会自动地保存你的数据库。 2.3.3创建材料 用户应用Property（特性）模块创建材料和定义材料的参数。在本例中全部桁架 的杆件是钢制杆件，并假设线弹性，采用杨氏模量为200GPa和泊松比为0.3。这样， 应用这些参数，将创建单一的线弹性材料。 定义材料： 1. 在工具栏的模块Module列表中，选择Property进入到 Property（特性）模块， 系统载入时光标会变为沙漏形状。 2. 在主菜单栏中选Material -Create ，创建新的材料，显示Edit Mater

43、ial（编辑 材料）对话框。 3. 取材料名为Steel。 4. 应用在材料编辑器浏览区的菜单栏来展现菜单中所包含的材料选项，某些菜单条 目还有子菜单。例如，图2-8 显示了 Mechanical-Elasticity菜单条目下的选 项。当选择某一材料选项后，在菜单下方将展开相应的数据输入格式。 2-19 图 2-8Mechanical-Elasticity 菜单下的子菜单 5. 从材料编辑器的菜单栏中选Mechanical-Elasticity-Elastic ， ABAQUS/CAE 显示弹性数据输入格式。 6. 在相应的格子中分别键入杨氏模量200.0E9和泊松比 0.3的值，为了在格子

44、之 间切换光标，应用Tab 键或者移动光标到新的格子中并点击。 7. 点击 OK ，退出材料编辑器。 2.3.4定义和赋于截面（ Section）特性 用户定义一个模型的截面（Section）特性，需要在Property 模块中创建一个截面 （section）。在截面创建后， 用户可以应用下面两种方法中的一种将该截面特性赋予到 当前图形窗（viewport ）中的部件： 用户可以直接选择部件中的区域，并赋予截面特性到该区域。 用户可以利用Set（集合）工具创建一个同类（homogeneous）集，它包含该 区域并赋予截面特性到该集合。 对本桁架模型，通过在视图中选择桁架部件，你将创建一个单一的

45、赋予这个桁架 的截面特性。截面特性将参照刚刚创建的材料Steel，并定义各杆件的横截面面积。 定义桁架（ truss ）截面 桁架截面的定义仅需要材料参数和横截面面积。记住桁架单元是直径为0.005m 的圆杆，所以其横截面面积为1.963 10 5m2。 2-20 提示 : 可以在ABAQUS/CAE的命令行接口（CLI ）进行简单的计算。例如，计算杆 件的横截面面积，点击ABAQUS/CAE窗口左下角的选项页标进入 CLI，在命令 提示后键入3.1416*0.005*2/4.0，然后回车 Enter，横截面面积的值会显示在 CLI 中。 定义桁架截面： 1.从主菜单栏中选择Section -

46、Create 。 显示 Create Section（创建截面）对话框。 2. 在 Create Section对话框中： a. 命名截面名称：FrameSection。 b. 在 Category （类别）表中选择Beam （梁）。 c. 在 Type （类型）表中选择Truss （桁架）。 d. 点击 Continue 。 显示 Edit Section（编辑截面）对话框。 3. 在 Edit Section对话框中： a. 接受默认的Steel选择作为截面的Material （材料）属性。若已定义了其 它材料，可点击Material文本框旁的下拉箭头观察所列出的材料表，并选 择对应的材料

47、。 b. 在 Cross-Sectional area（横截面面积）格中填入1.963E5 的值。 c. 点击 OK 。 将截面特性赋于桁架 用户应用 Property 模块中的 Assign菜单项将以FrameSection命名的截面特性 赋予桁架。 将截面特性赋于桁架的步骤： 1. 在主菜单栏中选Assign - Section 。 ABAQUS/CAE在提示区会显示相应的提示指导你完成后续的操作。 2. 选择整个部件作为应用截面赋值的区域： a. 在图形窗左上角点击和按住鼠标键1。 2-21 b. 拖动鼠标创建一个围绕桁架的框。 c. 松开鼠标键1。 ABAQUS/CAE使整个桁架结构变

48、亮。 3. 在图形窗中点击鼠标中键或点击提示区的Done 按钮，表示接受所选择的几何形 体。 显示 Assign Section对话框，列出已经存在的截面。 4. 接受默认的FrameSection的截面特性，并点击OK。 ABAQUS/CAE将桁架截面特性赋予桁架并关闭Assign Section对话框。 2.3.5定义装配（ Assembly） 每一个部件都创建在自己的坐标系中，在模型中彼此互相独立。通过创建各个部 件的实体 （ instance）并在整体坐标系中将它们相互之间定位，用户应用Assembly（装 配）模块定义装配件的几何形状。尽管一个模型可能包含多个部件，但只能包含一个 装

49、配件。 关于本例，用户将创建一个吊车桁架的单一实体。ABAQUS/CAE定位这个实体， 因此，所定义的桁架图形方向重合于装配件的默认坐标系方向。 定义装配的步骤： 1.在位于工具栏的Module列表中，点击Assembly，进入装配模块。 装配模块载入时光标会变为沙漏形状。 2.从主菜单栏中选取Instance-Create 。 显示 Create Instance（创建实体）对话框。 3.在该对话框中，选择Frame ，并点击OK 。 ABAQUS/CAE创建一个吊车桁架的实体。在本例中，桁架的单一实体就定 义了装配件。桁架显示在整体坐标系的1-2 平面中（一个右手的笛卡儿直角坐标 系）。在

50、视窗左下角的三向坐标系标出了观察模型的方位。在图形窗中的第二个三 向坐标系标出了坐标原点和整体坐标系的方向（X-、Y-、和 Z-轴）。整体1-轴为 吊架的水平轴，整体2-轴为竖直轴，整体3-轴垂直于桁架平面。对于类似这样的 二维问题， ABAQUS 要求模型必须位于一个平面内，该平面平行于整体的1-2 平 面。 2-22 2.3.6设置分析过程 现在，已经创建了装配件，你可进入到Step（分析步）模块来设置分析过程。在 本模拟中，我们感兴趣的是桁架的静态响应，吊车桁架在中心点施加一个10kN 的荷 载，在左端完全约束，在右端滚轴约束（如图2-4 所示）。这是个单一事件，只需要单 一分析步进行模