abaqus定義點陣
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus定義點陣的視頻教程
abaqus定義點陣的實例教程
本文通過abaqus顯示動力學的方法對BCC結構進行壓縮仿真模擬，同時為減小計算量，采用梁單元模擬點陣結構，壓頭設置為剛性面，添加質量縮放，加快運算速度，為點陣結構壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實體，然后對實體進行處理，得到點陣單胞點陣結構。
b.建立單胞BCC梁單元點陣模型,然后進行刪除面的操作，得到單胞BCC點陣結構，接下來進行陣列操作，得到最大外形尺寸為25x25x25的點陣壓縮模擬試件。
C.建立剛性壓板，設置參考點，模擬萬能試驗機壓頭，剛性單元不參與計算，不影響計算結果，加快運算速度。
2. 裝配，按壓縮試驗進行裝配，從上到下依次為壓板-點陣-壓板。
3.設置材料屬性，本文為鈦合金TC4，密度4.43e-9Tone/mm3,彈性模量為118000MPa，泊松比0.3，應力應變值見下表所示。
設置截面屬性Beam，定義截面半徑0.5mm
指派截面，定義方向[1,2,3]，完成材料屬性設置。
4.設置分析步Dynamic,Explicit，時間設置為5s，以每秒1mm的速度進行壓縮模擬，開啟質量縮放為1e-5，歷程輸出勾選位移和力，以便輸出力-位移曲線，然后計算相應的應力-應變曲線。
5.設置相互作用-切向行為和法向行為，摩擦系數為0.3，設置通用接觸。
以下部分為付費部分
展開 周期性點陣結構具有優異的力學性能，隨著3D打印的發展更進一步促進了點陣的發展。
點陣機構參數（例如桿件直徑、單胞大小等）較多，當修改參數時建模工作量較大，因此作者基于Abaqus開發了BCC點陣結構的快速建模插件。
點陣結構有兩種模型形式：一種是用線表示，該方法單元數量少，便于計算；另一種是實體模型，網格數量大，計算費時，主要用于輸出3D打印的幾何模型。圖1和圖2是改變兩種參數后得到的點陣結構
圖1 553實體點陣結構
圖2 333 實體點陣結構
圖3 梁單元點陣結構
操作過程如圖4所示，在abaqus標題欄選擇 File > Script讀取后綴為.py的腳本文件。在彈出的窗口中分別輸入參數。
圖4 腳本運行過程
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注：附件中為txt文本，下載后將后綴改為.py即可。
附件中BCCBeam.txt為梁單元模型
附件中的solidBCC.txt為實體單元模型，如圖4
展開 胞元優化結果
Abaqus可以按照最佳傳力路徑布置材料，從而優化出胞元結構，我們可以將優化后的結構導出，用于二次設計或有限元分析。
通過ATOM優化的點陣結構
<p>對于擁有復雜曲面結構的復合材料薄板，通常需要定義一個變化的材料主方向，下面介紹在Lspp中如何定義。</p><ul><li>對于任意復雜結構的平面，劃分網格后，每個網格的方向是根據節點坐標得到的，總體上呈現隨機性。</li></ul><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1c788f57a7554bab9067a3554e8759b0.png" style="text-align: center" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1c788f57a7554bab9067a3554e8759b0.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1c788f57a7554bab9067a3554e8759b0.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1c788f57a7554bab9067a3554e8759b0.png?
展開 本文主要介紹ABAQUS中橢圓形移動載荷定義、法向和切向載荷模擬、子程序DLOAD和UTRACLOAD編程實現，實現建議與注意事項。
1、橢圓形移動載荷定義
移動載荷指的是隨時間或空間位置變化而不斷變化施加位置的載荷，其典型例子包括：1）行駛車輛對橋梁的作用力；2）火車車輪與軌道之間的接觸力；3）滾動體在接觸面上滑移產生的局部接觸載荷；4）焊接過程中熱源的沿路徑移動。這些載荷不是固定不動的，而是隨時間在接觸體上“移動”，從而引發結構響應的動態變化。在應力應變分析、疲勞壽命評估等方面，考慮載荷的移動性尤為關鍵。
在滾動體的接觸中，Hertz型橢圓形接觸斑較為常見，其形狀可根據Hertz接觸理論表示為：
其中，P為總法向力，a和b分別為橫向x和縱向z上的接觸斑半寬，p0為最大接觸壓力。
2、法向和切向移動載荷模擬
在ABAQUS中，模擬移動載荷的兩種典型方法分別對應法向載荷和切向載荷。
2.1 法向移動載荷
法向載荷定義見式(1)所示。在給定總法向力P或者軸重，以及接觸斑長半軸和短半軸大小后，即可確定出來p(x,z)空間分布。其中，P、a和b可以通過Hertz接觸理論或者有限元法計算得到，也可以通過一些網站去快速計算，比如：https://www.tribology-abc.com/sub10.htm以及https://www.pecms.cn/hz/hzb2p。
圖1 法向接觸壓力
2.2 切向移動載荷
在滾動接觸過程中，除了接觸表面的法向接觸壓力外，接觸體還存在局部滑動或者蠕滑，導致接觸斑區域被劃分為黏著區和滑動區。其中，沿著滾動方向的后沿為滑動區，前沿則為黏著區。
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在有限元模擬中，重復移動載荷（Repeated moving pressure）是結構受力分析中用于等效模擬接觸載荷的一個重要手段，尤其在輪軌接觸、滾珠接觸、焊接熱源移動等問題研究中極為常見。本文主要介紹ABAQUS中橢圓形移動載荷定義、法向和切向載荷模擬、子程序DLOAD和UTRACLOAD編程實現，實現建議與注意事項。
1、橢圓形移動載荷定義
移動載荷指的是隨時間或空間位置變化而不斷變化施加位置的載荷
本文通過abaqus顯示動力學的方法對BCC結構進行壓縮仿真模擬，同時為減小計算量，采用梁單元模擬點陣結構，壓頭設置為剛性面，添加質量縮放，加快運算速度，為點陣結構壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實體，然后對實體進行處理，得到點陣單胞點陣結構。
b.建立單胞BCC梁單元點陣模型,然后進行刪除面的操作，得到單胞
<p class="ql-align-justify">寫文章出圖過程中，有時候需要過程圖，但是過程圖中不同時刻應力云圖的標尺不一定是自己想要的。比如標尺上限值、下限值等，所以在Abaqus后處理中如何實現呢？過程很簡單，界面的功能解釋的都非常詳細，具體如下：</p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify">原創聲明
<p>對于擁有復雜曲面結構的復合材料薄板，通常需要定義一個變化的材料主方向，下面介紹在Lspp中如何定義。</p><ul><li>對于任意復雜結構的平面，劃分網格后，每個網格的方向是根據節點坐標得到的，總體上呈現隨機性。</li></ul><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img
將隱式分析的最后一步應力作為預應力場，導入到顯示分析。開始使用initial stress，但是發現這個方法導入的應力場，米塞斯應力分布沒啥問題，但是三個主方向上的應力突然變大了十倍左右（隱式和顯示的模型網格編號都檢查了，沒發現什么問題）。后面換成initial state（state=yes, update=yes），應力沒啥問題了，但是使用initial state，無法定義surface，導致復合材料層合板每層之間使用不了
<p><strong>概述</strong>：帖子講述了一種新思路用于實現ABAQUS自定義單元，該方法不需要在INP文件中采用“USER ELEMENT”等關鍵字定義單元，更重要的是，也<strong>不需要在UEL接口中進行繁瑣的FORTRAN編程</strong>，只需要在INP文件中直接導入相應的矩陣即可。目前這種自定義單元適用的計算有：static, frequency extraction
概述：開發了適用于靜力通用、頻率分析和動力隱式（固定增量步長和自適應增量步長均可）的三維八節點線性UEL，即ABAQUS自帶的C3D8單元，該UEL考慮了B-BAR修正，避免體積鎖死。采用編寫的UEL，分別設置了靜力通用分析步、頻率分析和動力隱式分析步，將計算結果與ABAQUS對比，位移、速度和加速度與ABAQUS均保持一致，說明該UEL復現了一小部分C3D8單元的計算功能。
如果不考慮損傷等效應，橡膠材料是彈性的（卸載后沒有殘余應變），但應力-應變曲線不是線性的，即所謂的“超彈性”。Abaqus 幫助文檔《Getting Started with Abaqus：Interactive Edition》第10.6節“
Hyperelasticity
”介紹了超彈性的基本知識，第10.7節“
Example: axisymmetric mount
”給出了一個橡膠材料模型的實例
