ABAQUS有限元分析实例详解 ppt课件.ppt

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1、一、简介一般来说工程分析可分为两大类：经典法数值法（有限元法是数值法的一种）经典法：经典法直接采用控制微分方程来求解场问题，其方法是基于物理原理而建立的。闭合性的精确解仅对于几何、载荷与边界条件最简单的情况才有可能得到。精确解离大多数实际工程问题较远。经典法可以验证数值解的解题精度。AP1_2000计算结果与理论解对比Ap1_2000计算结果21032理论值20000逼近率为94.84%有限元法：有限元法通过采用多种规则形状的单元来处理实际上无限制的任何问题，这些单元可组合成近似的任何不规则边界。类似的任何类型的载荷和约束条件也可提供，有限元法适用于求解各类场

2、问题。1、有限元法求解的过程：1）建模（准真实结构）2）离散化（载荷、约束、结构性质、材料性质）3）用有限元分析软件进行求解4）结果输出（可视化显示）2、线性静力分析的基本矩阵方程（位移法）1）单元刚度阵单元刚度矩阵[K]是把作用于单元上的载荷与其载荷引起的位移相关起来。2）最简单的单元，拉伸弹性杆的刚度矩阵。弹性杆具有均匀的横断面，面积为A，长度为L，承受轴向载荷，处于静力平衡状态，U1、U2是结点1和2处的位移。12LF1F2XU1U2因此，单元具有两个自由度。下步任务是找到一个方程把力与位移相关起来。（1）在轴向方向，杆长度变化为。与位移相关杆的应变为可

3、定义为（2）假定杆是均质的各向同性则（3）E：为材料的弹性模量根据定义，轴向应力（正应力）为轴向力除以面积，因此(4)把（2）和（3）代入（4）既既[K]单元刚度阵，{F}载荷，{U}位移向量每一种类型单元都有自己的单元刚度矩阵，对于复杂的单元是基于能量原理来确定的。3）总刚度矩阵结构有限元是用有限个基本单元来逼近结构模型，把有限个基本单元的单元刚度矩阵组装到一起，形成总刚度矩阵。用下面简单例子来描述一下总刚度矩阵组装两个轴向弹簧：弹簧A的弹簧系数（弹簧刚度）是KA;弹簧B的弹簧系数是KB。这个结构总共具有3个自由度(U1,U2,U3)。1弹簧a2弹簧b3U1

4、,F1U2,F2U3,F3类似上个例子给出弹簧a和b单元刚度矩阵(a)(b)组装弹簧a和b单元刚度矩阵，得到下面的总刚度矩阵既{F}=[K]{U}[K]总刚度阵{F}载荷向量{U}位移向量求解线性代数方程组得出{U}向量4）求解的基本步骤（线性静力）将结构离散为单元由单元性质，几何和材料形成单元刚度矩阵把单刚装配成总刚将边界条件施加与约束模型将载荷（力、弯矩、压力等）施加于分析模型求解矩阵方程得位移从位移结果计算应力和反力二、有限元模型的一般知识1、离散化结构描述坐标系（笛卡尔、柱坐标、球坐标）节点（X、Y、Z）单元（弹性单元、线单元、面单元、体单元、约束元、

5、质量单元）载荷—集中力、力矩、梁上的分布载荷、板和体面上的压力载荷、重量载荷、加速度载荷、强迫位移边界条件—固支、铰支、弹性、自由材料性质—各向同性、各向异性、复合材料、流体材料、温度相关材料无约束2、单元弹簧元（拉伸或扭转）CELAS1、CELAS2、CELAS3、CELAS4线单元杆元CRODCONROD直梁元CBARCBEAM曲梁元CBEND面单元三或六节点的三角形板元CTRIA3、CTRIA6四或八节点四边形板元CQUAD4、CQUAD8四节点剪力板元CSHEAR体单元六面体单元CHEXA五面体单元CPENTA四面体单元CTETRA约束元（刚体元RBE

6、2）其它单元质量元CONM22、输入文件结构执行控制（求解类型、允许时间、系统诊断）情况控制（输出请求、选择模型数据集）数据：节点、单元（结构模型定义）、几何和材料性质、载荷、约束（求解条件参数)3、例示Z(0,0,0)9(0,6,0)YX12345678910111213141516(6,6,0)①②③⑦⑧⑨④⑤⑥F(6,0,0)600牛板长、宽、厚分别为6、6、0.8(mm)材料45#E=209000MPaV=0.269IDA,B\执行控制\SOL24TIME30CENDTITLE=FIXEDPLATE\4种控制\DISP=ALLSTRESS=AL

7、LSPC=1LOAD=1BEGINBULK\数据集\GRID100.0.0.GRID202.0.0.GRID304.0.0.GRID406.0.0.GRID500.2.0.GRID602.2.0.GRID704.2.0.GRID806.2.0.GRID900.4.0.GRID1002.4.0.GRID1104.4.0.GRID1206.4.0.GRID1300.6.0.GRID1402.6.0.GRID1504.6.0.GRID1606.6.0.CQUAD4111265CQUAD4212378CQUAD4313487CQUAD441781211CQUAD4

8、51671110CQUAD461561