1、 T型圓鋼管節點abaqus圖文建模教程 一分析前準備： 主管直徑159mm，厚度5mm，長度2000mm；主管端板尺寸250mm250mm20mm；支管直徑89mm，厚度4mm，長度1000mm；支管端板尺寸150mm150mm20mm。注：1.長度單位m，時間單位s，力單位N。2.該軟件建模過程中最常用工具為菜單欄Viewpoint下的按鈕，即轉換視角。3.點擊鼠標中鍵和回車鍵表示確定，可代替手動點擊Done，使操作更便捷。 4.該教程中未提到的操作均按系統默認操作，如命名規則。初學者后期熟練后可根據自己喜好和習慣更改。 點擊Abaqus CAE，運行軟件；點擊Save Model Dat

2、abase ，將新建數據庫保存在指定文件夾中；關閉程序；在指定文件夾中打開新建的.cae程序。分析前準備的目的是將靜力，熱學，熱力耦合輸出文件保存在指定文件夾中，不一定保存在系統指定的temp文件夾中。二靜力分析步驟：1.Part（建立塊）：Module默認為Part模塊。1）建立主管chord。點擊（Create Part），彈出部件創建框，Name改為chord，Approximate size取1（表示繪圖范圍大小為1m1m），其他默認，點擊Continue，顯示繪圖區域，點擊左側工具欄中的，建立主管截面:一.繪出外徑圓。依次輸入坐標（0,0）、（0.0795,0）；二.繪出內徑圓。內圓

3、半徑由外圓半徑減去主管厚度得到，依次輸入坐標（0,0），（0.0745,0）截面即建立完成。最后點擊Done，彈出長度編輯窗口，在Depth中輸入主管長度2m即可，主管建立完成。2）建立支管brace。方法參照主管。3）建立主管端板plate1。點擊（Create Part），彈出部件創建框，Name改為plate1，Approximate size取1（表示繪圖范圍大小為1m1m），其他默認，點擊Continue，顯示繪圖區域，點擊左側工具欄中的，依次輸入坐標（0，0）、（0.25，0.25），點擊鼠標中鍵，彈出編輯框，在Depth中輸入0.02，表示端板厚度為20mm。4）建立主管端板pl

4、ate2。由于主管兩端板尺寸相同，則可直接復制。點擊（Create Part）右側管理器，在彈出窗口中選擇plate1，點擊Copy，命名為plate2，確定即可。5）建立支管端板plate3。方法參照plate1。2.Assembly（組裝）：在Module下拉框中選擇Assembly模塊。 1）點擊，按圖1界面操作，點擊OK。 圖1 2） 取主管，端板中點，便于節點的拼接。長按，在橫向展開條中選擇，就可以進行中點選取操作。 3）通過翻轉、平移操作將節點拼裝完成，如圖2： 圖2 4）點擊 按鈕將主管和支管焊接組成part-1，注意不要將端板也焊接了。（未提到的操作都是默認往下點）3.Part

5、（切割支管伸入主管內部分）：在Module下拉框中選擇Part模塊。 在Part下拉框中選擇part-1，長按，在橫向展開條中選擇（以延伸面切割），點擊主管內表面，點擊Done，將主管內支管部分切開，再點擊，將多余部分移除，如圖3： 圖34.Assembly（焊接節點）：在Module下拉框中選擇Assembly模塊。 回到組裝操作，點擊按鈕，將全部部件焊接成整體，命名total。以上節點拼接完成。5.Property(賦予節點材料屬性):在Module下拉框中選擇Property模塊。1）點擊，建立鋼材料steel，定義Conductivity，Density，Elastic，Expansi

6、on，Plastic，Specific Heat 六個屬性，除了密度外，其他五個要選擇隨溫度變化，點擊。2）點擊，定義截面，默認往下點。目的是將六個屬性賦予給一個截面，因此該截面就是鋼管的一個橫截面。3）點擊，選擇所有單元，將截面屬性賦予給整個節點。（6.12版本不勾選Ceate set）以上材料屬性定義完成。6.Mesh(劃分網格)：在Module下拉框中選擇Mesh模塊。 1）首先端板用3點切割，點擊，再在界面下選擇，將端板切割如圖4： 圖42）接下來建立六個參考平面，用于切割主管和支管。菜單欄上依次選擇Tools-Datum-Plane-3points，建立3個參考平面將主管和支管沿軸向

7、切割；選擇Offset from plane 建立三個參考平面將主管與支管沿橫截面截斷，位移值取默認0.3m。參考平面圖如圖5： 圖5 長按，在橫向展開條中選擇，用參考點平面切割主管和支管，切割后圖如圖6所示： 圖6 接下來長按選擇，分別用主管和支管的外表面延伸面切割結構，如下圖7： 圖7 圖上可以看到除了端板內部有一塊圓是黃色，其他都是我們期望的綠色，最后一步就是用支管和支管內表面延伸面切割。點擊窗口上側中間的按鈕，部分隱藏單元，將主管和支管部分外表面隱藏，然后點擊，選擇內表面切割。如圖8： 圖8 注意：用支管內外表面切割時，要隱藏主管下部分，避免主管被支管延伸面切割，這樣后期布種劃分網格時

8、單元能夠劃分得更加均勻。點擊，對節點布種，尺寸取0.02，指每隔20mm布種，其他值默認。如下圖9： 圖9 然后，點擊，對交叉點周圍部位加密布種，使計算更精確，布種尺寸取0.01，如圖10所示： 圖10最后點擊，劃分網格，整體網格如圖11： 圖11 注意：如果劃分網格出現錯誤，如有些單元無效，則因長按，在橫向展開條中選擇，將原網格擦出，再重新設置布種尺寸。以上網格劃分完成。7.Interaction:在Module下拉框中選擇Interaction模塊。 1）建立參考點。選擇Tools-Datum-Point-Offset from point。選取主管左端板中點，坐標為（0.0，0.0，0.

9、01），即沿z軸正方向偏移0.01m；選取主管右端板中點，坐標為（0.0，0.0，-0.01），即沿z軸負方向偏移0.01m；選取支管端板中點，坐標為（0.0，0.01，0.0），即沿y軸正方向偏移0.01m。2）點擊，建立參考點（Reference Point）,依次選擇上步中所建的三個點，建立三個參考點RP-1，RP-2，RP-3。3）點擊，選擇Coupling，建立點面耦合關系。對RP-1和主管左端板外平面來說，先點選RP-1，然后選擇端板外表面，點按鼠標中鍵，在彈出窗口中點擊OK，點面耦合即完成。另外兩個參考點面耦合如此，不一一贅述。注：這里介紹一個選則平面的便捷方法：點選參考點后，點

10、擊命令Surface，點擊黑色三角形，在下拉框中選擇by angle，角度取0，然后點選左端板外表面即可。另外，當角度取90度時，可以選擇整個T型鋼管節點的外表面，這個后期將在熱學分析中運用到。4） 菜單欄中選擇Tools-Set-Create，彈出窗口中點擊Continue，然后點選RP-3，建立點集Set-1，點集信息可在Tools-Set-Manager中看到。8.Step（建立分析步）：在Module下拉框中選擇Step模塊。 1)點擊（Create Step），建立分析步Step-1，選擇Static,General，點擊Continue，彈出如圖12所示Edit Step窗口： 圖

11、12 Basic中取默認值，如上圖，Incrementation中參數如圖13： 圖13點擊OK，分析步Step-1建立完成。 2）建立y軸反力歷史輸出變量。菜單欄中選擇Output-History Output Requests-Manager，彈出管理窗口，點擊Edit，彈出編輯窗口，在Domain下拉框中選擇Set，選擇反力輸出變量時依次點擊黑色三角形，選中RF2，即y方向節點反力，同時刪去Energy，點擊OK。選擇方式如圖14： 圖14注：History Output和Field Output的區別是，后者是節點所有單元的位移、應力、反力等數據的集合，前者相當于是后者的子集，即前者的

12、數據是由系統通過點集Set-1從后者中直接提取出來的。建立History Output的目的在于更便捷地直接獲取想要的數據。9.Load（施加邊界條件及外力）：在Module下拉框中選擇Load模塊。 1）施加邊界條件。首先主管左端板固接：點擊，彈出創建框，名稱默認，Step選擇Initial，分析步類型選擇Displacement/Rotation，點擊Continue，點選模型上的參考點RP-1,確認后彈出邊界條件編輯框，設置如圖15： 圖15上圖表示表示6個位移量都為零，端板為固接，然后點擊OK，左端板邊界條件施加完成。建成后如圖16： 圖16 主管右端板邊界條件為特殊的固接，即除了允許

13、主管在z方向有位移外，其他5個位移都置零。其邊界條件建立方法如上，唯一不同的是去掉U3前方框中的小勾，其他不一一贅述。2）施加外力。由于靜力分析首要目的是計算節點極限承載力Fu，我們在不知道極限承載力范圍的情況下很難確定承載力的大小。為了有效獲得極限承載力，本文中采用施加位移的方法代替施加力，在節點失穩時，可由對應的位移得到該節點的常溫下極限承載力。首先，點擊，彈出邊界條件創建框，名稱默認，分析步Step選擇Step-1，類型同樣選Displacement/Rotation，點Continue，點選RP-3，確定，彈出編輯窗口設置如圖17： 圖17 點擊OK即可。上圖中U2取-0.05指沿y軸

14、負方向施加50mm的位移。設置完成后RP-3上會出現一個向下的紅色箭頭，表示施加的力方向向下。邊界條件和外力設置完成。10.Job（提交工作）：在Module下拉框中選擇Job模塊。首先，點擊（Create Job），Continue，彈出Edit Job窗口，如果學習者電腦為4核或以上處理器，則在Parallelization中勾選Use multiple processors，將2改為4或其他。這樣可以充分利用電腦性能，提升運算速度。然后點擊OK，工作即建立。其次，點擊旁邊的Job Manager管理器如圖18： 圖18一切準備就緒后，點擊Submit將工作提交就OK啦，工作提交后可點擊M

15、onitor觀測靜力計算過程，同時注意Status觀察計算狀態，如果是Submitted表明工作正在提交中，如果是Running表明程序在正確運行，等待結果Results即可，如果出現Completed表明已算完，如果出現Aborted，則表明程序出錯，應根據提示分析原因返回修改再次提交。11.Visualization（可視化，數據后處理）：在Job Manager中點擊Result，界面自動跳轉到Visualization模塊。1）變形應力云圖。點擊可得到鋼管節點變形應力云圖，如圖19： 圖192）重影效果。長按，在橫向展開條中選擇，可得到鋼管節點變形前和變形后的應力云圖，如圖20： 圖2

16、03） 剖視圖效果。點擊，可以得到鋼管節點剖面圖，如下： 圖20 點擊右側剖面視角管理器可以轉換與x，y，z軸垂直的不同剖面，如圖21： 圖21 圖22 其中Position右側的橫向條可用于調節剖面在主管上的不同截面位置。4）觀察分析步。點擊中最右側按鈕，彈出Frame Selector窗口：調節進度條，可以觀察在施加位移時，整個結構的實時變形。5） 更改變形比例因子。點擊，彈出如下窗口： 圖23 在這里我們關心的是Deformation Scale Factor（變形比例因子），默認選擇為Auto-compute，后面括號中的值是放大因子，但是在不同時刻，這個值是不斷變化的。在計算最初該值

17、可以達到100多，因此變形看起來非常大，隨后依次減小，因此在觀察過程中有可能出現變形反彈的現象，就是說開始變形非常大，隨后變形慢慢減小，這就是由于自動比例因子時刻變化的緣故造成的。因此，為避免這種現象，也為了使有限元模擬變形更加接近實際，在上圖窗口中變形比例因子選擇Uniform，然后在展開的Value矩形框中輸入固定值，一般取1，即按1：1的比例變形，如果需要使變形顯現得更加明顯則適當增大該值。6） 歷史變量數據提取。此前，我們定義了一個點集Set-1，并在Step模塊中已根據該點集定義了參考點RF-3的反力歷史輸出，在此介紹提取這個數據的方法：點擊，選擇ODB history output

18、，緊接著Continue，在彈出歷時輸出窗口中可以看到系統提取出的RF2反力文件，點擊Plot，可以得到Force-Time圖像。點擊右邊的XY Data Manager，再點擊Edit，可以導出時間、反力數據，極限承載力Fu取時間Time=0.3時反力的Force。以上靜力分析結束。三熱學分析步驟首先右鍵點擊界面左側樹狀列表中靜力分析模型名（Model-1），如圖24： 圖24在菜單中選擇Copy Model，名稱改為Model-1-temperature（或根據自己喜好），點擊OK。在樹狀列表中左鍵雙擊Model-1-temperature，彈出編輯窗口配置如圖25： 圖25 點擊OK。1

19、.Step（刪去原分析步，新建分析步）：在Module下拉框中選擇Step模塊。 點擊右邊Step Manager，選擇Step-1，點擊Delete將其刪去。再點擊Create新建一個分析步Step-1，類型選Heat transfer，表示熱傳遞類型，如下圖26所示，再點擊Continue。 圖26 點擊后會彈出分析步編輯框，配置如圖27： （a） （b） Maximum：20 圖27 點擊OK，分析步Step-1建立完成。2.Interaction:在Module下拉框中選擇Interaction模塊。 1）刪去點面耦合。點擊右側管理器，點擊delete刪去原點面耦合約束。刪去參考點 2

20、）新建點集T。菜單欄選擇Tools-Set-Create，名稱改為T，點擊Continue，然后選取鋼管節點所有單元，點擊done。刪去原有點擊Set-1。 3）修改Keywords。在左側樹狀列表中右鍵點擊Model-1-temperature，在彈出菜單框中選擇Edit Keywords，彈出Keywords編輯框，將其拉到最后，在*End Step命令前復制添加如下兩行命令：*Node file, nset=TNT,注意：逗號為半角，即英文輸入法中的逗號。然后點擊OK。此步驟的目的在于，將各單元的升溫數據保存到.fil文件中，此文件在熱力耦合中至關重要。 4）建立對流作用。點擊，彈出相互

21、作用創建框，名字默認，Step選擇Step-1，類型選擇Surface film condition，表示對流作用，點擊Continue，點擊界面下方命令中黑色三角形，在下拉框中選擇by angle，角度取90，然后點擊節點即可選擇整個鋼管節點的外表面（如果選擇不全按下Shift繼續選擇）。點擊Done，彈出相互作用編輯窗口，對流系數Film coefficient取25，Sink temperature取1，定義Sink amplitude前需定義ISO834升溫曲線，方法是點擊其右側的圖標，彈出創建框，在Name中輸入ISO834，類型選Tabular，點擊Continue，彈出曲線編輯框

22、，導入ISO834曲線的溫度時間數據，如圖28，點擊OK，然后在Sink amplitude下拉框中選擇ISO834，點擊OK，對流作用配置如圖29： 圖28 圖29 5）建立熱輻射作用。點擊，彈出相互作用創建框，名字默認，Step選擇Step-1，類型選擇Surface Radiation，表示對流作用，點擊Continue，點擊界面下方命令中黑色三角形，在下拉框中選擇by angle，角度取90，然后點擊節點即可選擇整個鋼管節點的外表面。點擊Done，彈出熱輻射作用編輯窗口，參數配置如圖30，點擊OK完成。 圖30 建立對流和熱輻射后節點有如下特征： 圖313.Load（刪去約束及位移）：

23、在Module下拉框中選擇Load模塊。 點擊右側管理器，彈出邊界條件管理器窗口，點擊delete將所有約束及位移刪去。4.Mesh（更改單元屬性）：在Module下拉框中選擇Mesh模塊。 在中選擇Part，在右側下拉框中選擇total，則界面上導出已劃分網格的鋼管節點，點擊，再選擇節點全部單元，點擊Done，在Family中選擇Heat Transfer，如圖32，其他默認，點擊OK即可。 圖32 圖335.Job（提交工作）：在Module下拉框中選擇Job模塊。首先，點擊（Create Job），Continue，彈出Edit Job窗口，如果學習者電腦為4核或以上處理器，則在Para

24、llelization中勾選Use multiple processors，將2改為4或其他。這樣可以充分利用電腦性能，提升運算速度。然后點擊OK，工作即建立。其次，點擊旁邊的Job Manager管理器，一切準備就緒后，點擊Submit將工作提交就OK啦，如果彈出如圖33所示警告框，點擊yes即可。其余操作請參考靜力分析，在此不一一贅述。熱學分析完成。四熱力耦合分析步驟首先復制靜力分析模型Model-1，命名為Model-1-coupling。1.Load（刪去位移）：在Module下拉框中選擇Load模塊。點擊右側管理器，選擇BC-3，點擊delete刪去BC-3。2.Step（新建分析步

25、）：在Module下拉框中選擇Step模塊。點擊新建分析步Step-2，類型選擇Static，General，彈出分析步編輯窗口，其配置和熱學分析中分析步Step-1（注意和靜力以及熱力耦合的Step-1不一樣）相同。如圖34： （a） （b） 圖343.Load:在Module下拉框中選擇Load模塊。1)施加集中力，集中力取0.5Fu。點擊，彈出荷載創建框，Step選擇Step-1，Type選擇集中力Concentrated force，其他默認，點擊Continue，在節點上點選RP-3，彈出荷載編輯框，在CF2中輸入極限承載力的50%，即0.5Fu，其中Fu由靜力分析得出，其他默認，點擊OK。設置完成后RP-3上顯示向下的箭頭。注意：由于施加集中力方向為向下，即y軸負方向，則CF2中荷載取負值。2） 添加升溫數據文件。點擊，彈出創建窗口，Step選Step-2，其他默認，點擊Continue，選擇除3個參考點外所有節點單元，方法是選擇所有單元后按下Ctrl，在分別點擊RP-1、RP-2、RP-3即可，點擊Done，彈出編輯