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Abaqus从入门到精通(39)实例——弹壳的结构模态分析

来源: | 作者:thinks | 发布时间: 2024-09-05 | 1219 次浏览 | 分享到:

6.4.1 创建部件

1)启动ABAQUS/CAE,单击New Model Database选项,进入Part模块,在工具区中单击Create Part图标,弹出Create Part对话框,在Name文本框中输入“Part-danke”,设置Modeling Space为3D,再依次选择Deformable、Shell和Revolution,如图6-24所示,然后单击Continue按钮。

 

2)单击工具区中的图标,绘制顶点坐标分别为(7.5,95)、(7.5,80)、(15,65)、(15,5)、(10,5)、(10,3)、(15,3)、(15,0)及(0,0)的多段线,如图6-25所示。在视图区双击鼠标中键,弹出Edit Revolution对话框,在Angle文本框中输入“360”,如图6-26所示,单击OK按钮。

 

6.4.2 定义材料属性

1)在工作区上方的Module下拉列表框中选择Property选项,进入材料属性编辑界面。单击工具区中的Create Material图标,弹出EditMaterial对话框,默认名称为Material-1。

 

(2)设置弹性常数。在Material Behaviors选项组中依次选择Mechanical→Elasticity→Elastic选项。此时,在下方出现的数据表中依次设置Young’s Modulus为210000,Poisson’s Ratio为0.3,如图6-27(a)所示。

 

3)设置材料密度。选择General→Density选项。此时,在下方出现的Mass Density中输入“7.8e-9”,如图6-27(b)所示,单击OK按钮。

 

6.4.3 定义和指派截面属性

1.定义截面属性

单击Create Section图标,弹出Create Section对话框,设置Category为Shell,其他各项不变,单击Continue按钮。弹出Edit Section对话框,设置Shell thickness(壳体厚度)中的Value为1,保持其他各项不变,如图6-28所示,单击OK按钮。

 

2.指派截面属性

单击工具区中的Assign Section图标,在视图区选择整个模型,单击提示区的Done按钮(或在视图区单击鼠标中键),弹出Edit SectionAssignment对话框,保持各项默认值,如图6-29所示,单击OK按钮。

 

6.4.4 定义装配

Module下拉列表框中选择Assembly选项,单击工具区中的CreateInstance图标,弹出Create Instance对话框,保持各项默认值,如图6-30所示,单击OK按钮。

 

6.4.5 设置分析步

Module下拉列表框中选择Step选项,进入分析步编辑界面。单击工具区中的Create Step图标,弹出Create Step对话框,在Name文本框中输入“Step-Freq”,设置Procedure type为Linear perturbation,并在下方列表中选择Frequency选项,如图6-31(a)所示,单击Continue按钮。弹出Edit Step对话框,在Value文本框中输入“20”,如图6-31(b)所示,单击OK按钮,完成分析步的设定。

 

6.4.6 划分网格

Module下拉列表框中选择Mesh选项,进入网格功能界面,在窗口顶部的环境栏中设置Object为Part。

 

1.设置全局种子

单击工具区中的Seed Part图标,弹出Global Seeds对话框,设置Approximate global size为2,如图6-32所示,单击OK按钮。

 

2.定义网格属性

单击工具区中的Assign Mesh Controls图标,在视图区将部件全选,单击提示区的Done按钮确认,弹出Mesh Controls对话框,设置ElementShape为Quad,如图6-33所示,单击OK按钮。

 

3.设定单元类型

单击工具区中的Assign Element Type图标,在视图区将部件全选,弹出Element Type对话框,设置Geometric Order为Linear,其他选项保持默认值,此时的单元类型为S4R,如图6-34所示,单击OK按钮。

 

4.划分网格

单击工具区中的Mesh Part图标,在视图区单击鼠标中键,完成网格的划分,如图6-35所示。

 

6.4.7 边界条件和载荷

1.定义集合和载荷面

Module下拉列表框中选择Load选项,进入载荷编辑界面。选择菜单栏中的Tools→Set→Manager命令,弹出Set Manager对话框,单击Create按钮,弹出Create Set对话框,在Name文本框中输入“Set-Fix”,单击Continue按钮,选中如图6-36所示的端面,在视图区单击鼠标中键确认,Set-Fix集合建立完毕。

 

2.定义边界条件

在上文中已对施加固支边界条件及对称边界条件的区域创建了集合,在此可直接定义部件的边界条件。单击工具区中的Create BoundaryCondition图标,弹出Create Boundary Condition对话框,在Name文本框中输入“BC-Fix”,设置Step为Initial,Types for Selected Step为Symmetry/Antisymmetry/Encastre,如图6-37所示,单击Continue按钮。在提示区单击Sets按钮,弹出Region Selection对话框,选择SetFix,如图6-38所示,单击Continue按钮。在弹出的Edit BoundaryCondition对话框中选中ENCASTRE(U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3=0)单选按钮,如图6-39所示,单击OK按钮。

 

6.4.8 提交分析作业

1)在Module下拉列表框中选择Job选项,单击工具区中的JobManager图标,弹出Job Manager对话框,单击Create按钮,弹出CreateJob对话框,设置Name为Job-danke,如图6-40所示,单击Continue按钮,弹出Edit Job对话框,保持各项默认值不变,单击OK按钮。

 

2)此时新创建的作业显示在Job Manager对话框中,如图6-41所示。单击工具栏中的按钮来保存所建的模型,然后单击Submit按钮提交分析。

 

3)单击Monitor按钮,打开Job-danke Monitor对话框,进行分析,分析完成后,单击Dismiss按钮,关闭对话框,然后单击Results按钮,进入Visualization模块。

 

6.4.9 后处理

如上所述,在Job模块中完成分析计算后直接进入Visualization模块进行后处理。

 

1.显示变形图

单击工具区中的Plot Contours on Deformed Shape图标,显示部件的位移云纹图,如图6-42所示。

 

2.显示部件各阶模态的振型图

选择菜单栏中的Results→Field Output命令,弹出Field Output对话框,单击Step/Frame图标,弹出Step/Frame对话框,如图6-43所示,选中Frame列表中的各行数据,单击Apply按钮。此时视图区显示出部件相应模态的振型,这里给出6组振型,如图6-44所示。

 

3.显示节点随模态变化的位移曲线

单击工具区中的Create XY Data图标,弹出Create XY Data对话框,选择ODB field output,单击Continue按钮。弹出XY Data from ODB FieldOutput对话框,选择Variables选项卡,在Position下拉列表框中选择Unique Nodal(唯一节点)选项,如图6-45所示,展开U:Spatialdisplacement列表,选中Magnitude复选框;选择Elements/Nodes选项卡,单击Edit Selection按钮,在部件上选一点,单击鼠标中键确认,再单击Add Selection按钮,列表中弹出Select nodes in viewport(从视图中选择节点),此时可以重复添加待查看的点。添加完毕后,可在对话框的列表中选择待查看的点,单击Plot按钮,将显示待查看点的位移随模态的变化曲线,如图6-46所示。

 

6.5 本章小结

动力学分析在现实的生产和生活中很常见,能够进行模态分析是ABAQUS的一个重要优势。本章介绍了使用ABAQUS进行模态分析的步骤和方法,使读者了解ABAQUS进行模态分析的巨大优势。本章分析的模型包括圆棒的振动模态分析和弹壳的结构模态分析。

 

(内容、图片来源:《ABAQUS 2020有限元分析从入门到精通》,侵删)

 

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