Abaqus从入门到精通（44）实例——钢球撞击钢板过程分析（2）

7.4.6 设置分析步

在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，使用默认名称“Step-1”；选择Procedure type为General，并在下方列表中选择Dynamic,Explicit，如图7-12所示，单击Continue按钮。弹出Edit Step对话框，在Basic选项卡的Time period文本框中输入“0.0025”，在Other选项卡的Quadratic bulk viscosity paramete（r二次体积黏性参数）文本框中输入“0.03”，如图7-13所示，单击OK按钮。

 

 

图7-12 Create Step对话框

 

 

图7-13 Edit Step对话框

 

创建完毕后，单击工具区中的Step Manager图标 ，打开StepManager对话框，可以查看所创建的分析步，如图7-14所示。

 

7.4.7 划分网格

在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．分割部件

在Part下拉列表框中选择Part-qiu选项，单击工具区中的PartitionCell: Define Cutting Plane图标，单击提示区的Point & Normal按钮，此时部件上出现若干个点，对照如图7-15（a）所示的参考点，选中部件上的A点（A点由黄色变为红色），再单击BC直线（该直线也变为红色），最后单击视图区下方的Create Partition按钮（或在视图区单击鼠标中键），则部件被分为上下两个部分（按图示位置）。再单击上半部分，单击鼠标中键确认，单击Point & Normal按钮，对照如图7-15（b）所示的参考点，选中部件上的B点，再单击AD直线，最后单击视图区下方的Create Partition按钮（或在视图区单击鼠标中键），则上半部分部件又被分为左右两部分，且此时呈绿色，然后再以类似的方法对部件的下半部分进行分割。

 

利用上述方法参照图7-16（a）对钢板进行分割，分割后的部件如图7-16（b）所示。

 

2．设置全局种子

对钢球设置全局种子，单击工具区中的Seed Part图标，弹出GlobalSeeds对话框，设置Approximate global size为0.5，如图7-17所示，单击OK按钮，此时提示区出现Seeding definition complete，单击后面的Done按钮完成种子定义。以同样的方法为钢板设置全局种子，设置Approximate global size为2。

 

3．定义网格属性

为钢球定义网格属性。单击工具区中的Assign Mesh Controls图标，在视图区将钢球部件全选，并单击鼠标中键，弹出Mesh Controls对话框，设置Element Shape为Hex，Technique为Structured，如图7-18所示，单击OK按钮。以同样方法为钢板定义网格属性。

 

4．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，并单击鼠标中键，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C3D8R，如图7-19所示，单击OK按钮。以同样的方法为钢板设定单元类型。

 

5．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，网格划分完成，生成网格后的部件如图7-20所示。单击工具区中的VerifyMesh（检查网格）图标，可以检查网格质量。

 

7.4.8 定义接触

1．定义接触面

（ 1 ） 进 入 Interaction 模 块 ， 在 菜 单 栏 中 选 择

Tools→Surface→Manager命令，单击Create按钮，在Name文本框中输入“Surf-qiu”，设置Type为Geometry，单击Continue按钮。单击钢球与钢板相接触的面，如图7-21（a）所示，然后在视图区单击鼠标中键确认。

 

（2）用类似的方法来定义钢板与钢球的接触面。单击Create按钮，在Name文本框中输入“Surf-ban”，单击Continue按钮。单击钢板与钢球相接触的面，如图7-21（b）所示，然后在视图区单击鼠标中键确认。

 

2．定义无摩擦的接触属性

单击工具区中的Create Interaction Property图标，各项参数都保持默认值，单击Continue按钮，弹出Edit Contact Property对话框，选择Mechanical→Tangential Behavior选项，在Friction formulation下拉列表框中选择Frictionless选项，如图7-22所示，单击OK按钮。

 

3．定义接触

（1）单击工具区中的Create Interaction图标，在弹出对话框的Step下拉列表框中选择Step-1选项，设置Types for Selected Step为Surfaceto-surface contact(Explicit)，如图7-23所示，然后单击Continue按钮。此时要求选择第一面（First surface），单击提示区右侧的Surfaces按钮，在弹出的Region Selection对话框中选择Surf-qiu，如图7-24所示，再单击Continue按钮。

 

（2）此时要求选择第二面（Second surface），单击提示区右侧的Surfaces按钮，在弹出的Region Selection对话框中选择Surf-ban，单击Continue按钮。

 

（3）在弹出的Edit Interaction对话框中，不改变默认的参数Sliding formulation:Finite sliding，如图7-25所示，单击OK按钮。

 

（ 4 ） 在 菜 单 栏 中 选 择 Interaction→Manager 命 令 ， 在 弹 出 的Interaction Manager对话框中选中已定义的接触Int-1后面的Created，再单击Edit，可以查看接触面的位置是否正确。

 

7.4.9 定义边界条件和载荷

在Module下拉列表框中选择Load选项，进入载荷编辑界面。

1．定义集合

选择菜单栏中的Tools→Set→Manager命令，弹出Set Manager对话框，依次创建下列集合。

（1）Set-Fix集合：钢板上施加固支边界条件的端面。

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7-26（a）所示的面，在视图区单击鼠标中键确认，Set-Fix集合建立完毕。

 

（2）Set-Symm集合：钢球和钢板上施加对称约束的端面。

单 击 Create 按 钮 ， 在 弹 出 对 话 框 的 Name 文 本 框 中 输 入“SetSymm”，单击Continue按钮，选中如图7-26（b）所示的面，在视图区单击鼠标中键确认。

 

（3）Set-qiu集合：整个钢球部件。

单击Create按钮，在弹出对话框的Name文本框中输入“Set-qiu”，单击Continue按钮选中整个钢球，在视图区单击鼠标中键确认。定义完毕后，以上3个集合出现在Set Manager对话框中，如图7-27所示。

 

2．定义边界条件

（1）单击工具区中的Create Boundary Condition图标，弹出CreateBoundary Condition对话框，在Name文本框中输入“BC-Fix”，设置Step为Initial，单击Continue按钮。弹出Region Selection对话框，选择SetFix，如图7-28所示，单击Continu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7-29所示。

 

（2）用同样的方法创建边界条件“BC-Symm”，设置Step为Initial，单击Continue按钮。在弹出的Region Selection对话框中选择Set-Symm，单击Continue按钮，弹出Edit Boundary Condition对话框，选中ZSYMM(U3=UR1=UR2=0)单选按钮，如图7-30所示。

 

（3）单击工具栏中的Boundary Condition Manager图标，可以看到，上述创建的边界条件已列于表中，如图7-31所示。

 

3．定义预定义场

单击工具区中的Create Predefined Field（创建预定义场）图标，在弹出对话框的Name文本框中输入“Predefined Field-1”，设置Step为Initial，Types for Selected Step为Velocity（速度），如图7-32所示，单击Continue按钮。在弹出的Region Selection对话框中选中Set-qiu选项，如图7-33所示，单击Continue按钮。弹出Edit Predefined Field对话框，在V1文本框中输入“600”，在V2文本框中输入“-2500”，如图7-34所示，单击OK按钮。

 

7.4.10 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-qiu-ban，如图7-35所示，单击Continue按钮。弹出Edit Job对话框，保持各默认值不变，单击OK按钮。

 

（2）此时新创建的作业显示在Job Manager中，如图7-36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-qiu-ban 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。

 

7.4.11 后处理

1．显示图形

显示Mises应力的云纹图和动画。在Visualization模块中，单击PlotContours on Deformed Shape按钮来查看Mises应力的云纹图，如图7-37所示，单击按钮显示动画，查看分析结果是否异常。

 

2．绘制和保存沿一定路径的位移信息

（1）选择菜单栏中的Tools→Path（路径）→Manager命令，弹出Path Manager对话框，单击Create按钮，弹出Create Path对话框，设置Type为Node list（节点列表），如图7-38所示，单击Continue按钮。弹出Edit Node List Path（编辑节点列表路径）对话框，在Part Instance下拉列表框中选择PART-QIU-1选项，如图7-39所示。

 

（2）单击Add Before（在前方添加）按钮，在视图区的球体上选择想要观测的节点，如图7-40所示，选好后单击鼠标中键确认，重新弹出Edit Node List Path对话框，刚刚所选节点已出现在列表中，如图7-41所示，单击OK按钮。

 

下面从分析步中选择3个不同的时刻，绘制并保存在这些时刻路径上各点的应力情况。

（1）单击工具区中的Create XY Data图标，弹出Create XY Data对话框，选中Path单选按钮，如图7-42所示，单击Continue按钮。弹出XY Data from Path 对 话 框 ， 设 置 Model Shape 为 Deformed ， PointLocations（变形，点位置）为Include intersections（包含交点），在XValue栏中选择True distance（实际距离），在Y Value中单击FieldOutput按钮。弹出Field Output对话框，选择S，如图7-43所示，单击OK按钮。

 

（2）单击Y Value栏中的Step/Frame按钮，弹出Step/Frame对话框，选择Index下的第10组数据，单击OK按钮，在XY Data from Path对话框中单击Save As按钮，弹出Save XY Data As对话框，在Name文本框中输入“XYData-S_10”，如图7-44所示。用同样的方法保存Index下的第15、20组数据。在组数据保存完毕后单击Cancel按钮。

 

（3）单击工具区中的XY Data Manager（XY数据管理器）图标，弹出XY Data Manager对话框，在Name栏选择XYData-S_10，单击对话框左侧的Plot，在视图区显示路径上各点的一组位移信息，如图7-45（a）所示；将Name栏下3组数据全选，单击Plot，则可以将3组不同时刻的位移信息绘制在一张图上，如图7-45（b）所示。

 

（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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