Курс лекций по основам численного расчета на прочность в программном комплексе abaqus (стр. 5 из 8)

Nominal Stress	Nominal Strain
0	0
0.3	0.8
0.6	1.6
0.9	2.5
1.2	3.8
1.5	5.0
1.8	6.8
2.1	8.3
2.4	12

Рисунок 3.3.

В нем задайте Source как Test data, а в качестве тестов для модели материала Standard Tests выберите одноосное растяжение-сжатие Uniaxial и чистый сдвиг Planar. Для каждого из них задайте масштаб деформации Nominal Strain, то есть верхний предел деформаций в таблице пробных данных, в нашем случае 12. Откройте закладку Strain Energy Potentials и выберите модели, для которых будет проведено сравнение с пробными данными, например, Polynomial, Mooney-Rivlin и Odgen. Подтвердите ввод нажатием кнопки ОК. Если все сделано правильно, на экране появятся графики, показывающие процессы нагружения пробного образца для эксперимента и заданных моделей потенциала энергии деформации. Обратите внимание на погрешность полиномиальной модели и закройте графики, а потом проведите известные действия по созданию нового вычислительного процесса с именем, например, Beam3D-Rubber. Ориентацию материала задавать на этот раз не надо. Просмотрите результаты расчета и определите различие деформаций медной и резиновой балки при идентичных условиях нагружения.

Лекция 4.

Моделирование динамической задачи на примере свободных колебаний консольно закрепленной балки. Анализ частотных характеристик, запись результатов анализа в отчетные файлы.

Рассмотрим проведение расчета свободных колебаний балки, то есть колебаний, возбуждаемых в балке при мгновенном снятии ранее действовавших нагрузок. Используем результат предыдущего расчета, полученного на втором занятии, из которого в качестве исходных данных берутся деформации балки на последнем шаге. Откройте файл, содержащий модель трехмерной балки, и сохраните, присвоив ему новое имя.

Для проведения расчета необходимо создать копию модели, результаты расчета которой уже есть. Необходимо вызвать менеджер моделей, используя команду меню Model – Copy Model и скопировать Model-1 в Model-2. Теперь все действия будут проводиться с новой моделью. Теперь создайте новый шаг анализа – линейный динамический расчет. Для этого вернитесь в модуль STEP. Запустите в этом модуле менеджер, отвечающий за создание и редактирование шагов анализа Step – Manager. Создайте новый шаг, используя кнопку Create. Выберите Procedure type = General, метод анализа – Dynamic, Implicit.

В окне Edit Step задайте параметры по выбору шага. В Basic укажите описание, например, Free Веам, и период времени Time Perriod, в течение которого будут рассматриваться колебания балки – 12 с. В Incrementation задайте тип – Fixed, максимальное число шагов – 200, постоянный шаг по времени Increment size – 0,1 с. В параметрах Other введите коэффициент численного демпфирования Numerical damping control parameter, равный -0.3 (знак «минус» обязателен) и нажмите кнопки ОК и Dismiss.

Для задания опций вывода процессов History Output по времени необходимо определить точки, в которых будут записываться данные в зависимости от времени. Делается это следующим образом: запустите менеджер групп, выбрав элемент меню Tools – Set – Manager, в котором создается новая группа кнопкой Create. В эту группу будет входить одна точка – та, к которой на шаге STEP-1 была приложена сила. По умолчанию расчетная группа точек геометрической модели носит имя Set-1, но ей можно присвоить и собственное имя при помощи кнопки Rename, что бывает особенно полезно при анализе комбинированных конструкций. Укажите заданную точку мышью и нажмите кнопки Done, а затем Dismiss. Запустите менеджер процессов по времени при помощи команд меню Output – History Output Request – Manager или соответствующей кнопки, в котором для шага STEP-1 задаются свои переменные для вывода, в частности перемещения, скорости и ускорения Displacement/ Velocity/Acceleration заданной выше группы Set-1, которую необходимо указать в окне Domain, выбрав раздел Set Name. Задайте для этого шага условия нагружения через модуль LOAD. Так как на этом шаге рассматриваются свободные колебания балки, то необходимо убрать нагрузку, приложенную на предыдущем шаге. Для этого надо выделить ее в менеджере нагрузок и заменить опцию Propogate на Inactive нажатием на кнопку Deactivate.

Следующее действие – это, собственно, организация файла выходных данных и запуск расчета с помощью модуля JOB. В этом модуле, используя менеджер заданий, создайте новый вычислительный процесс при помощи кнопки Create, после чего запустите его кнопкой Submit. Не забудьте присвоить этому процессу уникальное имя, например, Beam3D-Frequencies.

После окончания расчета откройте полученные результаты известным способом – нажатием кнопки Results в менеджере заданий или открытием в модуле VISUALIZATION соответствующего файла выходных данных с расширением *.odb.

Для просмотра колебательного процесса по времени в ABAQUS/CAE необходимо воспользоваться командами меню Animate – Time History либо кнопкой Time History Animate. Так как активное состояние модели Fast Representation, то появляется окно Animation, в котором необходимо выбрать новое состояние модели, в частности, Deformed.

После нажатия на кнопку OK происходит покадровое создание анимации. Изменить параметры анимации можно, нажав на кнопку Animation Options, расположенную на панели инструкций. В частности, для того чтобы просмотреть колебательный процесс от начала до конца, один раз, без повторений необходимо в появившемся окне Animation Options задать параметр Mode в значение Play once.

Управление анимацией (запуск, останов, пошаговый переход к следующему кадру) проводится с панели инструкций посредством набора кнопок Animation Controls.

Для вывода графиков по времени необходимо воспользоваться элементом меню Result – History output. В появившемся окне выбирается переменная, по которой требуется построить график. Например, выберите переменную, отвечающую за вывод графика перемещения точки, к которой на шаге STEP-1 была приложена сила Spatial Displacement: U1 at Node 56 in NSET SET-1. При нажатии на кнопку Plot на экран будет выведен график указанной переменной. Для изменения параметров выводимого графика служит кнопка XY Curve Options. При ее нажатии возникнет одноименное окно, дающее возможность изменить вид выводимой кривой: задать вид линии кривой, вид выводимых символов. Также может быть полезна кнопка XY Plot Options, при ее нажатии появится окно изменения параметров области построения, таких, как легенда и сетка.

Лекция 5.

Моделирование контактной задачи на примере падения твердого шара на свободный конец консольно закрепленной балки с различными начальными условиями.

Одной из характерных особенностей ABAQUS является большой набор средств, служащих для анализа взаимодействий. Рассмотрим простое взаимодействие упругого и абсолютно жесткого тел. Проведите известные вам действия, открыв файл с консольно заделанной балкой и сохранив его под другим именем, и снимите нагрузку с помощью кнопки Delete так, что балка должна быть свободна уже на первом шаге расчета STEP-1. Теперь при помощи команд меню Create – Part либо одноименной кнопки создайте новую деталь, а именно – трехмерное абсолютно жесткое тело, путем определения Modeling Space = 3D, Type = Discrete Rigid, а в разделе Base Feature задайте Shape = Shell и Type = Revolution, то есть методом построения новой детали послужит вращение. Нажмите кнопку ОК и при помощи кнопки Create Arc: Center and 2 Enpoints на панели инструментов или команд меню Add – Arc – Center/Endpoints на плоском виде нарисуйте дугу окружности в центре с точкой (0.0, 0.0), началом в точке (0.0, 5.0) и концом в точке (0.0, -5.0). Будьте внимательны! Сначала задается верхняя точка, потом нижняя так, чтобы вся дуга лежала справа от центральной пунктирной линии CenterLine. Затем замкните дугу отрезком при помощи кнопки Create Lines Сonnected или команд меню Add – Line – Connected Lines. Завершите геометрические построения кнопкой Cancel и подтвердите ввод кнопкой Done. Теперь появится окно Edit Revolution, в котором надо указать угол вращения Angle = 360.0 и еще раз подтвердить ввод. Последнее, что необходимо сделать, это добавить опорную точку при помощи команд меню Tools – Reference Point в точке (0.0, 0.0, 0.0) и подтвердить ввод клавишей Enter. Шар готов. На этом определение геометрических характеристик деталей закончено. Если потребуется изменить характеристики деталей, то это можно сделать с помощью элемента меню Feature – Edit или кнопки Edit Feature, выбрав в панели состояния требуемую деталь при помощи мыши.