技術熱點 | Abaqus有限元分析初體驗

通過之前的學習，我們對Abaqus的界面和使用Abaqus進行有限元分析的基本流程有了一定的了解，就讓我們來看一看下面這個簡單的例子，來把我們剛學到的知識運用到實際中去吧。

問題：

如下所示懸臂梁結構，材料為結構鋼，彈性模量為21000MPa，泊鬆比為0.3，上端面承受0.5MPa的均布載荷，試分析其應力和變形。

具體操作步驟

選擇合適的單位製

作為一款數值計算軟件，Abaqus本身並沒有默認設置的單位製，因此操作者需要對模型和其他物理參數的單位進行統一，本次分析采用的SI單位為：N、mm、t和s，此時應力單位為MPa。以下是一些常用的單位製轉化表：

創建模型

和其他的三維建模軟件類似，我們可以通過草繪梁的二維輪廓（矩形）並拉伸矩形截面來創建三維可變形實體，首先將功能模塊切換到Part模塊，點擊“Create Part”以創建新部件。在出現的對話框中，命名零件“beam”，並指定近似大小 600，其餘保持默認。單擊“Continue”，完成創建模型的基本設置：

在彈出的草繪界面下選擇矩形繪製圖表，並輸入兩對角點坐標，，注意，每輸入一個坐標時按鼠標中鍵確定，然後進入下一個點的創建，創建梁截面如下：

同樣，確定兩點後再按鼠標中鍵，或者點擊提示區的“Done”，完成草圖繪製，同時退出草圖，如下：

退出草圖後彈出“Edit Base Extrusion”選項，選擇拉伸深度為25，點擊“OK”,完成梁模型的創建：

自此，模型創建結束，進入下一模塊。

材料設置

切換到“Property”模塊，點擊“Create Material”，在彈出的對話框中選擇Mechanical→Elasticity→Elastic，輸入材料名稱（步驟3，這裏采取默認名字）和已有參數，點擊“OK”完成材料創建：

點擊“Create Section”，創建均質的實體截面，單擊“Continue”，進入材料選擇設置：

在彈出的窗口中選擇之前創建的默認材料，點擊“OK”完成截面材料賦予：

點擊“Assign Section”，單擊左鍵，選擇幾何模型，一般情況下取消步驟3中的可選項，單擊“Done”，進入下一步：

在彈出窗口中選擇默認截面，如果創建了多個截面屬性，可以下拉選擇合適的截面，點擊“OK”，完成橫梁的材料屬性設置，此時，橫梁會以綠色的顏色顯示，如果顯示了其他顏色，均代表了材料設置有誤。

裝配

在Abaqus當中，裝配是必需的一個步驟，即使是獨立的零件分析，也需要創建一個裝配體。把功能模塊中切換到“Assembly”，選擇需要分析的零件，點擊“OK”,完成裝配體的創建。

創建分析步

切換到“Property”模塊，點擊“Create Material”，在彈出本次分析是靜力學分析，切換到“Step”模塊，創建通用靜力學分析，如下：

在彈出的窗口中保持默認設置，直接點擊“OK”，完成分析步設置：

創建邊界條件

切換到“Property”模塊，點擊“Create Material”，在彈出的對話框中選擇Mechanical→El切換到“Load”模塊，選擇“Create Load“，依次點擊如下選項，進入均布載荷創建界面：

選擇模型上表面，左鍵點擊“Done“（或直接在空白處按鼠標中鍵）確定：

在彈出來的對話框中輸入載荷數據，點擊“OK“，完成載荷的創建。

選擇“Create Boundary Condition “，依次點擊如下選項，進入邊界條件創建界面：

在彈出的對話框中選擇左端面，按鼠標中鍵確定：

選擇完全固定選項，左鍵點擊“OK”，完成約束條件設置。

網格劃分

切換到“Property”模塊，點擊“Create Material”，在彈出的對話框中選擇Mechanical→Elas完成以上步驟後進入網格劃分模塊，其實之前的操作沒有涉及到有限元離散的概念，整個仿真流程已經完成了大半，這就是Abaqus這類工程軟件的優勢，它們將複雜的數學問題以傻瓜式的流程化去表達，減少了設計工程師與仿真工程師之間的技術堡壘。另外，經過前面的操作，相信讀者都已經對軟件的界面和操作有了更加詳細的了解，在接下來的說明會更加簡單明了。

切換到“Mesh”，依次點擊以下按鈕：ticity→Elastic，輸入材料名稱（步驟3，這裏采取默認名字）和已有參數，點擊“OK”完成材料創建：

在彈出的窗口設置網格尺寸，如下：

執行網格劃分，如下：

完成劃分網格後顯示如下：

創建作業

完成網格劃分後進入Job模塊，創建名字為“Press”的作業，依次點擊以下按鈕：

在彈出的窗口設置調用求解核心，完成作業的創建：

進入作業管理器，提交計算如下：

計算完成後可以直接在作業管理器中進入後處理模塊。

後處理

初始進入後處理模塊時顯示如下界面，默認是應力的顯示，此時還沒有顯示應力的結果：

如上，執行完步驟3後顯示應力結果如下：

調整步驟2中的結果選項，選擇為變形結果，如下：