Informacje ogólne
ABAQUS powstał i jest rozwijany przez amerykańską firmę Hibbit, Karlsson & Sorensen,
Inc. Pakiet dostępny jest na wielu platformach sprzętowych, począwszy od komputerów klasy
PC z Intel Pentium, przez stacje robocze HP, Compaq, IBM, SGI do superkomputerów
Compaq AlphaServers, HP, IBM RS.6000, serie SGI Onyx, serie SGI Origin.
Pakiet ma budowę modułową, co pozwala na dosyć swobodną konfigurację całości w
zaleŜności od specyfiki zastosowań. UŜytkownik ma ponadto moŜliwość dopisywania
własnych procedur. Podstawowe moduły biblioteczne to:
•
ABAQUS/Standard
Jest to moduł ogólnego przeznaczenia do przeprowadzania analiz metodą elementów
skończonych. Zawiera wszystkie procedury analizy poza dynamiczną analizą
nieliniową stosującą całkowanie równań ruchu metodą jawną. Pakiet napisany jest w
języku Fortran. Jego pierwsza wersja powstała w 1978 roku.
•
ABAQUS/Explicit
Moduł przeznaczony do rozwiązywania zagadnień dynamicznych z uŜyciem metody
jawnej całkowania równań ruchu. Stosowany do analiz przy ekstremalnych
obciąŜeniach mechanicznych, siłowych lub termicznych.
•
ABAQUS/CAE
CAE (ang. Complete ABAQUS Environment) dostarcza prostego i spójnego interfejsu
do tworzenia, zlecania, monitorowania i przetwarzania wyników otrzymanych z
symulacji ABAQUS/Standard i ABAQUS/Explicit. Łączy w sobie funkcjonalność
preprocesora ABAQUS/Pre i postprocesora ABAQUS/Post ze starszych wersji
ABAQUSa.
Pakiet CAE podzielony jest na moduły, z których kaŜdy definiuje logiczny aspekt
procesu tworzenia i analizowania modelu, np. definiowanie geometrii, definiowanie
własności materiału. KaŜdy moduł posiada swój własny zestaw kluczy, parametrów i
danych słuŜących do utworzenia pliku wejściowego (z rozszerzeniem .inp) dla modułu
obliczeniowego (Standard lub Explicit). Moduł obliczeniowy (ang. solver) czyta plik
wejściowy, dokonuje obliczeń podczas których wysyła informacje do CAE
pozwalające śledzić postępy, na końcu umieszcza rezultaty w bazie wyników (plik z
rozszerzeniem .odb). Wyniki zapisane w bazie moŜna wczytać do CAE i dalej
przetwarzać. JeŜeli przewidywany czas obliczeń jest zbyt długi naleŜy opuścić
ś
rodowisko CAE po utworzeniu pliku wejściowego i posłuŜyć się poleceniem abaqus
do zlecenia obliczeń. Po zakończeniu symulacji moŜna uruchomić CAE ponownie i
wczytać bazę modelu (plik z rozszerzeniem .cae) i bazę wyników (plik z
rozszerzeniem .odb) w celu wizualizacji układu.
TUTORIAL -
BELKA Z UTWIERDZENIEM
B.1 Modułowa budowa ABAQUS/CAE
ABAQUS jest zbudowany z modułów (Module), a kaŜdy z nich definiuje kolejne etapy
procesu modelowania, wprowadzając nowe parametry; na przykład moduł odpowiedzialny za
określenie geometrii (Part), moduł opisujący właściwości materiału (Property) lub
generujący siatkę (Mesh)
Przechodząc kolejno między modułami budujesz model z którego ABAQUS/CAE generuje
plik wejściowy, a ten z kolei zostaje przesłany do ABAQUS/Standard lub ABAQUS/Explicit
w celu dokonania analizy. Na przykład uŜywasz modułu Property do określenia materiału i
właściwości sekcji części oraz modułu Step aby wybrać typ analizy (np. Heat transfer, Mass
diffusion, Static itd.)
Postprocesor ABAQUS’a znajduje się w module Visualization ale dostępny jest równieŜ jako
oddzielny produkt ABAQUS/Viewer. Postprocesor słuŜy do graficznej i tekstowej prezentacji
wyników.
Wejdź do modułu wybierając go z listy modułów (Module:) z paska narzędzi jak zostało to
pokazane na Rysunku B-2
Rysunek B-2 Wybieranie modułu
W poniŜszym tutorialu czytelnik będzie zaznajomiony z kolejnymi modułami ABAQUS/CAE
oraz na przykładzie utwierdzonej belki stalowej wykona następujące zadania:
Part
Dwuwymiarowy szkic profilu i stworzenie części reprezentującej belkę.
Property
Określenie właściwości materiału i przypisanie materiałów sekcjom (fragmentom części).
Assembly
ZłoŜenie modelu i utworzenie zbioru części.
Step
Konfiguracja procedury analizy i oczekiwanych wyników.
Load
PrzyłoŜenie obciąŜenia i ustalenie warunków brzegowych dla belki.
Mesh
Ustalenie siatki dla belki.
Job
Utworzenie zadania (Job) i przesłanie go do analizy.
Visualization
Przegląd wyników analizy.
Pomimo iŜ kolejność modułów w liście na pasku zadań jest w logicznej kolejności, moŜna
poruszać się tam i z powrotem między modułami według potrzeb i do woli. Jakkolwiek są
pewne oczywiste ograniczenia, jak na przykład nie moŜna przypisać własności części bez
uprzedniego utworzenia jej geometrii.
Kompletny model zawiera wszystko co potrzebuje ABAQUS by wygenerować plik
wyjściowy i rozpocząć analizę. ABAQUS/CAE uŜywa bazy danych modelu (Model
database, czyli plik z rozszerzeniem *.cae) w celu przechowywania danych o modelu w
pamięci. Gdy rozpoczynamy pracę z ABAQUS/CAE pojawia okno dialogowe Start Session,
które pozwala stworzyć nową, pustą bazę modelu w pamięci. Po zakończeniu pracy w
ABAQUS moŜna zapisać model na dysk wybierając z pozycję z głównego paska menu
File
Save. Aby otworzyć plik naleŜy z tego samego menu wybrać File
Open.
B.2 Drzewo modelu (Model Tree)
Model Tree obrazuje graficznie zaleŜności między modułami, a takŜe pozwala na szybki
dostęp do ustawień i opcji. Rysunek B-3 przedstawia typowy Model Tree
Rysunek B-3 Model Tree.
Jednym z najwaŜniejszych składników obszaru roboczego jest tzw. drzewo struktury
modelu. Drzewo to „rozrasta się” od „korzenia", którym jest zawsze nazwa Model Database.
Od korzenia rozchodzą się „gałęzie”. Punktami (węzłami) ich rozwidleń są nazwy wszystkich
operacji, jakie zostały wykonane podczas procesu modelowania. KaŜdy węzeł jest oznaczony
dodatkowo kwadratem ze znakiem „+”. Klikając ten znak, rozwijamy strukturę drzewa w
głąb. Znak „-” w kwadracie oznacza brak moŜliwości dalszego rozwinięcia struktury drzewa.
Pozycje na drzewie modelu reprezentują małe ikony; na przykład ikona modułu Step
. Dodatkowo w okrągłych nawiasach mamy podaną liczbę rozwinięć danej
pozycji. Rozkład pozycji w Model Tree odzwierciedla porządek, w którym ABAQUS
spodziewa się, Ŝe model będzie tworzony. Jak łatwo zauwaŜyć w podobnej kolejności
ułoŜone są pozycje w menu Module w pasku narzędzi; na przykład logiczne jest, Ŝe tworzy
się część (Part) przed dokonaniem złoŜenia (Assembly). Porządek w Model Tree jest z góry
ustalony i uŜytkownik nie ma na niego wpływu.
Model Tree niesie ze sobą wiele funkcjonalnych rozwiązań. Na przykład wystarczy
podwójne kliknięcie na pozycji Parts w drzewie modelu aby utworzyć nową część (co
odpowiada wybraniu Parts
Create z paska głównego menu)
B.3 Tworzenie części (Part)
W ABAQUS moŜna tworzyć część od podstaw lub importować geometrię stworzoną w
innym programie CAD i zachowaną w którymś ze standardowych formatów (ACIS SAT,
IGES, STEP).
Tutorial rozpocznie się od stworzenia trójwymiarowej odkształcalnej bryły. W tym celu
zostanie uŜyty szkicownik, w którym powstanie dwuwymiarowy prostokątny profil belki, a
następnie zostanie wyciśnięty (wytłoczony) wzdłuŜ jednej z osi poleceniem Extrude.
ABAQUS automatycznie przechodzi do szkicownika (Sketcher) gdy zostanie wybrana opcja
Create Part.
ABAQUS często wyświetla krótką wiadomość w pasku zachęty, z informacją jakie powinny
być następne działania uŜytkownika. Odpowiednie ikony słuŜą do potwierdzenia, anulowania
lub cofnięcia polecenia, jak pokazuje to Rysunek B-4
Rysunek B-4 Informacje i instrukcje są wyświetlane w pasku Prompt (pasku zachęty).
W celu zamodelowania belki naleŜy wykonać polecenia:
1.
Po uruchomieniu programu naleŜy w oknie Start Session wybrać Create Model
Database. Ten sam efekt da kliknięcie na File
New w pasku głównego menu.
Po tej operacji ABAQUS uruchamia moduł Part. Po lewej stronie głównego okna
pojawia się Model Tree. Pomiędzy Model Tree a obszarem roboczym modelu
znajduje się grupa ikon modułu Part (m.in. Create Part, Edit Feature, Part Manager).
Pozwala ona wytrawnym uŜytkownikom pominąć menu w głównym pasku. Gdy
wybieramy dowolne narzędzie z głównego menu, to jednocześnie w grupie ikon Part
zostaje podświetlona ikona odpowiadająca temu narzędziu, dzięki temu moŜna szybko
uczyć się połoŜenia ikon dla często uŜywanych poleceń.
2.
W Model Tree naleŜy podwójnie kliknąć na pozycji Parts aby utworzyć nową część.
W tym momencie pojawia się okno dialogowe Create Part. Jednocześnie
ABAQUS/CAE wyświetla w pasku zachęty poniŜej obszaru roboczego informacje,
które mają na celu ułatwić uŜytkownikowi przejść przez daną procedurę.
Okno Create Part pozwala nadać nazwę części, określić rodzaj przestrzeni, w której
będzie powstawał model (np. 2D, 3D), określamy jaki typ bryły ma zostać utworzony
i jej przybliŜony rozmiar. Po zatwierdzeniu odpowiednich opcji, jest jeszcze później
moŜliwość ich zmiany, z wyjątkiem opcji Base Feature.
3.
Nazwać część którą będzie modelowana jako „
Beam
”. Zakceptować domyśle
ustawienia okna Create Part (Modeling space: 3D; Type: Deformable; Base
Feature: Solid Extrusion). W Approximate Size ustawić wartość 300.
4.
Kliknij Continue aby wyjść z okna dilogowego Create Part.
ABAQUS/CAE automatycznie przechodzi do szkicownika (Sketcher). W
szkicowniku pojawia się po lewej stronie głównego okna grupa ikon reprezentujących
jego narzędzia. W obszarze roboczym pojawia się siatka (grid). Sketcher zawiera zbiór
podstawowych narzędzi które pozwalają szkicować dwuwymiarowy profil części.
ABAQUS za kaŜdym razem wchodzi do Sketcher gdy tworzymy lub edytujemy profil.
Aby wyłączyć uŜywane narządzie w Sketcher moŜna zrobić to na dwa sposoby:
kliknąć prawym klawiszem myszy i wybrać opcje Cancel Procedure lub wybrać
nowe narzędzie
Wskazówka: Aby zobaczyć opis narzędzia które kryje się pod daną ikoną,
naleŜy ustawić na chwile nieruchomo kursor nad ikoną, a po chwili pojawia się
„chmurka” z krótką informacją do czego ono słuŜy.
W szkicowniku mamy do dyspozycji kilka funkcji, które mają na celu ułatwić
wykreślenie poŜądanej geometrii. Są to:
•
Siatka w obszarze roboczym, która ułatwia pozycjonować kursor myszy i
obiekty.
•
Osie X i Y przecinające się w środku okna obszaru roboczego, przechodzące
przez środek układu współrzędnych.
•
Miniaturka układu współrzędnych w lewym dolnym rogu obszaru roboczego.
•
Wyświetlające się u góry po lewej stronie współrzędne kursora.
5.
Naszkicuj prostokątny profil belki uŜywając narzędzia
.
Po kliknięciu na powyŜsze narzędzie, jego ikona otrzymuje jasne tło, a u dołu w pasku
zachęty pojawiają się wskazówki, które mają na celu ułatwienie uŜytkownikowi
przejście przez procedurę rysowania danym narzędziem.
6.
W obszarze roboczym naszkicować prostokąt podąŜając za poniŜszymi wskazówkami:
a.
Zwróć uwagę na lewy górny róg gdzie wyświetlane są współrzędne jak
zmienia się wyświetlana pozycja kursora wraz z jego przemieszczaniem się po
obszarze.
b.
Kliknij na współrzędnych (-100,10) aby wskazać pierwszy róg trójkąta.
c.
Przesuń kursor w w pozycje (100,-10), aby wskazać połoŜenie przeciwległego
rogu. Prostokąt ma teraz cztery kratki wysokości i czterdzieści kratek jak
pokazuje to Rysunek B-5.
Rysunek B-5 Szkic prostokąta.
d.
Kliknij lewym klawisz myszy aby utworzyć prostokąt.
e.
Kliknij prawym klawiszem myszy w dowolnym miejscu obszaru roboczego i
wybierz Cancel Procedure.
7.
JeŜeli podczas rysowania zostanie popełniony błąd, moŜna usunąć nieprawidłowe linie
stosując się do poniŜszych wskazówek:
a.
Z ikon narzędzia Sketcher wybierz
.
b.
Kliknij na linię, którą chcesz usunąć.
ABAQUS oznacza wybraną linię kolorem czerwonym.
c.
Kliknij w dowolnym miejscu obszaru roboczego prawym klawiszem myszy i
wybierz Done lub kliknij Done w pasku zachęty.
d.
W razie potrzeby powtórz kroki b i c.
e.
Aby zakończyć działanie narzędzia kliknij prawym klawiszem myszy i
wybierz Cancel Procedure
8.
Aby opuścić narzędzie Sketcher kliknij w pasku zachęty Prompt (znajdującego się
poniŜej obszaru roboczego) przycisk Done.
Notatka: w przypadku gdy przycisk ten nie pojawił się, naleŜy upewnić się
czy nie jest uŜywane któreś z narzędzi szkicownika (Ŝadna z ikon szkicownika
nie powinna mieć jasnego podświetlenia). Jeśli jakieś narzędzie jest w uŜyciu,
to naleŜy kliknąć prawym klawiszem myszy, aby wybrać Cancel Procedure.
9.
PoniewaŜ ABAQUS domyślnie tworzy z narysowanego profilu bryłę poprzez
wyciśnięcie, w związku z tym automatycznie otwiera się okno dialogowe Edit Base
Extrusion w celu określenia głębokości na jaką profil ma zostać wyciągnięty. W polu
Depth naleŜy usunąć domyślna wartość i wpisać
25
i następnie kliknąć OK aby
zaakceptować tą wartość.
ABAQUS wyświetla widok nowej bryły w izometrii jak pokazuje to Rysunek B-6.
Rysunek B-6 Izometryczny widok belki.
W celu zorientowania belki w przestrzeni, ABAQUS wyświetla w lewym dolnym
rogu mały układ współrzędnych, który pozwala zidentyfikować połoŜenie bryły
względem podstawowych osi X,Y,Z
10.
Przed przystąpieniem do dalszej części tutorialu zaleca się zapisanie dotychczasowej
pracy na dysk. W tym celu naleŜy:
a.
Z głównego paska menu wybrać File
Save. Pojawi się okno dialogowe Save
Model Database As.
b.
Wpisz w polu File Name nazwę dla swojego projektu i kliknij OK. Nie ma
potrzeby dopisywać rozszerzenia pliku, poniewaŜ ABAQUS automatycznie
dodaje
.cae
do nazwy pliku.
ABAQUS/CAE przechowa wszystkie informacje o modelu w nowym pliku, a
następnie powróci do modułu Part. Jednocześnie od momentu zapisania pliku
na dysku, w pasku tytułowym zostanie wyświetlona ścieŜka dostępu do pliku i
jego nazwa. Wskazane jest częste zapisywanie projektu, na przykład za
kaŜdym razem przed wejściem do kolejnego modułu.
B.4 Definiowanie materiału
W tym rozdziale zostanie zdefiniowany materiał, który później zostanie przypisany bryle.
ZałoŜono, Ŝe będzie to stal, materiał liniowo spręŜysty o module Younga wynoszącym
209
·10
3
MPa i współczynniku Poissona równym 0,3.
Definiowanie materiału:
1.
Kliknąć podwójnie Materials w Model Tree, aby utworzyć nowy materiał.
ABAQUS/CAE automatycznie przechodzi do modułu Property i pojawia się okno
dialogowe Edit Material
2.
W polu Name wpisz nazwę materiału
Steel
(stal). Korzystając z paska menu poniŜej
pola Name, moŜna ustawić szereg znanych właściwości materiału (m.in. mechaniczne,
termiczne itd.). Niektóre z pozycji menu zwierają podmenu jak pokazuje to
Rysunek B-7 i tak na przykład pod opcją Mechanical rozwija się podmenu Elasticity:
Mechanical
Elasticity. Po wybraniu dowolnej opcji, pod paskiem menu pojawiają
się przypisane tej opcji pola z moŜliwością wprowadzania danych.
Figura B-7 Podmenu dostępne pod Mechanical menu.
3.
Z menu edytora materiału wybierz Mechanical
Elasticity
Elastic.
ABAQUS/CAE wyświetla formularz danych dla Elastic.
4.
Wpisz wartość modułu Younga
209.
E3 i współczynnika Poissona
0.3
w
odpowiednich polach jak pokazuje to Rysunek B-8. MoŜna uŜyć klawisza [Tab] aby
przechodzić między komórkami.
Rysunek B-8 Widok na pola do wprowadzania danych dla materiałów
spręŜystych (Elastic properties)
5.
Kliknij OK, aby opuścić edytor.
B.5 Zdefiniowanie i przydzielenie własności sekcjom.
W naszym przypadku zostanie stworzona jednorodna ciągła sekcja i przypisana belce poprzez
wskazanie konturu belki (którą wcześniej wykonano w module Part) z obszaru roboczego
(viewport). Sekcja ta będzie zawierać właściwości materiału wcześniej zdefiniowanego – stali
(
Steel
)
B.5.1 Zdefiniowanie jednorodnej ciągłej sekcji.
Ciągła jednorodna sekcja, jest to najprostsza forma sekcji, którą moŜna zdefiniować w
ABAQUS.
Definiowanie jednorodnej ciągłej sekcji:
1.
W Model Tree, podwójnie kliknąć Section aby utworzyć nową sekcję.
Pojawi się okno dialogowe Create Section.
2.
W oknie dialogowym Create Section:
a.
Nadać nazwę sekcji
BeamSection
.
b.
W liście Category zaznaczyć opcję Solid
c.
W liście Type zaznaczyć Homogeneous.
d.
Kliknąć Continue.
Pojawi się okno dialogowe Edit Section.
3.
W oknie:
a.
Zaakceptuj domyślnie wybraną pozycję (
Steel
) w polu Material .
b.
Zaakceptuj domyślną wartość 1 w polu Plane stress/strain thickness.
c.
Kliknij OK.
B.5.2 Przypisanie belce sekcji
Sekcja
BeamSection
musi być przypisana do części.
Aby przypisać sekcję belce:
1.
W Model Tree rozwinąć gałąź Parts w niej rozwinąć podgałąź Beam klikając " ", W
ostatniej rozwiniętej gałęzi Beam kliknąć podwójnie na Section Assignments
ABAQUS wyświetla podpowiedzi w pasku Promt.
2.
Kliknij w dowolnym miejscu belki aby wskazać region dla którego ma zostać
zastosowana sekcja.
ABAQUS podświetla całą belkę.
3.
Zatwierdź dokonany wybór przyciskiem Done w Promt.
Pojawia się okno Edit Section Assignment z istniejącymi sekcjami.
4.
Zaakceptować domyślną pozycje BeamSection jako sekcję i kliknąć OK.
ABAQUS przypisał sekcję belce i w związku z tym zmieniła ona kolor na niebieski.
Uwaga:
•
Gdy przypisujesz sekcje regionowi części, równocześnie przejmuje on własności
materiału sekcji.
B.6 ZłoŜenie modelu z części
KaŜda tworzona część posiada swój własny układ współrzędnych i jest on niezaleŜny od
układów innych części. Model moŜe być zbudowany z wielu części, ale wszystkie je łączy
złoŜenie. ZłoŜenie powstaje poprzez ustalenie połoŜenia części wcześniej przygotowanych w
jednym wspólnym układzie współrzędnych. Tworząc złoŜenie definiuje się równieŜ
wzajemne relacje między częściami. W złoŜeniu nie posługujemy się częściami, tylko ich
myślowymi reprezentantami tzw. Part Instance. Part Instances dzielą się na niezaleŜne i
zaleŜne. NiezaleŜne Part Instances są osiatkowane oddzielnie, a zaleŜne Part Instances mają
siatkę dołączoną z oryginalnej części.
Dla naszego przypadku belki stworzymy pojedynczy Part Instance. ABAQUS/CAE
umiejscowi początek układu współrzędnych szkicu belki w początku układu współrzędnych
który utworzy się po przejściu do modułu Assembly.
ZłoŜenie modelu:
1.
W Model Tree rozwiń pozycję Assembly. Następnie kliknij podwójnie na Instances
w liście poniŜej.
ABAQUS/CAE przełączył się do modułu Assembly i pojawiło się okno Create
Instance.
2.
W oknie dialogowym wybierz pozycje
Beam
i kliknij OK.
ABAQUS/CAE utworzy Instance i wyświetli belkę w izometrii. W przypadku naszego
modelu całym złoŜeniem jest tylko sama belka, poniewaŜ model nie zawiera Ŝadnych
innych części. W oknie roboczym pojawił się drugi mały układ współrzędnych
wskazujący początek globalnego układu współrzędnych.
3.
W pasku narzędzi powyŜej okna obszaru roboczego kliknij na ikonę
narzędzia
pozwalającego na obrót modelem.
Kiedy przesuniesz kursor nad model, to pojawi się Ŝółty okrąg.
4.
Przesuń kursor myszy nad obszar roboczy i kliknij. Narzędzie porozwala na obrót
modelu i obejrzenie go z dowolnej strony. MoŜna takŜe kliknąć przycisk Select z
pasku Prompt aby wybrać nowy punkt względem którego będzie następował obrót.
Kliknij Use Default aby powrócić do domyślnych ustawień (czyli centralnego punktu
obszaru roboczego).
Wybierz Cancel Procedure z menu pod prawym klawiszem myszy aby opuścić
narzędzie.
5.
Oprócz powyŜszego, jest jeszcze klika innych dostępnych narzędzi menu View,
pozwalających na zmianę widoku (przesuń (pan)
, powiększenie (magnify)
,
szybkie powiększenie zaznaczonego fragmentu (zoom)
, i auto-dopasowanie
(auto-fit)
). Wskazane jest, aby zapoznać się z tymi narzędziami i swobodnie
posługiwać się nimi.
B.7 Definiowanie kroków analizy
Mamy juŜ stworzoną część, więc teraz moŜna przejść do zdefiniowania kroków (Steps)
analizy. Dla naszej belki analiza będzie składać się z dwóch kroków:
•
Kroku inicjującego, w którym opiszemy warunek brzegowy na jednym z końców
belki.
•
Głównego kroku analizy, w którym zostanie przyłoŜone obciąŜenie – nacisk na górną
powierzchni belki.
ABAQUS/CAE generuje krok inicjujący (Initial) automatycznie, ale mimo to uŜytkownik
musi stworzyć swój własny krok analizy
B.7.1 Tworzenie kroku analizy
Utwórz krok ogólny statyczny, który będzie kolejnym po kroku inicjującym.
Aby utworzyć „general, static” krok analizy, naleŜy:
1.
W Model Tree kliknij podwójnie Steps aby utworzyć krok analizy.
ABAQUS/CAE przełączy się do modułu Step. Pojawi się okno Create Step z listą
dostępnych typów procedur. Domyślnie nowy krok nazywa się
Step-1
. Procedury z
typu General są to takie, które pozwalają przeanalizować odpowiedzi układu: liniowe i
nieliniowe.
2.
W polu Name wpisz nazwę kroku
Beamload
.
3.
W liście dostępnych procedur wybierz Static, General i kliknij Continue.
Pojawiło się okno Edit Step z domyślnymi ustawieniami dla tego typu procedury.
4.
W zakładce Basic, w polu Description wpisz
Load the top of the beam
.
5.
Kliknij na zakładkę Incrementation aby przejrzeć i zaakceptować domyślne
ustawienia.
6.
Kliknij zakładkę Other aby przejrzeć i zaakceptować domyślne ustawienia.
7.
Kliknij OK aby utworzyć nowy krok i wyjść z okna Edit Step.
B.7.2 ZaŜądanie danych wyjściowych
Podczas obliczeń ABAQUS/Standard lub ABAQUS/Explicite zapisują wyniki do bazy
wyników (output database) Dla kaŜdego kroku, który został utworzony moŜna uŜyć narzędzi:
Field Output Requests Manager (zakres Ŝądanych danych wjściowych) i History Output
Requests Manager w celu:
•
Wybrania obszaru, dla którego ABAQUS ma wygenerować wyniki.
•
Określenia zmiennych dla których ABAQUS ma utworzyć baze wyników.
•
Wyznaczenia punktów w modelu, dla których ABAQUS będzie generował dane.
•
Zmiany częstotliwości z jaką ABAQUS będzie zapisywał wyniki do bazy output
database.
Gdy tworzymy krok, ABAQUS /CAE generuje domyślną dane wyjściowe dla danego.
Dla naszej belki zostanie przeprowadzone prosta analiza i w związku z tym naleŜy
zaakceptować domyślna konfigurację.
Badanie wyników analizy (output request):
1.
W Model Tree kliknij prawym klawiszem myszy na pozycji Field Output Requests i
z menu które pojawiło się wybierz Manager.
ABAQUS/CAE wyświetli okno Field Output Requests Manager. MenadŜer
wyświetli alfabetycznie uporządkowaną listę istniejących Ŝądań danych wyjściowych.
Pozwala on równieŜ na ich edycję, aktywację i dezaktywację itp.
2.
Przeglądnij w oknie domyślne ustawienia dla danych wyjściowych dla kroku Static,
General nazwanego
Beamload
.
Kliknij w tabeli komórkę Created; komórka zostanie podświetlona, a poniŜej listy
Ŝą
dań wyświetlą się informacje związane z tą komórką:
•
Typ procedury analizy.
•
Lista zmiennych dla których zostaną zapisane dane wyjściowe.
•
Status.
3.
Po prawej stronie okna Field Output Requests Manager, kliknij Edit aby zobaczyć
więcej szczegółowych informacji.
W oknie edytora, w polu Output Variables są wypisane wszystkie zmienne dla
których zostaną wygenerowane wyniki. Jeśli zostaną wprowadzone jakieś zmiany,
zawsze moŜna powrócić do ustawień domyślnych klikając guzik Preselected
defaults.
4.
Kliknij strzałkę przy nazwie zmiennej, aby rozwinąć szczegółową listę zmiennych.
Czarny znak na białym tle przy nazwie zmiennej oznacza, Ŝe zmienna ta zostanie
uŜyta. Czarny znak na szarym tle oznacza, Ŝe zostaną uŜyte tylko niektóre zmienne z
tej kategorii.
5.
Kliknij Cancel aby wyjść z edytora bez zatwierdzenia dokonanych zmian.
6.
Kliknij Dismiss aby zamknąć Field Output Requests Manager.
Zanotuj: Jaka jest róŜnica pomiędzy Dismiss a Cancel? Przycisk Dismiss
pojawia się w oknach dialogowych, w których nie ma moŜliwości
modyfikacji. Na przykład Field Output Requests Manager pozwala tylko
przeglądać pozycje w liście output requests, ale Ŝeby je modyfikować musimy
uŜyć edytora, który pojawia się jako kolejne okno dialogowe. Klikając klawisz
Dismiss po prostu zamykamy Field Output Requests Manager. Natomiast
uŜywając klawisza Cancel opuszczamy okno dialogowe bez zapisania zmian
które zostały dokonane.
B.8 Zastosowanie warunków brzegowych i przyłoŜenie obciąŜenia.
Przy opisie warunków brzegowych i obciąŜeń naleŜy uwzględnić, Ŝe są one przypisane
danym krokom analizy, stąd naleŜy je aktywować dla kaŜdego kroku. W naszym modelu
mamy juŜ utworzone kroki analizy, więc moŜna zacząć definiować:
•
Warunek brzegowy, jakim będzie utwierdzenie belki, które ogranicza ruch jednego
końca w kierunkach X-, Y- i Z-; ten warunek brzegowy stosuje się przy kroku
inicjującym (Initial Step).
•
ObciąŜenie równomiernie rozłoŜone przyłoŜone na górną powierzchnię belki.
B.8.1 Utworzenie warunku brzegowego na jednym z końców belki
Stwórz warunek brzegowy dla jednego z końców belki, który opisuje ograniczenie jej poprzez
utwierdzenie.
Aby zastosować warunek brzegowy na końcu belki:
1.
W Model Tree kliknij podwójnie pozycję BCs.
ABAQUS/CAE przełączy się do modułu Load i pojawi się okno dialogowe Create
Boundary Condition.
2.
W oknie Create Boundary Condition:
a.
Nazwij warunek brzegowy
Fixed
.
b.
Z listy kroków (Step:) wybierz
Initial
. Będzie to krok, dla którego zostanie
przypisany warunek bregowy.
c.
W liście Category wybierz guzik Mechanical.
d.
W liście Types for Selected Step wybierz
Symmetry/Antisymmetry/Encastre i kliknij Continue.
ABAQUS/CAE wyświetla w pasku poniŜej obszaru roboczego wskazówki jak
przejść przez procedurę.
3.
Utwierdzisz lewy koniec belki, jak pokazuje to Rysunek B-9.
Rysunek B–9
Zaznaczenie regionu dla którego zostanie przypisany warunek
brzegowy.
Gdy kursor znajduje się nad regionami, które przysłaniają się, ABAQUS/CAE
domyślnie podświetla ten, który znajduje się „bliŜej” ekranu. Aby zaznaczyć ścianę
belki po lewej stronie, bez zmieniania widoku, naleŜy kierować się następującymi
wskazówkami:
a.
Z paska Prompt poniŜej obszaru roboczego naleŜy kliknąć ikonę
.
b.
Pojawia się okno Options a w nim naleŜy odznaczyć ikonę
tak, Ŝeby tło
zrobiło się z białego szare.
c.
Ustal połoŜenie kursora nad powierzchnia, która chcesz zaznaczyć.
Kiedy zatrzyma się kursor, ABAQUS/CAE podświetli wszystkie ściany bryły
które zachodzą na siebie. Obok kursora pojawią się trzykropki (…), które
informują Ŝe ABAQUS nie jest w stanie jednoznacznie określić którą
powierzchnię chcemy wybrać.
d.
Kliknij lewym klawiszem myszy i zaakceptuj podświetlone powierzchnie.
ABAQUS/CAE wyświetli w pasku Prompt przyciski Next, Previous, i OK.
e.
Klikaj Next lub Previous do momentu, gdy zostanie podświetlona na
czerwono ściana, dla której mają zostać przypisane warunki brzegowe.
f.
Kliknij OK aby zatwierdzić wybór.
4.
Kliknij Done w pasku Prompt aby zatwierdzić wybór. Zmiany w oknie Options wrócą
do swoich poprzednich domyślnych ustawień
Pojawia się okno dialogowe Edit Boundary Condition.
5.
W oknie dialogowym:
a.
Zaznacz ENCASTRE (U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3=0).
b.
Kliknij OK aby utworzyć warunek brzegowy i opuścić okno dialogowe.
ABAQUS/CAE wyświetli strzałki na rogach i środkach krawędzi, którym
zostały odebrane wszystkie stopnie swobody. Pojedyncza strzałka przy
punkcie oznacza, Ŝe zostało zablokowane przesunięcie, a dwie strzałki
oznaczają, Ŝe został zablokowany obrót. Opcja ENCASTRE blokuje
wszystkie sześć stopni swobody.
6.
W Model Tree kliknij prawym klawiszem na pozycji BCs i wybierz z menu Manager.
ABAQUS/CAE wyświetli Boundary Condition Manager. MenadŜer pokazuje, Ŝe
został utworzony warunek brzegowy (
Created
) w kroku Initial i Ŝe w kolejnym
kroku
Beamload
równieŜ będzie aktywny (
Propagated
).
7.
Kliknij Dismiss aby zamknąć Boundary Condition Manager.
B.8.2 PrzyłoŜenie obciąŜenia do na górną powierzchnię belki.
Mamy juŜ zdefiniowane utwierdzenie na jednym z końców belki, wiec teraz zostanie
przyłoŜone obciąŜenie równomiernie rozłoŜone na górną powierzchnię belki. ObciąŜenie
zostanie zdefiniowane w kroku
Beamload
, który wcześniej był juŜ utworzony.
Aby przyłoŜyć obciąŜenie do belki:
1.
W Model Tree, kliknij podwójnie pozycję Loads.
Pojawia się okno dialogowe Create Load.
2.
W oknie dialogowym Create Load:
a.
W polu Name wpisz
Pressure
.
b.
Z listy kroków (Step:) wybierz
Beamload
– będzie to krok dla którego
zostanie zdefiniowane obciąŜenie.
c.
W liście Category wybierz Mechanical.
d.
W liście Types for Selected Step, zaznacz Pressure i kliknij Continue.
ABAQUS/CAE wyświetla w pasku Prompt poniŜej obszaru roboczego
wskazówki jak przejść przez procedurę.
3.
W obszarze roboczym wybierz kursorem myszy górną powierzchnię belki, jako tą do
której zostanie przyłoŜone obciąŜenie. Wybrana powierzchnia zostanie pokryta
czerwoną siatką jak pokazuje to Rysunek B-10.
Rysunek B–10
Zaznaczony region do którego zostanie przyłoŜone obciąŜenie.
4.
W pasku Prompt kliknij Done w celu zatwierdzenia dokonanego wyboru powierzchni.
Pojawia się okno dialogowe Edit Load.
5.
W oknie dialogowym:
a.
Wprowadź w polu Magnitude wartość
0.5
.
b.
Zaakceptuj domyślne ustawienia opcji Amplitude.
c.
Kliknij OK aby zatwierdzić i opuścić okno dialogowe.
ABAQUS/CAE wyświetli fioletowe strzałki skierowane grotem do
powierzchni dla której przyłoŜono obciąŜenie.
6.
Wejdź do Load Manager i sprawdź czy obciąŜenie zostało stworzone (Created) w
kroku
Beamload
.
7.
Kliknij Dismiss aby wyjść z Load Manager.
B.9 NałoŜenie siatki na model
W tym rozdziale zostanie utworzona siatka MES (siatka elementów skończonych). Moduł
Mesh słuŜy do zarządzania podziałem na elementy skończone. W module tym definiuje się
rodzaj siatki, rodzaj elementów skończonych, ilość elementów, miejscowe zagęszczenia siatki
itp.
ABAQUS/CAE rozpoczyna prace w module Mesh z domyślnymi ustawieniami. W
przypadku gdyby ABAQUS/CAE nie mógł wykonać siatki z domyślnymi ustawieniami bez
ingerencji uŜytkownika, wtedy model zmieni kolor na pomarańczowy. PoniewaŜ,
ABAQUS/CAE nie obsługuje mesh’owania (dzielenia na elementy skończone) części
będących w złoŜeniu, naleŜy kaŜdą część mesh’ować oddzielnie.
B.9.1 Zdefiniowanie parametrów oczka (mesh controls)
W tym rozdziale uŜyjemy okna dialogowego Mesh Controls do zdefiniowania siatki i jej
elementów.
Aby przypisać mesh controls:
1.
W Model Tree rozwiń Parts, następnie pod nią pozycję Beam i podwójnie kliknij
Mesh w liście poniŜej.
ABAQUS/CAE przełączy się do modułu Mesh. Funkcje modułu Mesh dostępne są z
głównego paska menu lub z grupy ikon które wyświetlą się po przejściu do tego
modułu.
2.
Z głównego paska menu wybierz Mesh
Controls.
Pojawi się okno dialogowe Mesh Controls. ABAQUS/CAE zmieni kolor modelu w
zaleŜności od techniki siatkowania. ABAQUS/CAE uŜyje siatki strukturalnej i
wyświetli model w kolorze zielonym.
3.
W oknie dialogowym dla Element Shape pozostaw wartość domyślną Hex.
4.
Dla Technique pozostaw zaznaczenie Structured.
5.
Kliknij OK aby zaakceptować wybrane opcje i opuścić okno dialogowe.
ABAQUS/CAE uŜyje strukturalnego siatkowania, aby stworzyć siatkę elementów
sześciennych.
B.9.2 Zdefiniowanie typu elementu.
W tym rozdziale zostanie uŜyte okno dialogowe Element Type do przypisania modelowi
indywidualnego typu elementu.
Zdefiniowanie typu elementu:
1.
Z głównego paska menu wybierz Mesh
Element Type.
Pojawia się okno dialogowe Element Type.
2.
W oknie dialogowym zaakceptuj podane poniŜej domyślne ustawienia:
•
Dla Element Library ustaw Standard.
•
Dla Geometric Order ustaw Linear.
•
Dla Family 3D ustaw Stress.
3.
W dolnej części okna dialogowego przejrzyj ustawienia kształtu elementu. Na samym
dole okna dialogowego znajduje się krótki opis utworzonego elementu.
PoniewaŜ model jest trójwymiarowy, mamy moŜliwość uŜycia trzech
trójwymiarowych rodzajów elementów: Hex – sześciennych, Wedge –
graniastosłupów o podstawie trójkąta, Tet – czterościennych.
4.
Kliknij zakładkę Hex i zaznacz Incompatible modes z listy Element Controls.
W dolnej części okna dialogowego pojawia się opis wybranego typu elementu i jego
skrócony zapis w postaci kodu C3D8I. ABAQUS/CAE przypisze ten rodzaj elementu
do modelu.
5.
Kliknij OK aby zatwierdzić i opuścić okno dialogowe.
B.9.3 Creating the mesh
Podstawowe siatkowanie (meshing) jest operacją dwuetapową: określenie przybliŜonego
rozmiaru elementu skończonego dla całej części, poprzez określenie przybliŜonej liczby
punktów węzłowych wzdłuŜ krawędzi, a następnie zbudowanie na nich siatki. Dla naszego
modelu zostaną uŜyte domyślne ustawienia i siatka zostanie zbudowana z sześciennych
elementów.
Aby zbudować siatkę:
1.
Z głównego paska menu wybierz Seed
Part .
Pojawia się okno dialogowe Global Seeds. Wyświetlana jest domyślna wartość
odległości między punktami węzłowymi według której zostanie zbudowana siatka.
2.
W oknie dialogowym w pozycji Approximate global size wprowadź wartość
10
w
celu określenia przybliŜonego rozmiaru elementu (odległości między punktami
węzłowymi) i kliknij OK.
ABAQUS/CAE zastosuje powyŜsze ustawienia do modelu i zobrazuje to jak pokazuje
Rysunek B-11. MoŜna równieŜ zwiększyć udział uŜytkownika w tworzeniu punktów
węzłowych, poprzez wybieranie kaŜdej oddzielnie.
Rysunek B–11
Rozkład punktów węzłowych.
3.
Z głównego paska menu wybierz Mesh
Part aby nałoŜyć zdefiniowaną w
poprzednich oknach dialogowych siatkę.
4.
W pasku zachęty Prompt kliknij Yes aby potwierdzić chęć nałoŜenia siatki.
ABAQUS/CAE utworzy siatkę na modelu i wyświetli rezultat operacji, jak pokazuje
to Rysunek B-12.
Rysunek B–12
Gotowa siatka.
B.10 Utworzenie zadania (Job) i przesłanie do analizy
W chwili obecnej mamy juŜ skonfigurowaną procedurę analizy modelu. Następnym krokiem
będzie przygotowanie zadania, które zostanie przesłane do analizy.
Aby utworzyć zadanie i przesłać do analizy:
1.
W Model Tree kliknij podwójnie pozycje Jobs aby utworzyć zadanie.
ABAQUS/CAE przełącza się do modułu Job i pojawia się okno dialogowe Create
Job z listą modeli, dla których moŜna utworzyć zadanie.
2.
Aby nazwać nowe zadanie w polu Name wpisz
Deform
.
3.
Kliknij Continue aby ABAQUS/CAE utworzył zadanie.
Pojawia się okno dialogowe Edit Job.
4.
W polu Description podajesz krótki opis zadania
Cantilever beam tutorial
.
5.
Przeglądnij zakładki bieŜącego okna dialogowego w celu zapoznania się z
domyślnymi ustawieniami i kliknij OK, aby zaakceptować ustawienia i opuścić
edytor.
6.
Odszukaj w Model Tree podgałąź Deform, która znajduje się pod pozycją Jobs i
kliknij na niej prawym klawiszem myszy, a następnie z menu które się pojawiło
wybierz Submit w celu przesłania zadania do analizy.
Po przesłaniu zadania do analizy, w Model Tree obok pod pozycją Jobs, obok nazwy
zadania zaczną pojawiać się informacje w jakim stanie znajduje się zadanie. MoŜliwe
do wyświetlenia jest kilka rodzajów statusów zadania:
•
Submitted pokazuje się gdy tworzy się plik wejściowy do analizy.
•
Running gdy ABAQUS przeprowadza analizę modelu.
•
Completed gdy analiza modelu jest kompletna i wyniki zapisane są do bazy
wyników.
•
Aborted jeŜeli ABAQUS/CAE napotka problemy w pliku wyjściowym lub
podczas analizy. W przypadku pojawienia się tego statusu, ABAQUS/CAE
wyświetli raport o problemie w pasku komunikatów u dołu ekranu (tzw.
Massage Area).
7.
Kiedy zadanie zostanie pomyślnie poddane analizie, program jest w stanie przedstawić
jej wyniki. Aby je obejrzeć naleŜy przejść do modułu Visualization. W tym celu
naleŜy w Model Tree kliknąć prawym klawiszem myszy na nazwę zadania Deform
(podobnie jak w przypadku polecenia Submit) i wybrać z menu które się wyświetliło
pozycję Results. ABAQUS/CAE przełączy się do modułu Visualization.
Będąc w module Visualization ABAQUS/CAE otwiera bazę wyników zadania i
przedstawia je w róŜnorakich formach graficznych, a takŜe w postaci
stabelaryzowanej (w zaleŜności od ustawień modułu).
B.11 Przeglądanie wyników analizy.
UŜywasz modułu Visualization aby wczytać i obejrzeć bazę wyników, którą ABAQUS/CAE
wygenerował podczas analizy. PoniewaŜ nasze zadanie zostało nazwane
Deform
, to równieŜ
baza wyników otrzymała taką nazwę
Deform.odb
Kiedy otwierasz bazę wyników, ABAQUS/CAE wyświetla szybki podgląd kształtu
zdeformowanej obciąŜeniami części. Dla naszego przypadku zrobimy przegląd kilku
widoków obciąŜonej belki: niezdeformowanej, zdeformowanej i warstwic rozkładu napręŜeń.
Aby obejrzeć wyniki analizy:
1.
Po wybraniu Results z Model Tree, ABAQUS/CAE uruchamia moduł Visualization,
otwiera bazę wyników
Deform.odb
i wyświetla szybki szkic modelu, jak pokazuje
to Rysunek B-13
Rysunek B–13
Szybki szkic modelu.
W tabliczce rysunkowej zawarte są następujące informacje:
•
Opis zadania
•
Nazwa bazy wyników, z której ABAQUS/CAE wczytuje dane.
•
Wersję ABAQUS/Standard lub ABAQUS/Explicite która została uŜyta do
wygenerowania bazy wyników.
•
Data wygenerowania bazy wyników lub jej ostatniej modyfikacji.
W bloku zmiennych wewnętrznych modelu znajduje się, tzw. blok stanu (state block):
•
Nazwa kroku i jego opis.
•
Aktualny przyrost w danym kroku (increment).
•
BieŜąca wartość czasu kroku.
•
W lewym dolnym rogu rzutni znajduje się symbol globalnego układu
współrzędnych modelu.
•
Kiedy jest włączony widok zdeformowanej części, moduł wyświetla
współczynnik deformacji (Deformation Scale Factor). Dla analizy w zakresie
małych odkształceń, wartości przemieszczeń będą automatycznie skalowane,
aby zapewnić przejrzystość prezentowanej deformacji.
Domyślnie ABAQUS/CAE wyświetla szkic ostatniej ramki analizy. Przyciski, które
pozwalają wybrać która z ramek analizy wyników ma zostać wykreślona, znajdują się
w pasku Prompt.
2.
Z głównego paska menu wybierz Plot
Undeformed Shape aby wyświetlić widok
modelu przed deformacją.
Kolor modelu zmieni się na zielony, co oznacza Ŝe program wykreślił model przed
odkształceniem, ale juŜ z nałoŜoną siatką. Nie naleŜy mylić z szybkim szkicem, który
przedstawia jedynie kontur modelu.
3.
Z głównego paska menu wybierz Plot
Deformed Shape aby wyświetlić kształt
modelu po odkształceniu.
4.
Kliknij narzędzie auto-dopasowanie (auto-fit)
aby zmienić jego skalę i dopasować
do obszaru roboczego jak pokazuje to Rysunek B-14.
Rysunek B–14
Wykreślony kształt odkształconego modelu.
5.
Z głównego paska menu wybierz Plot
Contours aby wyświetlić kolorowe
warstwice przedstawiające rozkład napręŜeń
zredukowanych (von Mises'a),
jak pokazuje
to Rysunek B-15.
Figure B–15
Warstwice napręŜeń zredukowanych (von Mises'a),
6.
Kliknij przycisk Contour Options po prawej stronie pasku Prompt aby przejść do
opcji bieŜącego widoku.
Pojawiło się okno dialogowe Contour Plot Options. MoŜesz uŜywać tego okna
dialogowego na przykład w celu włączenia widoku węzłów, zmiany współczynnika
skali dla odkształconego modelu. Opcje do których mamy w nim dostęp odpowiadają
graficzną reprezentację wyników analizy. Z kolei jeśli chcemy zmienić główne opcje
kreślenia wyników analizy, jak np. włączenie lub wyłączenie legendy, naleŜy wybrać
z głównego paska menu Viewport
Viewport Annotation Options.
7.
Kliknij Cancel aby zamknąć okno dialogowe Contour Plot Options.
8.
JeŜeli chcemy zobaczyć graficzną reprezentację wyników innych niŜ domyślne (w
tym przypadku napręŜenia zredukowane Mises’a) naleŜy w głównym pasku menu
wybrać Result
Field Output aby sprawdzić których zmiennych ABAQUS/CAE
wygenerował wyniki gotowe do wyświetlenia.
9.
Kliknij Cancel aby opuścić okno dialogowe Field Output.