T节点钢管混凝土abaqus建模教程要点.pdf
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1、T 型圆钢管节点 abaqus图文建模教程 一分析前准备: 注: 1.长度单位m,时间单位s,力单位N。 2.该软件建模过程中最常用工具为菜单栏Viewpoint 下的按钮,即转换视角。 3.点击鼠标中键和回车键表示确定,可代替手动点击Done,使操作更便捷。 4.该教程中未提到的操作均按系统默认操作,如命名规则。初学者后期熟练后可根据自己喜好和习惯 更改。 点击 Abaqus CAE ,运行软件;点击Save Model Database ,将新建数据库保存在指定文件夹中;关闭 程序;在指定文件夹中打开新建的.cae程序。 分析前准备的目的是将静力,热学,热力耦合输出文件保存在指定文件夹中,
2、不一定保存在系统指定的temp 文件夹中。 二静力分析步骤: 1.Part(建立块):Module 默认为 Part 模块。 1)建立主管chord。点击(Create Part) ,弹出部件创建框,Name 改为 chord,Approximate size 取 1 (表示绘图范围大小为1m1m) , 其他默认, 点击 Continue, 显示绘图区域, 点击左侧工具栏中的, 建立主管截面:一.绘出外径圆。依次输入坐标(0,0) 、 (0.0795,0) ;二 .绘出内径圆。内圆半径由外圆半径减 去主管厚度得到,依次输入坐标(0,0) , (0.075,0)截面即建立完成。最后点击Done,
3、弹出长度编辑窗口, 在 Depth 中输入主管长度1.68m 即可,主管建立完成。 2)建立支管brace。方法参照主管。 3) 建立主管端板end1-con。 点击(Create Part) , 弹出部件创建框, Name 改为 end1-con, Approximate size 取 1(表示绘图范围大小为1m1m) ,其他默认,点击Continue,显示绘图区域,点击左侧工具栏中 的,依次输入坐标(0,0) 、 (0.075,0) ,点击鼠标中键,弹出编辑框,在Depth 中输入 0.02,表示端 板厚度为20mm。 4)建立支管端板end2-bra。方法参照end1-con。 5)建立
4、耳板 erban。点击(Create Part) ,弹出部件创建框,Name 改为 end1-con,Approximate size 取 1 (表示绘图范围大小为1m1m) , 其他默认, 点击 Continue, 显示绘图区域, 点击左侧工具栏中的, 依次输入坐标(0,0) 、 (0.155,0.159) ,点击左侧工具栏中的,鼠标点取矩形左下角和右上角画出半 圆点击左侧工具栏中的,鼠标点取矩形左边中点,输入坐 标( 0.02,0.0795)点击左侧工具栏中的选中矩形左边,删除左边,双击鼠标中建,输入0.015 2.Assembly (组装) :在 Module 下拉框中选择Assembl
5、y 模块。 1)点击,按图 1 界面操作,点击OK。 图 1 2) 取主管,端板中点,便于节点的拼接。长按,在横向展开条中选择,就可以进行中 点选取操作。 3)通过翻转、平移操作将节点拼装完成,如图2: 4)点击part 名称默认part-1,点击 continue 选择主管和支管 5)在 Module 下拉框中选择Part 模块。 在 Part 下拉框中选择part-1,长按,在横向展开条中选择(以延伸面切割) ,点击主管内表 面,点击 Done,将主管内支管部分切开,再点击,将多余部分移除,如图3: 6)选择 assembly,依次添加进去end1-con(两次),通过翻转,平移 7)点击
6、part 名称默认part-2,点击 continue 上图部分, merge 成 part2 8)点击依次添加进去erban(四次) concrete,end2-con,通过翻转,平移 2.Property(赋予节点材料属性 ):在 Module 下拉框中选择Property 模块。 1)点击,建立钢材料steel,定义 Elastic, Plastic,2 个属性,。点击,建立钢材料concrete, 定义 Elastic ,concrete damaged plasticity2 个属性。 2)点击,定义截面,默认往下点。分别建立section-1(steel) ,section-2(c
7、oncrete) 3)点击,将 section-1(steel)赋予 part2 和 erban,将 section-2(concrete)赋予 concrete 以上材料属性定义完成。 3.Mesh(划分网格 ):在 Module 下拉框中选择Mesh 模块。 图 4 1)建立六个参考平面,用于切割主管和支管。菜单栏上依次选择Tools-Datum-Plane-3points ,建立3 个参考平面将主管和支管沿轴向切割;选择Offset from plane 建立三个参考平面将主管与支管沿横截面截 断,位移值取默认0.2m。参考平面图如图5: 图 5 长按,在横向展开条中选择,用参考点平面切
8、割主管和支管,切割后图如图6 所示: 图 6 接下来长按选择,分别用主管和支管的外表面延伸面切割结构,如下图7: 图 7 最后一步就是用支管和支管内表面延伸面切割。点击窗口上侧中间的按钮,部分隐藏单 元,将主管和支管部分外表面隐藏,然后点击,选择内表面切割。如图8: 图 8 注意:用支管内外表面切割时,要隐藏主管下部分,避免主管被支管延伸面切割,这样后期布种划分 网格时单元能够划分得更加均匀。 点击,对节点布种,尺寸取0.02,指每隔20mm 布种,其他值默认。如下图9: 图 9 然后,点击,对交叉点周围部位加密布种,使计算更精确,布种尺寸取0.01,如图 10 所示: 图 10 最后点击,划
9、分网格,整体网格如图11: 图 11 注意:如果划分网格出现错误,如有些单元无效,则因长按,在横向展开条中选择,将原网 格擦出,再重新设置布种尺寸。 以上网格划分完成。 以同样的方式对erban 和 end2-bra ,concrete mesh concrete 混凝土: end2-bra erban 整体网格图: 4.Interaction:在 Module 下拉框中选择Interaction 模块。 1)建立参考点。选择Tools-Datum-Point-Offset from point。选取主管左端板中点,坐标为(0.0,0.0, 0.155) ,即沿 z 轴正方向偏移0.155m;
10、选取主管右端板中点,坐标为(0.0,0.0, -0.155) ,即沿 z 轴负方 向偏移 0.155m;选取支管端板中点,坐标为(0.0,0.1,0.0) ,即沿 y 轴正方向偏移0.1m。 2)点击,建立参考点(Reference Point),依次选择上步中所建的三个点,建立三个参考点RP-1, RP-2,RP-3。 3)点击,选择 Coupling,建立点面耦合关系。对RP-1 和主管左端板外平面来说,先点选RP-1, 然后选择端板外表面,点按鼠标中键,在弹出窗口中点击OK,点面耦合即完成。 4)对于 RP-2,先点选RP-2 ,然后选择其中的一个面,按住shift,再选择另外一个面,点
11、按鼠标中 键,在弹出窗口中点击OK ,点面耦合即完成。 注:这里介绍一个选则平面的便捷方法:点选参考点后,点击命令Surface,点击黑色三角形,在下拉框中 选择 by angle,角度取 0,然后点选左端板外表面即可。另外,当角度取90 度时,可以选择整个T 型钢管 节点的外表面,这个后期将在热学分析中运用到。 5)菜单栏中选择Tools-Set-Create,弹出窗口中点击Continue,然后点选RP-1,建立点集Set-1,点集 信息可在 Tools-Set-Manager 中看到。 6)菜单栏中选择Tools-surface-Create,依次建立12 个面: suf-1-con-c
12、ho(混凝土外表面与主管接触 部分 ),suf-2-cho-con (主管内表面-与混凝土外表面接触部分), suf-3-con-end1(混凝土端面混凝土与端 板 1 接触部分),suf-4-end1-con (端板 1 表面 -与混凝土接触部分) ,suf-5-con-end2(混凝土端面混凝土 与端板 2 接触部分), suf-6-end2-con (端板 2 表面 -与混凝土接触部分) , suf-7-end1-er1 ( 端板 1 表面 -与 erban1 接触部分),suf-8-er1-end1(erban1 表面 -与端板 1 接触部分),suf-9-end2-er2(端板 2
13、表面 -与 erban2 接触 部分), suf-10-er2-end2( erban2 表面 -与端板 2 接触部分),suf-11-bra-end (支管表面 -与支管端板接触部分) , suf-12-end-bra, (支管端板表面-与支管接触部分) 7)点击,按如图所示创建 点击,按如图所示创建: 点击类型选择tie,参数设置如下: 点击按如图所示创建: 5.Step (建立分析步):在 Module 下拉框中选择Step 模块。 1)点击(Create Step) ,建立分析步Step-1,选择 Static,General,点击 Continue,弹出如图12 所示 Edit St
14、ep 窗口:参数设置如下: 图 12 如上图, Incrementation 中参数如图13: 图 13 点击 OK ,分析步Step-1建立完成。 2)建立 y 轴反力历史输出变量。菜单栏中选择Output-History Output Requests-Manager,弹出管理窗 口,点击 Edit ,弹出编辑窗口,在Domain 下拉框中选择Set,选择反力输出变量时依次点击黑色三角形, 参数配置如下,点击OK 。选择方式如图14: 图 14 注: History Output 和 Field Output 的区别是,后者是节点所有单元的位移、应力、反力等数据的集合,前 者相当于是后者的
15、子集,即前者的数据是由系统通过点集Set-1 从后者中直接提取出来的。建立History Output 的目的在于更便捷地直接获取想要的数据。 9.Load(施加边界条件及外力) :在 Module 下拉框中选择Load 模块。 1)施加边界条件。首先主管左端板固接:点击,弹出创建框,名称默认,Step 选择 Initial ,分析 步类型选择Displacement/Rotation ,点击 Continue,点选模型上的参考点RP-2 确认后弹出边界条件编辑框, 设置如图15: 图 15 上图表示表示6 个位移量都为零,端板为固接, 然后点击OK ,左端板边界条件施加完成。建成后如图16:
16、 图 16 主管右端板边界条件为特殊的固接,即除了允许主管在z 方向有位移外,其他5 个位移都置零。其边 界条件建立方法如上,唯一不同的是去掉U3 前方框中的小勾,其他不一一赘述。 2)施加外力。由于静力分析首要目的是计算节点极限承载力Fu,我们在不知道极限承载力范围的情 况下很难确定承载力的大小。为了有效获得极限承载力,本文中采用施加位移的方法代替施加力,在节点 失稳时,可由对应的位移得到该节点的常温下极限承载力。 首 先 , 点 击, 弹 出 边 界 条 件 创 建 框 , 名 称 默 认 , 分 析 步Step 选 择Step-1, 类 型 同 样 选 Displacement/Rota
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