《CAE软件操作小百科(50)》
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1 Abaqus模型如何替换?
结构设计和优化往往需要不断更改结构参数.简单的模型可以重新设置计算,但模型比较复杂且组件众多时,重新设置的工作量会很大.当只改动某个或某几个组件时,利用Abaqus里面的CopyObJects功能替换改动的组件,仅删除重建或替换相关接触和载荷等,会大大减少工作量.替换某结构件下方组件的具体操作如下.
（1）新建一个Model,设置新组件的结构,赋予材料属性,装配并划分网格（装配时实例类型须与原模型保持一致,否则替换时实例下的网格可能由于找不到原对象而替换失败）,见图1.2个组件接触并挤压,需对下方组件进行优化.
（2）在Copy ObJects中勾选要替换的内容,确认并覆盖可能重复的内容（新旧组件命名相同时为覆盖,命名不同或旧组件在模型中已删除时为直接复制）.待替换的下方组件见图2.
（3）检查复制效果,对冲突或失效的接触和载荷等重新规范设置,提交模型进行新一轮计算,下方组件替换后结构件的压力云图见图3.
2 Abaqus如何利用场变量在不同的分析步之间改变材料参数?
在Abaqus中,不同分析步需要的材料参数有时会不同.Abaqus软件提供非常强大的用户自定义材料（user-defined material,UMAT）方式处理各种材料问题,但是这种方式对有限元基础要求较高.此外,可以采用Abaqus的impoa命令将已有的分析结果传递到新分析中,此处介绍场变量的方式.该方式相对比较简单,且能满足一般的仿真计算要求.在定义材料属性时增加一个场变量,场变量的值可以任意设置,但分析步之间的值不能相同,后续设置与缺省设置相同,包括装配、划分网格和设置载荷等.在生成的job.inp文件中添加场变量属性,使材料属性在不同分析步中能够依据场变量的变化而变化.材料屬性设置见图4.
用命令“*field,variable等于1”表示采用Field l场变量,用命令“part-1-1.set-1,0”设置装配实例part-1-1中的set-1集合中场变量的值为0（集合set-1为自己定义的节点集,Step-2中的设置类似）.Step-1的相关代码如下：
以某悬臂梁为例提交计算,前2个分析步变形见图5.因为材料刚度在field 1：1的时候减小,所以在同等受力情况下,第二个分析步的变形（图5b）增大,说明场变量设置起到改变材料参数的作用.
3 Abaqus如何模拟螺栓连接?
在结构分析中简化处理螺栓连接时,如果仅考虑螺栓的连接作用,那么可以用Beam+Coupling或者Abaqus中的connector进行等效,其中connector方法不用建立实体螺栓,可省去大量螺栓建模和接触设置工作,而且螺栓预紧力等设置均可便捷地通过设定边界条件和载荷实现.以2个带孔薄板的连接（见图6）为例,先在需要建立连接的圆孔处建立参考点并与周围节点耦合,然后在2个参考点之间构造线,最后用连接生成器构造2个参考点之间的连接.需要注意的是,连接类型有多种不同的自由度可以选择,螺栓连接一般可选Translator,即仅保留U1、约束其他方向.
在载荷设置中将Connectorforce作为预紧力,见图7a,其中正值为螺栓增长、负值为螺栓缩短.如果在后续的分析中需要保持预紧状态,可以在后续的分析步中建立连接位移约束使其固定,见图7b.
2个带孔薄板连接的仿真结果见图8.由于预紧力的作用,圆孔有一定凹陷,且孔边应力约等于设定的预紧力.
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