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ABAQUS軟件的耦合約束和方程約束

來源: | 作者:thinks | 發(fā)布時間: 2023-07-20 | 1743 次瀏覽 | 分享到:

[常見問題 7-3]

在ABAQUS軟件的二維平面應(yīng)力模型中,AB 邊受到拉力 F,希望 AB 邊始終保持水平狀態(tài),且 AB 邊在 X方向可以自由變形,應(yīng)如何建模?

 

[解 答]

1) 方法1:在AB邊加壓(為 Pressure)。壓力載荷的大小為力下除以 AB 邊的長度,輸入負(fù)值即為拉力。如模的幾何形狀比較復(fù)雜,AB 邊是一條曲線,無法直接施加壓力載荷,可以使用下面介紹的第二種方法。

 

2) 方法 2:使用合約束( couping con-straint)

創(chuàng)建一個參考點(diǎn)(reference point),在AB邊和此參考點(diǎn)之間建立運(yùn)動耦合約束,只約束y方U2(7-4 。INP 件中的相應(yīng)語句為:

 

*KINEMATIC COUPLING,REF NODE = RPset

ABset,2

 

其中的 RPset 和 ABset 分別是參考點(diǎn)和AB邊的節(jié)點(diǎn)集合名稱,2 是 y 方向的自由度 U2。

 

將力 F施加在此參考點(diǎn)上,另外一定要為此參考點(diǎn)定義邊界條件 UI=0 和 UR3 =0

否則會出現(xiàn)以下問題:如果不在參考點(diǎn)上定義邊界條件 Ul =0提交分析后會在 MSG文件中出現(xiàn)如下警告信息。

 

***WARNINGSOLVER PROBLEM.NUMERICAL SINGULARITY WHENPROCESSINGNODEASSEMBLY1D,0.F.1 RATIO =3.46901E +015,

參考點(diǎn)的自由度 1出現(xiàn)數(shù)值奇異)

 

關(guān)于數(shù)值奇異的問題,本書第 16.2.1 節(jié)“數(shù)值奇異”做了詳細(xì)的介紹。如果不在參考點(diǎn)上定義邊界條件 UR3 =0,在后處理時可以看到,AB 邊發(fā)生了轉(zhuǎn)動不再保持水平。這是因?yàn)樵趨⒖键c(diǎn)的轉(zhuǎn)動自由度 UR3 上沒有定義邊界條件,參考點(diǎn)可以自由轉(zhuǎn)動,AB 邊也會隨之轉(zhuǎn)動。

 

這個現(xiàn)象驗(yàn)證了前面介紹過的內(nèi)容:合約束的含義只是讓 AB 邊上各節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動遵從參考點(diǎn)的運(yùn)動,而不意味著 AB 邊上每個節(jié)點(diǎn)的位移都等同于參考點(diǎn)的位移。3)方法3:使用方程約束 (equation constraint)。

 

AB 邊和參考點(diǎn)之間建立方程約束,然后將力 F 施加在參考點(diǎn)上。具體方法為:在Interaction 功能模塊中選擇菜單 Constraint-Create 將類型設(shè)為 Equation,然后輸入如圖7-5所示的數(shù)據(jù),其中的1 和-1是位的系數(shù),ABset  RPset 分別是AB 參點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)集合名稱,這些數(shù)據(jù)定義了如下的位移關(guān)系

 

 

 

1 x(ABse 各點(diǎn)在2 向上的位)+(-1) x(RPse 在2 向上的位移)=0在如圖 7-5 所示的對話框中,只有第一行數(shù)據(jù)中的節(jié)點(diǎn)集合可以包含多個節(jié)點(diǎn),后面各行數(shù)據(jù)中的節(jié)點(diǎn)集合都只能包含一個節(jié)點(diǎn)。單擊此對話框中的 Tip 按,可以看到相關(guān)的詳細(xì)幫助信息。

 

INP 文件中的相應(yīng)語為:

* EQUATION

2

ABset, 2,1.

RPset, 2,-1.

 

其中,第一個數(shù)據(jù)行的含義是:約束方程包含兩項(xiàng),第二個數(shù)據(jù)行中的 2 是自由度,1是方程項(xiàng)的系數(shù)。

 

ABAQUS軟件 6.7 幫助文檔《Getting Started with ABAQUS; Interactive Edition》第 6.4 節(jié)“Exam-ple: cargo crane”的“Defining constraint equations”中,提供了一個方程約束的操作實(shí)例。關(guān)于* EQUATION用法的詳細(xì)介紹請參見ABAQUS 6.7 幫助文檔《ABAQUS Keywords User’s Manual》。

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