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文档简介
1、多层多跨框架分析一、问题描述利用ABAQUS有限元软件分析钢框架在水平荷载作用下的受力状况,具体 尺寸如图所示。分析当加载点的位置分别为A, B, C时,框架的受力特性及滞回 曲线,并对其进行简单比较分析。钢柱的材料特性:弹性模量E=2. lell N /m2,泊松比u= 0.3,屈服强度 f = 3.45g 8N /m。型钢框架尺寸及梁柱截面详图二、启动 ABAQUS/CAE启动ABAQUS/CAE后,选择Create Model Database创建新的模型数据库。三、创建部件在ABAQUS/CAE窗口顶部的环境栏选择模块列表Module: Part,进人Part模块。创建部件点击左侧工具
2、区中的最按钮,弹出Create Part对话框。Name(部件名字)输入 frame,将 Modeling Space(模型所在空间)设为 2D planar(二维平面),Base feature 设为 Wire(线),Approximate size输入20,点击Continue,进人二维绘图界面。绘制二维图形点击左侧工具区的按钮,在提示区输人X,Y坐标(-6.75,0),点击鼠标中键,在绘图区绘出起始点,继续在提示区输人坐标(-6.75,3.3 ),点击鼠标中键,完成 第一根柱子的绘制,在提示区依次输入(-6.75, 6.6),(-6.75,9.9),完成第一根轴线上 柱子的绘制。利用同样
3、法,在(-2.25,0)、(-2.25,3.3)、(-2.25,6.6)、(-2.25,9.9)处绘 制第二根轴线上的柱子,在(2.25,0)、(2.25,3.3)、(2.25,6.6)、(2.25,9.9)处绘 制第三根轴线上的柱子,在(6.75,0)、(6.75,3.3)、(6.75,6.6)、(6.75,9.9)处绘 制第四根轴线上的柱,绘制完柱后绘图区显示出柱子的二维图形。柱绘制完毕后,利用画线工具完成梁的绘制,完成框架二维模型的创建选择 工具区按钮,将柱依次连接,点击鼠标中键确定。生成三维模型在绘图区空白处单击鼠标中键,确定用此二维模型建立相应的部件,建立的 frame部件。四、创建
4、材料和截面属性在窗口环境栏的Module(模块)列表中选择Property(特性)功能模块。创建材料点击左侧工具区的L隹按钮,弹出Edit Material对话框。Name后输steel,点击 Mechanical(力学特性)进入Elasticity(弹性)进入Elastic(弹性),在数中设置Youngs Modulus(弹性模量)为 2.1e11,Poissons Ratio(泊松比)为 0.3;选中 Plasticity(弹 性)进入Plastic (弹性),在数据表中设置Yield Stress (屈服应力)为3.45e8, Plastic stain (塑性应变)为0,点击OK,退出
5、Edit Material对话框,完成steel 材料本构关系的创建。点击左侧工具区的按钮,弹出Edit Material对话框,在Name后面输人、teelbeam,点击 Mcchaniced(力学特性),在下拉菜单中选中Elasticity(弹性) 进入Elastic(弹性),在数据表中设置Young s Modulus(弹性模量)为2. 1e15, Poisson s Ratio(泊松比)为0. 3,点击 OK,退出Edit Material对话框,完成 steelbeam材料本构关系的创建。创建截面形状模型的梁和柱采用梁单元进行分析,在定义梁截面特性之前,用户需要预先 定义梁截面形状。
6、点击左侧工具区的合(创建梁截面形状)按钮,弹出Create Profile 对话框,Name后输入Profile- 1,将Shape(种类)设为I (工字型钢),点击continue, 弹出Edit Profile对话框,输人型钢截面数据,点击OK,完成对梁柱截面形状的 定义。创建截面属性点击左侧工具区的蛰 按钮,弹出Create Section对话框Name后输人section-1, 将Category(种类)设为Beam, Type设为Beam(梁),保持剩余参数默认值不变, 点击Continue,弹出Edit Beam Section对话框。保持所有参数默认值不变,点击 OK,退出Edi
7、t Beam Section对话框,完成secfion-1截面属性的定义。卜点击左侧工具区的按钮,弹出Create Section对话框,Name后输人section-2, 将 Category(种类)设为Beam, Type设为Beam(梁),保持剩余参数默 认值不变,点击Continue,弹出Edit Beam Section对话框,将Material name设为 steelbeam,保持剩余参数默认值不变,点击OK,退出Edit Beam Section对话框, 完成secfion-2截面属性的定义。给部件赋予截面属性点击左侧工具区的玄L按钮,提示区提示选择赋予截面属性的区域,选择模
8、型中所有的柱,点击鼠标中建确认,弹出Edit Assignment对话框。保持所有有 参数默认值不变,点击OK,部件中柱由白色变成青色,完成对柱赋予截面属性 的操作。点击左侧工具区的上L按钮,在绘图区选择模型中所有的梁,点击鼠标中键 确认,弹出Edit Section Assignment对话框,Section后选择Section-2,保持所有 参数默认值不变,点击OK,部件中梁由白色变成青色,完成对梁赋予截面属性 的操作。给部件赋予梁截面方向选择主菜单Assign进入Beam Sectionrientation(梁截面方向),或点击左侧工具区的,进行梁截面方回的设定。提示区显示Select
9、the regions to beassigned a beam section orientation(选择要指定梁截面方向区域),选中整个部件, 点击鼠标中键确认,如图3-25所示。提示区显示“Enter an aproximate n1 direction (tangent vectors are shown)(输人一个合的n1方向,切矢默认显示),保持所有参 数默认值不变,点击鼠标中键确认,完成对部件梁截面方向的定义。五、定义装配件在环境栏的Module列表中选择Assembly功能模块。点击左侧工具区的按钮一慝导.,绘图区显现钢梁的三维模型,同时弹出CreateInstance 对话
10、框。默认 Instance Type 为 Dependent,点击 OK,退出 Create Instance 对话框,完成装配件的定义。六、设置分析步在环境栏的Module列表中选择Step(分析步)功能模块。点击左侧工具区的按钮,弹出Create Step对话框,如图3-28所示。在Procedure Type项选择 General,下拉菜单中选择 static, general,点击 Continue, 弹出 Edit Step对话框。在 Basic标签页中将 Time period修改为 63。在 locrementation 标签页中,将 Maximum number of incr
11、ement 修改为 1000,Initial 为 0.2,Minimum 为 1E-005,Maximum 为 1,点击()K。七、定义荷载和边界条件在环境栏的Module列表中选择Load(载荷)功能模块进行荷载及边界条件的 定义。施加荷载1)创建加载曲线点击主菜单Tools进入Amplitude进入Create,弹出Create Amplitude对话框。 保持所有参数默认值不变,点击Continue,弹出Edit Amplitude对话框。输人加 载曲线数据,点击OK,完成加载曲线的定义。2)施加荷载点击左侧工具区的S按钮,弹出Create Boundary Condition对话框。将
12、Step设 为step-1,保持所有参数默认值不变,点击Continue,此时提示区提示选择施加 作用的区域,点击鼠标中键确认。弹出Edit Boundary Condition对话框,鼠标选 中U1,输人0. 09作为其幅值,Amplitude选择Amp-1。点击OK完成对模型施 加荷载的定义。定义边界条件点击左侧工具区的=按钮,弹出Create Boundary Condition对话框。将Step 设为Initial,保持剩余参数默认值不变,点击Continue。提示区提示选择定义边 界条件的区域,选择节点,点击鼠标中键确认,弹出Edit Boundary Condinon对 话框,选中
13、U1, U2, UR3。点击OK,退出Edit Boundary Condition对话框,完成 对模型边界条件的定义。八、划分网格在环境栏的Module列表中选择Mesh(网格)功能模块进行网格划分。将环境 栏中的Object项设为Part: frame。布置种子点击左侧工具区中的 按钮,弹出Global Seeds对话框。在Approximate global size(种子的大体数目)后输人0.05,保持剩余参数默认值,点击APPLY,此时绘 图区中模型已经按要求布满种子,点击OK,完成网格种子布置。划分网格点击左侧工具区中的驻按钮,提示区提示是否对选定的部件划分网格,点击 Yes按钮,
14、部件划分网格,模型由绿色变为青色。九、提交分析作业在环境栏的Module列表中选择Job(分析作业)功能模块进行作业提交。1.创建分析作业点击左侧工具区中的 按钮,弹出Create Job对话框,Name后输人Job-framel。 点击Continue按钮,弹出Edit Job对话框,保持所有选项默认值不变,点击OK, 完成分析作业的创建。2提交分析选择主菜单Job进入Manager,弹出Job Manager对话框,点击Submit(提交 分析)选项,可以看到对话框中的Status(状态)提示依次变为Submitted提交), Running(运算)和Completed(完成),表示对模型
15、的分析已经成功完成。点击对话 框中的Results(分析结果),可自动进人Visualization模块。十、后处理1.显示变形图点击左侧工具区中的Ar按钮,绘图区会显示出变形后的网格模型。2显示云纹图点击左侧工具区中的按钮,显示出最后一个分析步结束时的Mises应力云纹图。绘制加载点的滞回曲线点击左侧工具区中的警按钮,弹出Create XY Data对话框,选择ODB Field output 选项,点击 Continue 弹出 XY Data from ODB Field output 对话框。在 Position 项 中选择Unique Nodal,点击RF: Reaction force旁边的三角形,选中RFl,点击 U:: Spatial displacement 旁边的三角形,选中 U1。进人 Elements/Nodes 标签页, 点击Edit Selection,此时下拉菜单中会提示选择节点,在
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