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基于ABAQUS的热应力分析


1.1 基于 ABAQUS 的热应力分析
1.1.1 温度场数据处理 (1) 打开 INP_Generator.exe,出现如下软件界面:

图1. 数据处理软件 (2) 点击“浏览”按钮,选择由 FLUENT 导出的 inp 文件所在路径,如下图 所示:

图2. 路径选择 (3) 点击“生成”按钮,则在 inp 文件所在路径下自动生成包含多个温度场的 ABAQUS 输入文件 ABAQUSinputfile.inp。

图3. 生成包含连续温度场 INP 文件

1.1.2 复材工装模板热应力分析 (1) 打开 ABAQUS,导入 inp 文件后,打开 Tools 菜单下“Set - Manager” , 如下图所示。检查是否有名为“PID6”的 set,若没有则创建一个名为 “PID*”的 set,set 为模板整体。“*”为任意数字或字母) (

图4. 创建 SET (2) 打开 Plug-ins 菜单下“CAC Project - Composite Analyse” ,弹出如下界面。 在 Step1 标签中输入用到的材料名称并选择工作路径;在 Step2 中定义铺 层信息,可通过右键删除或添加行;按照 Step3 和 Step4 的提示,使用 ABAQUS/CAE 自身功能完成剩余分析工作。

(a)

(b)

(c) 图5. 定义材料及铺层 (3) 进入 Load 模块, 定义垂直于模板表面平面部分的局部坐标系。 “Tools” 选择 菜单下“Datum” ,Type 选择“CSYS” Method 选择“3Points” ,然后默 认点击“Continue”按钮。依次在模板表面选择坐标原点、X 轴上点和 XY 面上的点,生成局部坐标。

图6. 定义模板局部坐标系 (4) 点击“Create Boundary Condition”按钮 ,弹出边界条件定义对话框。

Step 设为 “Initial” Category 选择为 , “Mechanical” Types for Selected Step , 选择为“Displacement/Rotation” ,点击“Continue” ,如下图所示:

图7. 选择约束类型 (5) 将“Select regions for the boundary condition”选为“by angle” ,选中模板 ,点击鼠标中键,弹出如下边界条 下表现所有结点(按住 Shift 键可多选) 件编辑对话框,给模板施加 U3 和 UR3 约束,CSYS 选择为模板局部坐标 系。

图8. 定义约束 (6) 打开 Predefined Field Manager ,检查温度场 Field-1,若为模板整体温度

场则删除它, 否则保留。 创建一个初始温度场:Step 设为 “Initial”Category , 选择为“Other” ,Type for Selected Step 选择为“Temperature” ,点击 “Continue”按钮,选中模板整体,输入常温 293K。并将其在 Initial 以后 。 各步聚中设为“Reset to initial”

图9. 检查温度场 (7) 进入 Job 模块,创建作业,提交计算,完成后打开工作目录下对应的 odb 文件查看分析结果。

创建并提交作业 (8) 打开 Plug-ins 菜单下“CAC Project – Post Process”,弹出后处理对话框, 各选项作用如下图(b)所示:

(a)

(b) 图10. 后处理 (9) 打开 Plug-ins 菜单下“CAC Project –Strength Check”,弹出强度校核对话 框。

图11. 强度校核 (10) 点击 “Select…” 选择分析后的结果文件(Odb 文件), 输入 insurance name, 默认为 PART-1-1(应与 Odb 文件中 insurance name 保持一致) 。最后点击 “OK” ,将对模板进行最大应力强度准则校核,并在 ABAQUS 下面的信 息栏给出校核结果: (Strength Qualified or Strength Unqualified) 。 1.1.3 制件精度分析 a) 对 FLUENT 导出的 INP 文件作处理,去除其中温度点,如下图。

图12. 去除温度点 b) 使用 File-Import-Model 功能将去除温度点的 INP 导入 ABAQUS。 5.3.2 按 的方法,设置型面以模板材料从常温升致固化温度。温度场设置如下:点击 Load 模块 如下图所示: 定义升温过程温度场, “Step”选为“Initial”“Category”选 ;

; ,点击“Continue” , 为“Other”“Type for Selected Step”选为“Temperature”

图13. 建立温度场 初始步(Initial)温度设为常温 25 度,如下图所示:

图14. 常温设置 打开“Predefined Field Manager” ,双击“Step-1”下面的“Propagated” ,如 下图:

图15. 温度场控制器 将“Step-1”中温度场更改为固化温度 197 度,设置如下图:

图16. 改为固化温度 c) 上一步分析完成后,重新打开 ABAQUS,导入固化温度下的型面。使用 File-Import-Part 功能,如下图所示:

图17. 导入高温型面 按 5.3.2 的方法设置型面以制件材料从固化温度降为常温,分析得到制 件的处形。 d) 按 5.3.2 的方法设置型面以制件材料从常温到常温,形状不变的一个过 程,分析得到制件理论外形。 e) 制 件 精 度 比 较 : 打 开 Plug-ins 菜 单 下 “ CAC Project –Dimensional Accuracy”,弹出制件精度分析对话框,如下图:

图18. 制件精度分析 上面选择制件理论外形的结果文件,下面选择制件变形的结果文件,点击 OK, 将得到包含制件理论外形和变形后所有节点坐标值的文本文件和对应节点最大 位移值,并以此判断制件的精度。


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