Informacje ogólne ABAQUS powstał i jest rozwijany przez amerykańską firmę Hibbit, Karlsson & Sorensen, Inc. Pakiet dostępny jest na wielu platformach sprzętowych, począwszy od komputerów klasy PC z Intel Pentium, przez stacje robocze HP, Compaq, IBM, SGI do superkomputerów Compaq AlphaServers, HP, IBM RS.6000, serie SGI Onyx, serie SGI Origin. Pakiet ma budowę modułową, co pozwala na dosyć swobodną konfigurację całości w zaleŜności od specyfiki zastosowań. UŜytkownik ma ponadto moŜliwość dopisywania własnych procedur. Podstawowe moduły biblioteczne to: •

ABAQUS/Standard Jest to moduł ogólnego przeznaczenia do przeprowadzania analiz metodą elementów skończonych. Zawiera wszystkie procedury analizy poza dynamiczną analizą nieliniową stosującą całkowanie równań ruchu metodą jawną. Pakiet napisany jest w języku Fortran. Jego pierwsza wersja powstała w 1978 roku.

•

ABAQUS/Explicit Moduł przeznaczony do rozwiązywania zagadnień dynamicznych z uŜyciem metody jawnej całkowania równań ruchu. Stosowany do analiz przy ekstremalnych obciąŜeniach mechanicznych, siłowych lub termicznych.

•

ABAQUS/CAE CAE (ang. Complete ABAQUS Environment) dostarcza prostego i spójnego interfejsu do tworzenia, zlecania, monitorowania i przetwarzania wyników otrzymanych z symulacji ABAQUS/Standard i ABAQUS/Explicit. Łączy w sobie funkcjonalność preprocesora ABAQUS/Pre i postprocesora ABAQUS/Post ze starszych wersji ABAQUSa. Pakiet CAE podzielony jest na moduły, z których kaŜdy definiuje logiczny aspekt procesu tworzenia i analizowania modelu, np. definiowanie geometrii, definiowanie własności materiału. KaŜdy moduł posiada swój własny zestaw kluczy, parametrów i danych słuŜących do utworzenia pliku wejściowego (z rozszerzeniem .inp) dla modułu obliczeniowego (Standard lub Explicit). Moduł obliczeniowy (ang. solver) czyta plik wejściowy, dokonuje obliczeń podczas których wysyła informacje do CAE pozwalające śledzić postępy, na końcu umieszcza rezultaty w bazie wyników (plik z rozszerzeniem .odb). Wyniki zapisane w bazie moŜna wczytać do CAE i dalej przetwarzać. JeŜeli przewidywany czas obliczeń jest zbyt długi naleŜy opuścić środowisko CAE po utworzeniu pliku wejściowego i posłuŜyć się poleceniem abaqus do zlecenia obliczeń. Po zakończeniu symulacji moŜna uruchomić CAE ponownie i wczytać bazę modelu (plik z rozszerzeniem .cae) i bazę wyników (plik z rozszerzeniem .odb) w celu wizualizacji układu.

TUTORIAL - BELKA Z UTWIERDZENIEM

B.1 Modułowa budowa ABAQUS/CAE ABAQUS jest zbudowany z modułów (Module), a kaŜdy z nich definiuje kolejne etapy procesu modelowania, wprowadzając nowe parametry; na przykład moduł odpowiedzialny za określenie geometrii (Part), moduł opisujący właściwości materiału (Property) lub generujący siatkę (Mesh) Przechodząc kolejno między modułami budujesz model z którego ABAQUS/CAE generuje plik wejściowy, a ten z kolei zostaje przesłany do ABAQUS/Standard lub ABAQUS/Explicit w celu dokonania analizy. Na przykład uŜywasz modułu Property do określenia materiału i właściwości sekcji części oraz modułu Step aby wybrać typ analizy (np. Heat transfer, Mass diffusion, Static itd.) Postprocesor ABAQUS’a znajduje się w module Visualization ale dostępny jest równieŜ jako oddzielny produkt ABAQUS/Viewer. Postprocesor słuŜy do graficznej i tekstowej prezentacji wyników. Wejdź do modułu wybierając go z listy modułów (Module:) z paska narzędzi jak zostało to pokazane na Rysunku B-2 Rysunek B-2 Wybieranie modułu

W poniŜszym tutorialu czytelnik będzie zaznajomiony z kolejnymi modułami ABAQUS/CAE oraz na przykładzie utwierdzonej belki stalowej wykona następujące zadania: Part Dwuwymiarowy szkic profilu i stworzenie części reprezentującej belkę. Property Określenie właściwości materiału i przypisanie materiałów sekcjom (fragmentom części). Assembly ZłoŜenie modelu i utworzenie zbioru części. Step Konfiguracja procedury analizy i oczekiwanych wyników. Load PrzyłoŜenie obciąŜenia i ustalenie warunków brzegowych dla belki. Mesh Ustalenie siatki dla belki. Job Utworzenie zadania (Job) i przesłanie go do analizy. Visualization Przegląd wyników analizy. Pomimo iŜ kolejność modułów w liście na pasku zadań jest w logicznej kolejności, moŜna poruszać się tam i z powrotem między modułami według potrzeb i do woli. Jakkolwiek są pewne oczywiste ograniczenia, jak na przykład nie moŜna przypisać własności części bez uprzedniego utworzenia jej geometrii. Kompletny model zawiera wszystko co potrzebuje ABAQUS by wygenerować plik wyjściowy i rozpocząć analizę. ABAQUS/CAE uŜywa bazy danych modelu (Model database, czyli plik z rozszerzeniem *.cae) w celu przechowywania danych o modelu w pamięci. Gdy rozpoczynamy pracę z ABAQUS/CAE pojawia okno dialogowe Start Session, które pozwala stworzyć nową, pustą bazę modelu w pamięci. Po zakończeniu pracy w ABAQUS moŜna zapisać model na dysk wybierając z pozycję z głównego paska menu File Save. Aby otworzyć plik naleŜy z tego samego menu wybrać File Open.

B.2 Drzewo modelu (Model Tree) Model Tree obrazuje graficznie zaleŜności między modułami, a takŜe pozwala na szybki dostęp do ustawień i opcji. Rysunek B-3 przedstawia typowy Model Tree Rysunek B-3 Model Tree.

Jednym z najwaŜniejszych składników obszaru roboczego jest tzw. drzewo struktury modelu. Drzewo to „rozrasta się” od „korzenia", którym jest zawsze nazwa Model Database. Od korzenia rozchodzą się „gałęzie”. Punktami (węzłami) ich rozwidleń są nazwy wszystkich operacji, jakie zostały wykonane podczas procesu modelowania. KaŜdy węzeł jest oznaczony dodatkowo kwadratem ze znakiem „+”. Klikając ten znak, rozwijamy strukturę drzewa w głąb. Znak „-” w kwadracie oznacza brak moŜliwości dalszego rozwinięcia struktury drzewa. Pozycje na drzewie modelu reprezentują małe ikony; na przykład ikona modułu Step . Dodatkowo w okrągłych nawiasach mamy podaną liczbę rozwinięć danej pozycji. Rozkład pozycji w Model Tree odzwierciedla porządek, w którym ABAQUS spodziewa się, Ŝe model będzie tworzony. Jak łatwo zauwaŜyć w podobnej kolejności ułoŜone są pozycje w menu Module w pasku narzędzi; na przykład logiczne jest, Ŝe tworzy się część (Part) przed dokonaniem złoŜenia (Assembly). Porządek w Model Tree jest z góry ustalony i uŜytkownik nie ma na niego wpływu.

Model Tree niesie ze sobą wiele funkcjonalnych rozwiązań. Na przykład wystarczy podwójne kliknięcie na pozycji Parts w drzewie modelu aby utworzyć nową część (co odpowiada wybraniu Parts Create z paska głównego menu)

B.3 Tworzenie części (Part) W ABAQUS moŜna tworzyć część od podstaw lub importować geometrię stworzoną w innym programie CAD i zachowaną w którymś ze standardowych formatów (ACIS SAT, IGES, STEP). Tutorial rozpocznie się od stworzenia trójwymiarowej odkształcalnej bryły. W tym celu zostanie uŜyty szkicownik, w którym powstanie dwuwymiarowy prostokątny profil belki, a następnie zostanie wyciśnięty (wytłoczony) wzdłuŜ jednej z osi poleceniem Extrude. ABAQUS automatycznie przechodzi do szkicownika (Sketcher) gdy zostanie wybrana opcja Create Part. ABAQUS często wyświetla krótką wiadomość w pasku zachęty, z informacją jakie powinny być następne działania uŜytkownika. Odpowiednie ikony słuŜą do potwierdzenia, anulowania lub cofnięcia polecenia, jak pokazuje to Rysunek B-4 Rysunek B-4 Informacje i instrukcje są wyświetlane w pasku Prompt (pasku zachęty).

W celu zamodelowania belki naleŜy wykonać polecenia: 1. Po uruchomieniu programu naleŜy w oknie Start Session wybrać Create Model Database. Ten sam efekt da kliknięcie na File New w pasku głównego menu. Po tej operacji ABAQUS uruchamia moduł Part. Po lewej stronie głównego okna pojawia się Model Tree. Pomiędzy Model Tree a obszarem roboczym modelu znajduje się grupa ikon modułu Part (m.in. Create Part, Edit Feature, Part Manager). Pozwala ona wytrawnym uŜytkownikom pominąć menu w głównym pasku. Gdy wybieramy dowolne narzędzie z głównego menu, to jednocześnie w grupie ikon Part zostaje podświetlona ikona odpowiadająca temu narzędziu, dzięki temu moŜna szybko uczyć się połoŜenia ikon dla często uŜywanych poleceń. 2. W Model Tree naleŜy podwójnie kliknąć na pozycji Parts aby utworzyć nową część.

W tym momencie pojawia się okno dialogowe Create Part. Jednocześnie ABAQUS/CAE wyświetla w pasku zachęty poniŜej obszaru roboczego informacje, które mają na celu ułatwić uŜytkownikowi przejść przez daną procedurę. Okno Create Part pozwala nadać nazwę części, określić rodzaj przestrzeni, w której będzie powstawał model (np. 2D, 3D), określamy jaki typ bryły ma zostać utworzony i jej przybliŜony rozmiar. Po zatwierdzeniu odpowiednich opcji, jest jeszcze później moŜliwość ich zmiany, z wyjątkiem opcji Base Feature. 3. Nazwać część którą będzie modelowana jako „Beam”. Zakceptować domyśle ustawienia okna Create Part (Modeling space: 3D; Type: Deformable; Base Feature: Solid Extrusion). W Approximate Size ustawić wartość 300. 4. Kliknij Continue aby wyjść z okna dilogowego Create Part. ABAQUS/CAE automatycznie przechodzi do szkicownika (Sketcher). W szkicowniku pojawia się po lewej stronie głównego okna grupa ikon reprezentujących jego narzędzia. W obszarze roboczym pojawia się siatka (grid). Sketcher zawiera zbiór podstawowych narzędzi które pozwalają szkicować dwuwymiarowy profil części. ABAQUS za kaŜdym razem wchodzi do Sketcher gdy tworzymy lub edytujemy profil. Aby wyłączyć uŜywane narządzie w Sketcher moŜna zrobić to na dwa sposoby: kliknąć prawym klawiszem myszy i wybrać opcje Cancel Procedure lub wybrać nowe narzędzie Wskazówka: Aby zobaczyć opis narzędzia które kryje się pod daną ikoną, naleŜy ustawić na chwile nieruchomo kursor nad ikoną, a po chwili pojawia się „chmurka” z krótką informacją do czego ono słuŜy. W szkicowniku mamy do dyspozycji kilka funkcji, które mają na celu ułatwić wykreślenie poŜądanej geometrii. Są to: • • • •

Siatka w obszarze roboczym, która ułatwia pozycjonować kursor myszy i obiekty. Osie X i Y przecinające się w środku okna obszaru roboczego, przechodzące przez środek układu współrzędnych. Miniaturka układu współrzędnych w lewym dolnym rogu obszaru roboczego. Wyświetlające się u góry po lewej stronie współrzędne kursora.

5. Naszkicuj prostokątny profil belki uŜywając narzędzia

.

Po kliknięciu na powyŜsze narzędzie, jego ikona otrzymuje jasne tło, a u dołu w pasku zachęty pojawiają się wskazówki, które mają na celu ułatwienie uŜytkownikowi przejście przez procedurę rysowania danym narzędziem. 6. W obszarze roboczym naszkicować prostokąt podąŜając za poniŜszymi wskazówkami: a. Zwróć uwagę na lewy górny róg gdzie wyświetlane są współrzędne jak zmienia się wyświetlana pozycja kursora wraz z jego przemieszczaniem się po obszarze. b. Kliknij na współrzędnych (-100,10) aby wskazać pierwszy róg trójkąta.

c. Przesuń kursor w w pozycje (100,-10), aby wskazać połoŜenie przeciwległego rogu. Prostokąt ma teraz cztery kratki wysokości i czterdzieści kratek jak pokazuje to Rysunek B-5. Rysunek B-5 Szkic prostokąta.

d. Kliknij lewym klawisz myszy aby utworzyć prostokąt. e. Kliknij prawym klawiszem myszy w dowolnym miejscu obszaru roboczego i wybierz Cancel Procedure. 7. JeŜeli podczas rysowania zostanie popełniony błąd, moŜna usunąć nieprawidłowe linie stosując się do poniŜszych wskazówek: a. Z ikon narzędzia Sketcher wybierz . b. Kliknij na linię, którą chcesz usunąć. ABAQUS oznacza wybraną linię kolorem czerwonym. c. Kliknij w dowolnym miejscu obszaru roboczego prawym klawiszem myszy i wybierz Done lub kliknij Done w pasku zachęty. d. W razie potrzeby powtórz kroki b i c. e. Aby zakończyć działanie narzędzia kliknij prawym klawiszem myszy i wybierz Cancel Procedure 8. Aby opuścić narzędzie Sketcher kliknij w pasku zachęty Prompt (znajdującego się poniŜej obszaru roboczego) przycisk Done. Notatka: w przypadku gdy przycisk ten nie pojawił się, naleŜy upewnić się czy nie jest uŜywane któreś z narzędzi szkicownika (Ŝadna z ikon szkicownika nie powinna mieć jasnego podświetlenia). Jeśli jakieś narzędzie jest w uŜyciu, to naleŜy kliknąć prawym klawiszem myszy, aby wybrać Cancel Procedure. 9. PoniewaŜ ABAQUS domyślnie tworzy z narysowanego profilu bryłę poprzez wyciśnięcie, w związku z tym automatycznie otwiera się okno dialogowe Edit Base Extrusion w celu określenia głębokości na jaką profil ma zostać wyciągnięty. W polu Depth naleŜy usunąć domyślna wartość i wpisać 25 i następnie kliknąć OK aby zaakceptować tą wartość. ABAQUS wyświetla widok nowej bryły w izometrii jak pokazuje to Rysunek B-6.

Rysunek B-6 Izometryczny widok belki.

W celu zorientowania belki w przestrzeni, ABAQUS wyświetla w lewym dolnym rogu mały układ współrzędnych, który pozwala zidentyfikować połoŜenie bryły względem podstawowych osi X,Y,Z 10. Przed przystąpieniem do dalszej części tutorialu zaleca się zapisanie dotychczasowej pracy na dysk. W tym celu naleŜy: a. Z głównego paska menu wybrać File Save. Pojawi się okno dialogowe Save Model Database As. b. Wpisz w polu File Name nazwę dla swojego projektu i kliknij OK. Nie ma potrzeby dopisywać rozszerzenia pliku, poniewaŜ ABAQUS automatycznie dodaje .cae do nazwy pliku. ABAQUS/CAE przechowa wszystkie informacje o modelu w nowym pliku, a następnie powróci do modułu Part. Jednocześnie od momentu zapisania pliku na dysku, w pasku tytułowym zostanie wyświetlona ścieŜka dostępu do pliku i jego nazwa. Wskazane jest częste zapisywanie projektu, na przykład za kaŜdym razem przed wejściem do kolejnego modułu.

B.4 Definiowanie materiału W tym rozdziale zostanie zdefiniowany materiał, który później zostanie przypisany bryle. ZałoŜono, Ŝe będzie to stal, materiał liniowo spręŜysty o module Younga wynoszącym 209·103 MPa i współczynniku Poissona równym 0,3. Definiowanie materiału: 1. Kliknąć podwójnie Materials w Model Tree, aby utworzyć nowy materiał. ABAQUS/CAE automatycznie przechodzi do modułu Property i pojawia się okno dialogowe Edit Material 2. W polu Name wpisz nazwę materiału Steel (stal). Korzystając z paska menu poniŜej pola Name, moŜna ustawić szereg znanych właściwości materiału (m.in. mechaniczne, termiczne itd.). Niektóre z pozycji menu zwierają podmenu jak pokazuje to Rysunek B-7 i tak na przykład pod opcją Mechanical rozwija się podmenu Elasticity: Mechanical Elasticity. Po wybraniu dowolnej opcji, pod paskiem menu pojawiają się przypisane tej opcji pola z moŜliwością wprowadzania danych. Figura B-7 Podmenu dostępne pod Mechanical menu.

3. Z menu edytora materiału wybierz Mechanical

Elasticity

Elastic.

ABAQUS/CAE wyświetla formularz danych dla Elastic. 4. Wpisz wartość modułu Younga 209.E3 i współczynnika Poissona 0.3 w odpowiednich polach jak pokazuje to Rysunek B-8. MoŜna uŜyć klawisza [Tab] aby przechodzić między komórkami. Rysunek B-8 Widok na pola do wprowadzania danych dla materiałów spręŜystych (Elastic properties)

5. Kliknij OK, aby opuścić edytor.

B.5 Zdefiniowanie i przydzielenie własności sekcjom. W naszym przypadku zostanie stworzona jednorodna ciągła sekcja i przypisana belce poprzez wskazanie konturu belki (którą wcześniej wykonano w module Part) z obszaru roboczego (viewport). Sekcja ta będzie zawierać właściwości materiału wcześniej zdefiniowanego – stali (Steel)

B.5.1 Zdefiniowanie jednorodnej ciągłej sekcji. Ciągła jednorodna sekcja, jest to najprostsza forma sekcji, którą moŜna zdefiniować w ABAQUS. Definiowanie jednorodnej ciągłej sekcji: 1. W Model Tree, podwójnie kliknąć Section aby utworzyć nową sekcję. Pojawi się okno dialogowe Create Section. 2. W oknie dialogowym Create Section: a. Nadać nazwę sekcji BeamSection. b. W liście Category zaznaczyć opcję Solid c. W liście Type zaznaczyć Homogeneous. d. Kliknąć Continue. Pojawi się okno dialogowe Edit Section. 3. W oknie: a. Zaakceptuj domyślnie wybraną pozycję (Steel) w polu Material . b. Zaakceptuj domyślną wartość 1 w polu Plane stress/strain thickness. c. Kliknij OK.

B.5.2 Przypisanie belce sekcji Sekcja BeamSection musi być przypisana do części. Aby przypisać sekcję belce: 1. W Model Tree rozwinąć gałąź Parts w niej rozwinąć podgałąź Beam klikając " ", W ostatniej rozwiniętej gałęzi Beam kliknąć podwójnie na Section Assignments ABAQUS wyświetla podpowiedzi w pasku Promt. 2. Kliknij w dowolnym miejscu belki aby wskazać region dla którego ma zostać zastosowana sekcja.

ABAQUS podświetla całą belkę. 3. Zatwierdź dokonany wybór przyciskiem Done w Promt. Pojawia się okno Edit Section Assignment z istniejącymi sekcjami. 4. Zaakceptować domyślną pozycje BeamSection jako sekcję i kliknąć OK. ABAQUS przypisał sekcję belce i w związku z tym zmieniła ona kolor na niebieski. Uwaga: •

Gdy przypisujesz sekcje regionowi części, równocześnie przejmuje on własności materiału sekcji.

B.6 ZłoŜenie modelu z części KaŜda tworzona część posiada swój własny układ współrzędnych i jest on niezaleŜny od układów innych części. Model moŜe być zbudowany z wielu części, ale wszystkie je łączy złoŜenie. ZłoŜenie powstaje poprzez ustalenie połoŜenia części wcześniej przygotowanych w jednym wspólnym układzie współrzędnych. Tworząc złoŜenie definiuje się równieŜ wzajemne relacje między częściami. W złoŜeniu nie posługujemy się częściami, tylko ich myślowymi reprezentantami tzw. Part Instance. Part Instances dzielą się na niezaleŜne i zaleŜne. NiezaleŜne Part Instances są osiatkowane oddzielnie, a zaleŜne Part Instances mają siatkę dołączoną z oryginalnej części. Dla naszego przypadku belki stworzymy pojedynczy Part Instance. ABAQUS/CAE umiejscowi początek układu współrzędnych szkicu belki w początku układu współrzędnych który utworzy się po przejściu do modułu Assembly. ZłoŜenie modelu: 1. W Model Tree rozwiń pozycję Assembly. Następnie kliknij podwójnie na Instances w liście poniŜej. ABAQUS/CAE przełączył się do modułu Assembly i pojawiło się okno Create Instance. 2. W oknie dialogowym wybierz pozycje Beam i kliknij OK. ABAQUS/CAE utworzy Instance i wyświetli belkę w izometrii. W przypadku naszego modelu całym złoŜeniem jest tylko sama belka, poniewaŜ model nie zawiera Ŝadnych innych części. W oknie roboczym pojawił się drugi mały układ współrzędnych wskazujący początek globalnego układu współrzędnych. 3. W pasku narzędzi powyŜej okna obszaru roboczego kliknij na ikonę pozwalającego na obrót modelem.

narzędzia

Kiedy przesuniesz kursor nad model, to pojawi się Ŝółty okrąg. 4. Przesuń kursor myszy nad obszar roboczy i kliknij. Narzędzie porozwala na obrót modelu i obejrzenie go z dowolnej strony. MoŜna takŜe kliknąć przycisk Select z pasku Prompt aby wybrać nowy punkt względem którego będzie następował obrót. Kliknij Use Default aby powrócić do domyślnych ustawień (czyli centralnego punktu obszaru roboczego). Wybierz Cancel Procedure z menu pod prawym klawiszem myszy aby opuścić narzędzie. 5. Oprócz powyŜszego, jest jeszcze klika innych dostępnych narzędzi menu View, pozwalających na zmianę widoku (przesuń (pan)

, powiększenie (magnify)

szybkie powiększenie zaznaczonego fragmentu (zoom)

,

, i auto-dopasowanie

(auto-fit) ). Wskazane jest, aby zapoznać się z tymi narzędziami i swobodnie posługiwać się nimi.

B.7 Definiowanie kroków analizy Mamy juŜ stworzoną część, więc teraz moŜna przejść do zdefiniowania kroków (Steps) analizy. Dla naszej belki analiza będzie składać się z dwóch kroków: • •

Kroku inicjującego, w którym opiszemy warunek brzegowy na jednym z końców belki. Głównego kroku analizy, w którym zostanie przyłoŜone obciąŜenie – nacisk na górną powierzchni belki.

ABAQUS/CAE generuje krok inicjujący (Initial) automatycznie, ale mimo to uŜytkownik musi stworzyć swój własny krok analizy

B.7.1 Tworzenie kroku analizy Utwórz krok ogólny statyczny, który będzie kolejnym po kroku inicjującym. Aby utworzyć „general, static” krok analizy, naleŜy: 1. W Model Tree kliknij podwójnie Steps aby utworzyć krok analizy. ABAQUS/CAE przełączy się do modułu Step. Pojawi się okno Create Step z listą dostępnych typów procedur. Domyślnie nowy krok nazywa się Step-1. Procedury z typu General są to takie, które pozwalają przeanalizować odpowiedzi układu: liniowe i nieliniowe. 2. W polu Name wpisz nazwę kroku Beamload.

3. W liście dostępnych procedur wybierz Static, General i kliknij Continue. Pojawiło się okno Edit Step z domyślnymi ustawieniami dla tego typu procedury. 4. W zakładce Basic, w polu Description wpisz Load the top of the beam. 5. Kliknij na zakładkę Incrementation aby przejrzeć i zaakceptować domyślne ustawienia. 6. Kliknij zakładkę Other aby przejrzeć i zaakceptować domyślne ustawienia. 7. Kliknij OK aby utworzyć nowy krok i wyjść z okna Edit Step.

B.7.2 ZaŜądanie danych wyjściowych Podczas obliczeń ABAQUS/Standard lub ABAQUS/Explicite zapisują wyniki do bazy wyników (output database) Dla kaŜdego kroku, który został utworzony moŜna uŜyć narzędzi: Field Output Requests Manager (zakres Ŝądanych danych wjściowych) i History Output Requests Manager w celu: • • • •

Wybrania obszaru, dla którego ABAQUS ma wygenerować wyniki. Określenia zmiennych dla których ABAQUS ma utworzyć baze wyników. Wyznaczenia punktów w modelu, dla których ABAQUS będzie generował dane. Zmiany częstotliwości z jaką ABAQUS będzie zapisywał wyniki do bazy output database.

Gdy tworzymy krok, ABAQUS /CAE generuje domyślną dane wyjściowe dla danego. Dla naszej belki zostanie przeprowadzone prosta analiza i w związku z tym naleŜy zaakceptować domyślna konfigurację. Badanie wyników analizy (output request): 1. W Model Tree kliknij prawym klawiszem myszy na pozycji Field Output Requests i z menu które pojawiło się wybierz Manager. ABAQUS/CAE wyświetli okno Field Output Requests Manager. MenadŜer wyświetli alfabetycznie uporządkowaną listę istniejących Ŝądań danych wyjściowych. Pozwala on równieŜ na ich edycję, aktywację i dezaktywację itp. 2. Przeglądnij w oknie domyślne ustawienia dla danych wyjściowych dla kroku Static, General nazwanego Beamload. Kliknij w tabeli komórkę Created; komórka zostanie podświetlona, a poniŜej listy Ŝądań wyświetlą się informacje związane z tą komórką: • • •

Typ procedury analizy. Lista zmiennych dla których zostaną zapisane dane wyjściowe. Status.

3. Po prawej stronie okna Field Output Requests Manager, kliknij Edit aby zobaczyć więcej szczegółowych informacji. W oknie edytora, w polu Output Variables są wypisane wszystkie zmienne dla których zostaną wygenerowane wyniki. Jeśli zostaną wprowadzone jakieś zmiany, zawsze moŜna powrócić do ustawień domyślnych klikając guzik Preselected defaults. 4. Kliknij strzałkę przy nazwie zmiennej, aby rozwinąć szczegółową listę zmiennych. Czarny znak na białym tle przy nazwie zmiennej oznacza, Ŝe zmienna ta zostanie uŜyta. Czarny znak na szarym tle oznacza, Ŝe zostaną uŜyte tylko niektóre zmienne z tej kategorii. 5. Kliknij Cancel aby wyjść z edytora bez zatwierdzenia dokonanych zmian. 6. Kliknij Dismiss aby zamknąć Field Output Requests Manager. Zanotuj: Jaka jest róŜnica pomiędzy Dismiss a Cancel? Przycisk Dismiss pojawia się w oknach dialogowych, w których nie ma moŜliwości modyfikacji. Na przykład Field Output Requests Manager pozwala tylko przeglądać pozycje w liście output requests, ale Ŝeby je modyfikować musimy uŜyć edytora, który pojawia się jako kolejne okno dialogowe. Klikając klawisz Dismiss po prostu zamykamy Field Output Requests Manager. Natomiast uŜywając klawisza Cancel opuszczamy okno dialogowe bez zapisania zmian które zostały dokonane.

B.8 Zastosowanie warunków brzegowych i przyłoŜenie obciąŜenia. Przy opisie warunków brzegowych i obciąŜeń naleŜy uwzględnić, Ŝe są one przypisane danym krokom analizy, stąd naleŜy je aktywować dla kaŜdego kroku. W naszym modelu mamy juŜ utworzone kroki analizy, więc moŜna zacząć definiować: •

•

Warunek brzegowy, jakim będzie utwierdzenie belki, które ogranicza ruch jednego końca w kierunkach X-, Y- i Z-; ten warunek brzegowy stosuje się przy kroku inicjującym (Initial Step). ObciąŜenie równomiernie rozłoŜone przyłoŜone na górną powierzchnię belki.

B.8.1 Utworzenie warunku brzegowego na jednym z końców belki Stwórz warunek brzegowy dla jednego z końców belki, który opisuje ograniczenie jej poprzez utwierdzenie. Aby zastosować warunek brzegowy na końcu belki: 1. W Model Tree kliknij podwójnie pozycję BCs.

ABAQUS/CAE przełączy się do modułu Load i pojawi się okno dialogowe Create Boundary Condition. 2. W oknie Create Boundary Condition: a. Nazwij warunek brzegowy Fixed. b. Z listy kroków (Step:) wybierz Initial. Będzie to krok, dla którego zostanie przypisany warunek bregowy. c. W liście Category wybierz guzik Mechanical. d. W liście Types for Selected Step wybierz Symmetry/Antisymmetry/Encastre i kliknij Continue. ABAQUS/CAE wyświetla w pasku poniŜej obszaru roboczego wskazówki jak przejść przez procedurę. 3. Utwierdzisz lewy koniec belki, jak pokazuje to Rysunek B-9. Rysunek B–9 Zaznaczenie regionu dla którego zostanie przypisany warunek brzegowy.

Gdy kursor znajduje się nad regionami, które przysłaniają się, ABAQUS/CAE domyślnie podświetla ten, który znajduje się „bliŜej” ekranu. Aby zaznaczyć ścianę belki po lewej stronie, bez zmieniania widoku, naleŜy kierować się następującymi wskazówkami: a. Z paska Prompt poniŜej obszaru roboczego naleŜy kliknąć ikonę

.

b. Pojawia się okno Options a w nim naleŜy odznaczyć ikonę tak, Ŝeby tło zrobiło się z białego szare. c. Ustal połoŜenie kursora nad powierzchnia, która chcesz zaznaczyć. Kiedy zatrzyma się kursor, ABAQUS/CAE podświetli wszystkie ściany bryły które zachodzą na siebie. Obok kursora pojawią się trzykropki (…), które

informują Ŝe ABAQUS nie jest w stanie jednoznacznie określić którą powierzchnię chcemy wybrać. d. Kliknij lewym klawiszem myszy i zaakceptuj podświetlone powierzchnie. ABAQUS/CAE wyświetli w pasku Prompt przyciski Next, Previous, i OK. e. Klikaj Next lub Previous do momentu, gdy zostanie podświetlona na czerwono ściana, dla której mają zostać przypisane warunki brzegowe. f. Kliknij OK aby zatwierdzić wybór. 4. Kliknij Done w pasku Prompt aby zatwierdzić wybór. Zmiany w oknie Options wrócą do swoich poprzednich domyślnych ustawień Pojawia się okno dialogowe Edit Boundary Condition. 5. W oknie dialogowym: a. Zaznacz ENCASTRE (U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3=0). b. Kliknij OK aby utworzyć warunek brzegowy i opuścić okno dialogowe. ABAQUS/CAE wyświetli strzałki na rogach i środkach krawędzi, którym zostały odebrane wszystkie stopnie swobody. Pojedyncza strzałka przy punkcie oznacza, Ŝe zostało zablokowane przesunięcie, a dwie strzałki oznaczają, Ŝe został zablokowany obrót. Opcja ENCASTRE blokuje wszystkie sześć stopni swobody. 6. W Model Tree kliknij prawym klawiszem na pozycji BCs i wybierz z menu Manager. ABAQUS/CAE wyświetli Boundary Condition Manager. MenadŜer pokazuje, Ŝe został utworzony warunek brzegowy (Created) w kroku Initial i Ŝe w kolejnym kroku Beamload równieŜ będzie aktywny (Propagated). 7. Kliknij Dismiss aby zamknąć Boundary Condition Manager.

B.8.2 PrzyłoŜenie obciąŜenia do na górną powierzchnię belki. Mamy juŜ zdefiniowane utwierdzenie na jednym z końców belki, wiec teraz zostanie przyłoŜone obciąŜenie równomiernie rozłoŜone na górną powierzchnię belki. ObciąŜenie zostanie zdefiniowane w kroku Beamload, który wcześniej był juŜ utworzony. Aby przyłoŜyć obciąŜenie do belki: 1. W Model Tree, kliknij podwójnie pozycję Loads. Pojawia się okno dialogowe Create Load. 2. W oknie dialogowym Create Load:

a. W polu Name wpisz Pressure. b. Z listy kroków (Step:) wybierz Beamload – będzie to krok dla którego zostanie zdefiniowane obciąŜenie. c. W liście Category wybierz Mechanical. d. W liście Types for Selected Step, zaznacz Pressure i kliknij Continue. ABAQUS/CAE wyświetla w pasku Prompt poniŜej obszaru roboczego wskazówki jak przejść przez procedurę. 3. W obszarze roboczym wybierz kursorem myszy górną powierzchnię belki, jako tą do której zostanie przyłoŜone obciąŜenie. Wybrana powierzchnia zostanie pokryta czerwoną siatką jak pokazuje to Rysunek B-10. Rysunek B–10 Zaznaczony region do którego zostanie przyłoŜone obciąŜenie.

4. W pasku Prompt kliknij Done w celu zatwierdzenia dokonanego wyboru powierzchni. Pojawia się okno dialogowe Edit Load. 5. W oknie dialogowym: a. Wprowadź w polu Magnitude wartość 0.5. b. Zaakceptuj domyślne ustawienia opcji Amplitude. c. Kliknij OK aby zatwierdzić i opuścić okno dialogowe. ABAQUS/CAE wyświetli fioletowe strzałki skierowane grotem do powierzchni dla której przyłoŜono obciąŜenie. 6. Wejdź do Load Manager i sprawdź czy obciąŜenie zostało stworzone (Created) w kroku Beamload. 7. Kliknij Dismiss aby wyjść z Load Manager.

B.9 NałoŜenie siatki na model W tym rozdziale zostanie utworzona siatka MES (siatka elementów skończonych). Moduł Mesh słuŜy do zarządzania podziałem na elementy skończone. W module tym definiuje się rodzaj siatki, rodzaj elementów skończonych, ilość elementów, miejscowe zagęszczenia siatki itp. ABAQUS/CAE rozpoczyna prace w module Mesh z domyślnymi ustawieniami. W przypadku gdyby ABAQUS/CAE nie mógł wykonać siatki z domyślnymi ustawieniami bez ingerencji uŜytkownika, wtedy model zmieni kolor na pomarańczowy. PoniewaŜ, ABAQUS/CAE nie obsługuje mesh’owania (dzielenia na elementy skończone) części będących w złoŜeniu, naleŜy kaŜdą część mesh’ować oddzielnie.

B.9.1 Zdefiniowanie parametrów oczka (mesh controls) W tym rozdziale uŜyjemy okna dialogowego Mesh Controls do zdefiniowania siatki i jej elementów. Aby przypisać mesh controls: 1. W Model Tree rozwiń Parts, następnie pod nią pozycję Beam i podwójnie kliknij Mesh w liście poniŜej. ABAQUS/CAE przełączy się do modułu Mesh. Funkcje modułu Mesh dostępne są z głównego paska menu lub z grupy ikon które wyświetlą się po przejściu do tego modułu. 2. Z głównego paska menu wybierz Mesh

Controls.

Pojawi się okno dialogowe Mesh Controls. ABAQUS/CAE zmieni kolor modelu w zaleŜności od techniki siatkowania. ABAQUS/CAE uŜyje siatki strukturalnej i wyświetli model w kolorze zielonym. 3. W oknie dialogowym dla Element Shape pozostaw wartość domyślną Hex. 4. Dla Technique pozostaw zaznaczenie Structured. 5. Kliknij OK aby zaakceptować wybrane opcje i opuścić okno dialogowe. ABAQUS/CAE uŜyje strukturalnego siatkowania, aby stworzyć siatkę elementów sześciennych.

B.9.2 Zdefiniowanie typu elementu. W tym rozdziale zostanie uŜyte okno dialogowe Element Type do przypisania modelowi indywidualnego typu elementu. Zdefiniowanie typu elementu: 1. Z głównego paska menu wybierz Mesh

Element Type.

Pojawia się okno dialogowe Element Type. 2. W oknie dialogowym zaakceptuj podane poniŜej domyślne ustawienia: • Dla Element Library ustaw Standard. • Dla Geometric Order ustaw Linear. • Dla Family 3D ustaw Stress. 3. W dolnej części okna dialogowego przejrzyj ustawienia kształtu elementu. Na samym dole okna dialogowego znajduje się krótki opis utworzonego elementu. PoniewaŜ model jest trójwymiarowy, mamy moŜliwość uŜycia trzech trójwymiarowych rodzajów elementów: Hex – sześciennych, Wedge – graniastosłupów o podstawie trójkąta, Tet – czterościennych. 4. Kliknij zakładkę Hex i zaznacz Incompatible modes z listy Element Controls. W dolnej części okna dialogowego pojawia się opis wybranego typu elementu i jego skrócony zapis w postaci kodu C3D8I. ABAQUS/CAE przypisze ten rodzaj elementu do modelu. 5. Kliknij OK aby zatwierdzić i opuścić okno dialogowe.

B.9.3 Creating the mesh Podstawowe siatkowanie (meshing) jest operacją dwuetapową: określenie przybliŜonego rozmiaru elementu skończonego dla całej części, poprzez określenie przybliŜonej liczby punktów węzłowych wzdłuŜ krawędzi, a następnie zbudowanie na nich siatki. Dla naszego modelu zostaną uŜyte domyślne ustawienia i siatka zostanie zbudowana z sześciennych elementów. Aby zbudować siatkę: 1. Z głównego paska menu wybierz Seed

Part .

Pojawia się okno dialogowe Global Seeds. Wyświetlana jest domyślna wartość odległości między punktami węzłowymi według której zostanie zbudowana siatka.

2. W oknie dialogowym w pozycji Approximate global size wprowadź wartość 10 w celu określenia przybliŜonego rozmiaru elementu (odległości między punktami węzłowymi) i kliknij OK. ABAQUS/CAE zastosuje powyŜsze ustawienia do modelu i zobrazuje to jak pokazuje Rysunek B-11. MoŜna równieŜ zwiększyć udział uŜytkownika w tworzeniu punktów węzłowych, poprzez wybieranie kaŜdej oddzielnie. Rysunek B–11 Rozkład punktów węzłowych.

3. Z głównego paska menu wybierz Mesh Part aby nałoŜyć zdefiniowaną w poprzednich oknach dialogowych siatkę. 4. W pasku zachęty Prompt kliknij Yes aby potwierdzić chęć nałoŜenia siatki. ABAQUS/CAE utworzy siatkę na modelu i wyświetli rezultat operacji, jak pokazuje to Rysunek B-12.

Rysunek B–12 Gotowa siatka.

B.10 Utworzenie zadania (Job) i przesłanie do analizy W chwili obecnej mamy juŜ skonfigurowaną procedurę analizy modelu. Następnym krokiem będzie przygotowanie zadania, które zostanie przesłane do analizy. Aby utworzyć zadanie i przesłać do analizy: 1. W Model Tree kliknij podwójnie pozycje Jobs aby utworzyć zadanie. ABAQUS/CAE przełącza się do modułu Job i pojawia się okno dialogowe Create Job z listą modeli, dla których moŜna utworzyć zadanie. 2. Aby nazwać nowe zadanie w polu Name wpisz Deform. 3. Kliknij Continue aby ABAQUS/CAE utworzył zadanie. Pojawia się okno dialogowe Edit Job. 4. W polu Description podajesz krótki opis zadania Cantilever beam tutorial. 5. Przeglądnij zakładki bieŜącego okna dialogowego w celu zapoznania się z domyślnymi ustawieniami i kliknij OK, aby zaakceptować ustawienia i opuścić edytor. 6. Odszukaj w Model Tree podgałąź Deform, która znajduje się pod pozycją Jobs i kliknij na niej prawym klawiszem myszy, a następnie z menu które się pojawiło wybierz Submit w celu przesłania zadania do analizy.

Po przesłaniu zadania do analizy, w Model Tree obok pod pozycją Jobs, obok nazwy zadania zaczną pojawiać się informacje w jakim stanie znajduje się zadanie. MoŜliwe do wyświetlenia jest kilka rodzajów statusów zadania: • • •

Submitted pokazuje się gdy tworzy się plik wejściowy do analizy. Running gdy ABAQUS przeprowadza analizę modelu. Completed gdy analiza modelu jest kompletna i wyniki zapisane są do bazy wyników. • Aborted jeŜeli ABAQUS/CAE napotka problemy w pliku wyjściowym lub podczas analizy. W przypadku pojawienia się tego statusu, ABAQUS/CAE wyświetli raport o problemie w pasku komunikatów u dołu ekranu (tzw. Massage Area). 7. Kiedy zadanie zostanie pomyślnie poddane analizie, program jest w stanie przedstawić jej wyniki. Aby je obejrzeć naleŜy przejść do modułu Visualization. W tym celu naleŜy w Model Tree kliknąć prawym klawiszem myszy na nazwę zadania Deform (podobnie jak w przypadku polecenia Submit) i wybrać z menu które się wyświetliło pozycję Results. ABAQUS/CAE przełączy się do modułu Visualization. Będąc w module Visualization ABAQUS/CAE otwiera bazę wyników zadania i przedstawia je w róŜnorakich formach graficznych, a takŜe w postaci stabelaryzowanej (w zaleŜności od ustawień modułu).

B.11 Przeglądanie wyników analizy. UŜywasz modułu Visualization aby wczytać i obejrzeć bazę wyników, którą ABAQUS/CAE wygenerował podczas analizy. PoniewaŜ nasze zadanie zostało nazwane Deform, to równieŜ baza wyników otrzymała taką nazwę Deform.odb Kiedy otwierasz bazę wyników, ABAQUS/CAE wyświetla szybki podgląd kształtu zdeformowanej obciąŜeniami części. Dla naszego przypadku zrobimy przegląd kilku widoków obciąŜonej belki: niezdeformowanej, zdeformowanej i warstwic rozkładu napręŜeń. Aby obejrzeć wyniki analizy: 1. Po wybraniu Results z Model Tree, ABAQUS/CAE uruchamia moduł Visualization, otwiera bazę wyników Deform.odb i wyświetla szybki szkic modelu, jak pokazuje to Rysunek B-13

Rysunek B–13 Szybki szkic modelu.

W tabliczce rysunkowej zawarte są następujące informacje: • • • •

Opis zadania Nazwa bazy wyników, z której ABAQUS/CAE wczytuje dane. Wersję ABAQUS/Standard lub ABAQUS/Explicite która została uŜyta do wygenerowania bazy wyników. Data wygenerowania bazy wyników lub jej ostatniej modyfikacji.

W bloku zmiennych wewnętrznych modelu znajduje się, tzw. blok stanu (state block): • • • • •

Nazwa kroku i jego opis. Aktualny przyrost w danym kroku (increment). BieŜąca wartość czasu kroku. W lewym dolnym rogu rzutni znajduje się symbol globalnego układu współrzędnych modelu. Kiedy jest włączony widok zdeformowanej części, moduł wyświetla współczynnik deformacji (Deformation Scale Factor). Dla analizy w zakresie małych odkształceń, wartości przemieszczeń będą automatycznie skalowane, aby zapewnić przejrzystość prezentowanej deformacji.

Domyślnie ABAQUS/CAE wyświetla szkic ostatniej ramki analizy. Przyciski, które pozwalają wybrać która z ramek analizy wyników ma zostać wykreślona, znajdują się w pasku Prompt. 2. Z głównego paska menu wybierz Plot modelu przed deformacją.

Undeformed Shape aby wyświetlić widok

Kolor modelu zmieni się na zielony, co oznacza Ŝe program wykreślił model przed odkształceniem, ale juŜ z nałoŜoną siatką. Nie naleŜy mylić z szybkim szkicem, który przedstawia jedynie kontur modelu. 3. Z głównego paska menu wybierz Plot modelu po odkształceniu.

Deformed Shape aby wyświetlić kształt

4. Kliknij narzędzie auto-dopasowanie (auto-fit) aby zmienić jego skalę i dopasować do obszaru roboczego jak pokazuje to Rysunek B-14. Rysunek B–14 Wykreślony kształt odkształconego modelu.

5. Z głównego paska menu wybierz Plot Contours aby wyświetlić kolorowe warstwice przedstawiające rozkład napręŜeń zredukowanych (von Mises'a), jak pokazuje to Rysunek B-15.

Figure B–15 Warstwice napręŜeń zredukowanych (von Mises'a),

6. Kliknij przycisk Contour Options po prawej stronie pasku Prompt aby przejść do opcji bieŜącego widoku. Pojawiło się okno dialogowe Contour Plot Options. MoŜesz uŜywać tego okna dialogowego na przykład w celu włączenia widoku węzłów, zmiany współczynnika skali dla odkształconego modelu. Opcje do których mamy w nim dostęp odpowiadają graficzną reprezentację wyników analizy. Z kolei jeśli chcemy zmienić główne opcje kreślenia wyników analizy, jak np. włączenie lub wyłączenie legendy, naleŜy wybrać z głównego paska menu Viewport Viewport Annotation Options. 7. Kliknij Cancel aby zamknąć okno dialogowe Contour Plot Options. 8. JeŜeli chcemy zobaczyć graficzną reprezentację wyników innych niŜ domyślne (w tym przypadku napręŜenia zredukowane Mises’a) naleŜy w głównym pasku menu wybrać Result Field Output aby sprawdzić których zmiennych ABAQUS/CAE wygenerował wyniki gotowe do wyświetlenia. 9. Kliknij Cancel aby opuścić okno dialogowe Field Output.