abaqus轴孔接触

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ABAQUS/CAE 典型例题
我们将通过 ABAQUS/CAE 完成右图的建模及分析过程。
首先我们创建几何体
一、创建基本特征：
    1、首先运行 ABAQUS/CAE，在出现的对话框内
选择 Create Model Database。
    2、从 Module 列表中选择 Part，进入 Part 模块
    3、选择 Part→ Create 来创建一个新的部件。在
提示区域会出现这样一个信息。
    4、CAE 弹出一个如右图的对话框。将这个部件
命名为 Hinge-hole，确认 Modeling Space、Type 和 Base
Feature 的选项如右图。
    5、输入 0.3 作为 Approximate size 的值。点击
Continue。ABAQUS/CAE 初始化草图，并显示格子。
６、在工具栏选择 Create Lines: Rectangle(4 Lines)
，在提示栏出现如下的提示后，
输入（0.02,0.02）和（-0.02,-0.02），然后点击３键鼠标的
中键（或滚珠）。
７、在提示框点击 OK 按钮。CAE 弹出
Edit Basic Extrusion 对话框。
８、输入 0.04 作为 Depth 的数值，点击
OK 按钮。
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二、在基本特征上加个轮缘
１、在主菜单上选择 Shape→ Solid→ Extrude。
２、选择六面体的前表面，点击左键。
３、选择如下图所示的边，点击左键。
４、如右上图那样利 用图标创建三条线段。
５、在工具栏中选择 Create Arc: Center and 2 Endpoints
６、移动鼠标到(0.04,0.0)，圆心，点击左键，然后将鼠标移到(0.04,0.02)再次点击鼠标左键，从已
画好区域的外面将鼠标移到(0.04,-0.02)，这时你可以看到在这两个点之间出现一个半圆，点击左键完成这
个半圆。
７、在工具栏选择 Create Circle: Center and Perimeter
８、将鼠标移动到(0.04,0.0)点击左键，然后将鼠标移动到(0.05,0.0)点击左键。
９、从主菜单选择 Add→ Dimension→ Radial，为刚完成的圆标注尺寸。
10、选择工具栏的 Edit Dimension Value 图标
    11、选择圆的尺寸(0.01)点击左键，在提示栏输入 0.012，按回车。再次点击 Edit Dimension Value，
退出该操作。
12、点击提示栏上的 Done 按钮。
13、在 CAE 弹出的 Edit Extrusion 对话框内输入 0.02 作为深度的值。CAE 以一个箭头表示拉伸的
方向，点击 Clip 可改变这个方向。点击 OK，完成操作。
三、创建润滑孔
１、进入 Sketch 模块，从主菜单选择 Sketch→ Create，
命名为 Hole，设置 0.2 为 Approximate Size 的值，点击 Continue。
２、创建一个圆心在(0,0)，半径为 0.003 的圆，然后点击
Done，完成这一步骤。
３、回到 Part 模块，在 Part 下拉菜单中选择 Hinge-hole。
４、在主菜单中选择 Tools→ Datum，按右图所示选择对
话框内的选项，点击 Apply。
５、选择轮缘上的一条边，见下图，参数的值是从 0 到１，
如果，箭头和图中所示一样就输入 0.25，敲回车，否则就输入
0.75。ABAQUS/CAE 在这条边的 1/4 处上创建一个点。
６、创建一个基线，在 Create Datum 对话框内选择 Axis，
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在 Method 选项中选择 2 Points，点击 Apply。选择圆的中心点和刚才创建的基点，ABAQUS/CAE 将创建
如右上图所示的基线。
７、在 Create Datum 对话框内选择 Plane，在 Method 中选择 Point and normal，点击 OK，选择
刚才创建的基点和基线。你的模型将如左下图所示。
８、从主菜单中选择 Shape→ Cut→ Extrude，选择创建的基准面和右上图所示的边，点击左键。
９、从主菜单中选择 Add→ Sketch，选择 hole 然后点击 OK，在提示栏中点击 Translate
通过下面两步将 Hole 移到最终位置。
A：先点击 hole 的圆心，然后点击创建的基点，圆心就移动到了以基点上。
B：点击工具拦中的 Edit  Vertex  Location ，然后点击移动后的圆心（基点），点击提示拦的
Done，再点击提示拦中随后出现的 Translate 按钮，输入(0,0)和(0,0.01)敲回车，最后点击 Done。
10、在 Edit Cut Extrusion 对话框中选择 Blind 作为 Type 的选项，0.015 作为深度，如果需要可
以选择 Flip 改变箭头的方向，然后点击 OK。
四、创建不含润滑孔的铰链
１、从主菜单选择 Part→ Copy→ Hinge-hole，命名新的部件为 Hinge-solid，点击 OK。
２、在 Part 下拉菜单中选中 Hinge-Soild，从工具栏里选择 Delete Feature 选中创建的基点，
点击提示栏里的 Yes，删除基点和他的子特征。
五、创建一个刚体销钉
１、从主菜单里选择 Part→ Create，命名为 Pin，选择
Modeling Space 为 3D, 类型为 Analytical rigid，选择
Revolved shell 为基本的特征，输入 0.2 作为
Approximate size 的值，然后点击 Continue。
２、从工具栏选择 Create Lines: Connected 创建一条
从(0.012,0.03)到(0.012,-0.03)的直线，然后点击 Done，退
出草图。
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３、从主菜单中，选择 Tools→ Reference Point，
选择销钉周线顶部的点。保存模型数据为 hinge.cae。
接下来我们将为建立好的几何模型添加材料，并将其组装起来。
一、创建材料
１、进入 Property 模块，在主菜单中选择 Material→ Create 来创建一个新的材料。
２、在 Edit Material 对话框，命名这个材料为 Steel，选择 Mechanical→ Elasticity→ Elastic，
在杨氏模量中输入 209.E9，输入 0.3 作为泊松比。点击 OK，退出材料编辑。
    3、从主菜单中选择 Section→ Create，在 Create Section 对话框中定义这个区域为 SoildSection，
在 Category 选项中接受 Soild 作为默认的选择，在 Type 选项中接受 Homogeneous 作为默认的选择，
点击 Continue。
   4、在出现的 Edit  Section 对话框中选择 Steel 作为材料，接受 1 作为 Plane  stress/strain
thickness，并点击 OK。
    5、在 Part 中选择 Hinge-hole，从主菜单中选择 Assign→ Section，选择整个 Part，ABAQUS 将
会把你选择的区域高亮化，在对话栏点击 Done，在出现的 Assign Section 对话框中点击 OK。
    6、重复第五步，为 Hinge-soild 分配材料。
二、部件组装
    1、进入 Assembly 模块，从主菜单中选择 Instance→ Create，在 Create Instance 对话框中选
择 Hinge-hole，点击 Apply。
    2、在 Create  Instance 对话框中选择 Hinge-soild，选中 Auto-offset  from  other
instances，点击 OK。
    3、从主菜单中，选择 Constraint→ Face  to Face，选择左下图所示的表面，再选择如右下图的表
面，点击 Flip，如果两个箭头同向，点击 OK，在提示栏输入 0.04，敲回车。
    4、从主菜单中选择 Constraint→ Coaxial，先选择如左下图所示的孔，再选择如右下图所示的孔，
点击 Flip 如果箭头如右下图所示，点击 OK。
    5、从主菜单中选择 Constraint→ Edge to Edge，选择如左下图所示的边，再选择如右下图所示的
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边，点击 Flip 如果箭头如右下图所示，点击 OK。完成铰链的组装。
    6、从主菜单中选择 Instance→ Create，选择 Pin，点击 OK。
7、从主菜单中选择 Constraint→ Coaxial，选择 Pine 和铰链中的孔，如果需要点击 Flip，点击 OK。
显示如左下图所示。
    8、从主菜单中选择 Instance→ Translate，选择 Pine，点击 Done，在 CAE 警告信息栏中点击 Yes。
在提示栏输入(0,0,0)和(0,0,0.02)，敲回车。在提示栏点击 OK。最终的构形如右上图显示。
接下来，我们定义分析步，接触，边界条件以及加载。
一、定义分析步。
    1、进入 Step 模块，从主菜单中选择 Step→ Create，命名这个分析步为 Contact，接受默认的 Static,
General，点击 Continue。在出现的 Edit Step 对话框中，接受所有默认选择，并点击 OK，创建一个分
析步。
    2、重复上一步，创建一个分析步，命名为 Load，在 Edit  Step 对话框中，进入 Incrementation 子
选项，输入 0.1 为 Initial Increment Size。点击 OK，完成分析步的创建。
    3、为输出结果创建几何集，在主菜单选择 Tools→ Set→ Create，命名这个几何集为 ndisp-output，
点击 Continue。选择如左下图所示的点。点击 Done，完成该步骤。
Select this
edge
Select this
face
Select these vertices
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4、采用相同的技术，定义右上图所选的面为 fixed-face-output，所选的边为 hole-output。
    5、从主菜单中选择 Output→ Field  Output  Requests→ Manager，从出现的对话框中选择
F-output-1，点击 Edit，删除变量 PE，PEEQ 和 PEMAG，删除选择 Forces/Reactions，点击 OK，
点击 Dismiss 退出 Field Output Requests Manager。
    6、从主菜单中选择 Output→ History  Output  Requests→ Manager，从出现的对话框中选择
H-output-1，点击 Edit，在 Domain 中选择 Set  name，并选择 ndisp-output，去掉 Energy 选项，
输入 U1，U2，U3。点击 OK。
    7、创建新的历史输出，为 Fixed-face-output 输出变量 RF1，为 Hole-output 输出变量 S11，MISES
和 E11。点击 Dismiss，退出 History Output Requests Manager。
    8、从主菜单中选择 Tools→ Set→ Create，命名为 Monitor，点击 Continue，选择 ndisp-output
集中为于 Hinge-Soild 上的点，点击 Done，完成几何集的创建。
    9、从主菜单中选择 Output→ DOF Monitor，选中 Monitor a degree of freedom throughout
the analysis，在 Point region 选择 Monitor，在 Degree of freedom 中输入 1，点击 OK。
二、定义表面和相互作用
    1、进入 Interaction 模块，选择 View→ Assembly Display Options，在 Assembly Display
Options 对话框中点击 Instance，点击 Hinge-hole-1 和 Hinge-solid-1，最后点击 Apply。
ABAQUS/CAE 只显示 Pin 部件。
    2、从主菜单中选择 Tools→ Surface→ Create，命名这个表面为 Pin，点击 Continue，选择销钉外
表面，点击提示栏内的 Done，在销钉上出现两箭头，选择 Magenta 作为销钉表面的法向。
    3、采用第一步的方法，只显示 Hinge-hole-1。从主菜单中选择 Tools→ Surface→
Create，命名这个表面为 Flange-h，点击 Continue，选择如左下图的表面。采用同样的技术创建一个叫
Inside-h 的表面，如右下图。
    4、只显示 Hinge-soild-1，创建和 Flange-h 表面紧靠在一起的表面，命名为 Flange-s。同样创建一
个表面，命名为 Inside-s，该表面和 Inside-h 通过 pin 连接在一起。
三、定义模型各部分之间的接触
    1、从主菜单选择 Interaction→ Property→ Create，在出现的对话框中命名其为 NoFric，接受
Contact 作为默认选择，点击 Continue。在后出现的 Edit  Contact  Property 对话框中，选择
Mechanical→ Tangential  Behavior ， 接 受 默 认 的 选 择 ， 然 后 选 择 Mechanical→ Normal
Behavior，接受默认的选择，点击 OK。
   2、从主菜单中选择 Interaction→ Manager，然后点击 Create，在出现的对话框中，命名其为
Hingepin-hole，接受默认选择，点击 Continue。在提示栏的右下角点击 Surface，在 Region Selection
对话框中选择 Pin 作为主表面，点击 Continue。采用同样技术，选取 Inside-h 作为从表面，点击 Continue。
观察出来的对话框，并接受默认的选择，点击 OK。
    3、采用相同的技术定义一个相互作用为 Hingepin-soild，用 pin 作为主表面，Inside-s 作为从表面，
NoFric 为相互作用的特性。创建一个 Flanges 的相互作用，用 Flange-h 作为主表面，Flange-s 作为从表
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面。然后点击 Dismiss 退出 Interaction Manager。
四、定义边界条件
    1、进入 Load 模块，从主菜单中选择 BC→ Manager，在 Boundary Condition Manager 中点
击 Create，在出现的 Create Boundary Condition 对话框中，命名这个边界条件为 Fixed，接受默认
的选择，点击 Continue，在出现的 Region Selection 对话框中选择 Fixed-face-output，点击 Continue，
在出现的 Edit Boundary Conditions 对话框中选中 Encastre，点击 OK。
   2、在 Boundary  Condition  Manager 中点击 Create，命名这个边界条件为 NoSlip，选择
Displacement/Rotation，点击 Continue。选择 pin 的刚体参考点，点击 Done，在 Edit Boundary
Conditions 对话框中选中所有选项，点击 OK。
3、在 Boundary Condition Manager 中，选中下图所示，点击 Edit，去掉 U1 和 UR2 的选择，
点击 OK，可以注意到，在 Load 步时，NoSlip 的状态变为 Modified。
    4、继续创建一个叫 Constrain 的边界条件，选择 Displacement/Rotation，选择我们前面定义的
Monitor，约束它在 1,2,3 三个方向的平动。按照 3 步中的办法，在 Load 分析步，释放 1 方向的约束。完
成所有后，退出 Boundary Condition Manager。
五、施加载荷
    1、从工具栏中选择 Create Load 按钮，在对话框中，
命名这个载荷为 Pressure，接受以 Load 作为载荷施加的分
析步，选择载荷类型为 Pressure，点击 Continue。
    2、选择右图的底面，点击 Done，在对话框中，输入
-1.E6，接受默认的选择，点击 OK。
下面我们对该模型进行网格的划分
    1、进入 Mesh 模块，从主菜单选择 Tools→ Partition，在 Create Partition 对话框中，选择 Cell，
选择 Extend face 作为技术，点击 Apply。选择整个 Hinge-soild-1，选择左下图的面，点击提示栏中的
Create Partition 按钮。CAE 形成如右下图所示图形。
    2、同第一步，先将 Hinge-hole 分成两个部分。
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3、从 Create Partition 对话框中，选择 Cell,选择
Define cutting plane,点击 Apply,选择整个 Hinge-hole,
点击 Done ，在提示栏选择 3 Points，选择如右图的三点,
点击 Create Partition 按钮，CAE 将整个 hinge-hole 分
为 3 块。
4、采用 Define cutting plane 将 hinge-hole 分成
如左下图的数个部分（用 3 Points）。
5、再采用上面相同的技术将突起的底部分割成 2 个部
分，最终结果如右下图所示。
    6、从主菜单选择 Mesh→ Controls，选中除了销钉以外的所有部分，点击 Done，在对话框内接受默
认的选项，点击 OK。
    7、从主菜单选择 Mesh→ Element Type，用相同的技术选中除了销钉以外的所有部分，点击 Done，
在对话框中，接受所有的默认选择，点击 OK。
    8、从主菜单选择 Seed→ Instance，选中 2 个铰链，点击 Done，在提示栏中输入 0.004，敲回车，
点击 Done。
    9、从主菜单选择 Mesh→ Instance，选中 2 个铰链，点击 Done。CAE 将为铰链划分网格。
最后我们对模型进行分析，并可视化结果
一、建立任务
    1、进入 Job 模块，从主菜单选择 Job→ Create，命名其为 pullhinge，点击 Continue，接受所有的
默认选择，点击 OK。
    2、从主菜单选择 Job→ Manager，在 Job Manager 中点击 Submit 提交任务，点击 Monitor
来观察分析的进程。
    3、分析结束后，点击 Results，对结果进行可视化。
二、可视化结果
    1、点击工具栏的 Plot Deformed Shape 按钮， 显示结构变形结果。
    2、从主菜单选择 Plot→ Contours，显示云图，通过主菜单的 Result→ Field Output，可以改变
等高线所代表的变量。
    3、从主菜单选择 Animate→ Time History，可以观看 CAE 制作的动画过程。
    4、从主菜单选择 Result→ History Output，可以选取你想要绘制的 X-Y 曲线。