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
zależności od specyfiki zastosowań. Użytkownik ma ponadto możliwość 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 użyciem metody
jawnej całkowania równań ruchu. Stosowany do analiz przy ekstremalnych
obciążeniach 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 każdy definiuje logiczny aspekt
procesu tworzenia i analizowania modelu, np. definiowanie geometrii, definiowanie
własności materiału. Każdy moduł posiada swój własny zestaw kluczy, parametrów i
danych służących 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 można wczytać do CAE i dalej
przetwarzać. Jeżeli przewidywany czas obliczeń jest zbyt długi należy opuścić
ś

rodowisko CAE po utworzeniu pliku wejściowego i posłużyć się poleceniem abaqus

do zlecenia obliczeń. Po zakończeniu symulacji można 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 każdy 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 używasz 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 również jako
oddzielny produkt ABAQUS/Viewer. Postprocesor służy 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 poniższym 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

Złożenie modelu i utworzenie zbioru części.

Step

Konfiguracja procedury analizy i oczekiwanych wyników.

Load

Przyłożenie obciążenia 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 iż kolejność modułów w liście na pasku zadań jest w logicznej kolejności, można
poruszać się tam i z powrotem między modułami według potrzeb i do woli. Jakkolwiek są
pewne oczywiste ograniczenia, jak na przykład nie można przypisać własności części bez
uprzedniego utworzenia jej geometrii.

Kompletny model zawiera wszystko co potrzebuje ABAQUS by wygenerować plik
wyjściowy i rozpocząć analizę. ABAQUS/CAE używa 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 można zapisać model na dysk wybierając z pozycję z głównego paska menu
File

Save. Aby otworzyć plik należy z tego samego menu wybrać File

Open.

B.2 Drzewo modelu (Model Tree)

Model Tree obrazuje graficznie zależności między modułami, a także pozwala na szybki
dostęp do ustawień i opcji. Rysunek B-3 przedstawia typowy Model Tree

Rysunek B-3 Model Tree.

Jednym z najważniejszych 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. Każdy węzeł jest oznaczony
dodatkowo kwadratem ze znakiem „+”. Klikając ten znak, rozwijamy strukturę drzewa w
głąb. Znak „-” w kwadracie oznacza brak możliwości 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, że model będzie tworzony. Jak łatwo zauważyć w podobnej kolejności
ułożone są pozycje w menu Module w pasku narzędzi; na przykład logiczne jest, że tworzy
się część (Part) przed dokonaniem złożenia (Assembly). Porządek w Model Tree jest z góry
ustalony i użytkownik 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 można 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 użyty szkicownik, w którym powstanie dwuwymiarowy prostokątny profil belki, a
następnie zostanie wyciśnięty (wytłoczony) wzdłuż 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 użytkownika. Odpowiednie ikony służą 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 należy wykonać polecenia:

1.

Po uruchomieniu programu należy 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 użytkownikom 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 można szybko
uczyć się położenia ikon dla często używanych poleceń.

2.

W Model Tree należy 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 poniżej obszaru roboczego informacje,
które mają na celu ułatwić użytkownikowi 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 przybliżony rozmiar. Po zatwierdzeniu odpowiednich opcji, jest jeszcze później
możliwość 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 każdym razem wchodzi do Sketcher gdy tworzymy lub edytujemy profil.
Aby wyłączyć używane narządzie w Sketcher można 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,
należy ustawić na chwile nieruchomo kursor nad ikoną, a po chwili pojawia się
„chmurka” z krótką informacją do czego ono służy.

W szkicowniku mamy do dyspozycji kilka funkcji, które mają na celu ułatwić
wykreślenie pożądanej 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 używając narzędzia

.

Po kliknięciu na powyższe narzędzie, jego ikona otrzymuje jasne tło, a u dołu w pasku
zachęty pojawiają się wskazówki, które mają na celu ułatwienie użytkownikowi
przejście przez procedurę rysowania danym narzędziem.

6.

W obszarze roboczym naszkicować prostokąt podążając za poniższymi 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 położenie 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.

Jeżeli podczas rysowania zostanie popełniony błąd, można usunąć nieprawidłowe linie
stosując się do poniższych 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
poniżej obszaru roboczego) przycisk Done.

Notatka: w przypadku gdy przycisk ten nie pojawił się, należy upewnić się
czy nie jest używane któreś z narzędzi szkicownika (żadna z ikon szkicownika
nie powinna mieć jasnego podświetlenia). Jeśli jakieś narzędzie jest w użyciu,
to należy kliknąć prawym klawiszem myszy, aby wybrać Cancel Procedure.

9.

Ponieważ 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 należy 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 położenie bryły
względem podstawowych osi X,Y,Z

10.

Przed przystąpieniem do dalszej części tutorialu zaleca się zapisanie dotychczasowej
pracy na dysk. W tym celu należy:

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, ponieważ 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 ścieżka dostępu do pliku i
jego nazwa. Wskazane jest częste zapisywanie projektu, na przykład za
każdym razem przed wejściem do kolejnego modułu.

B.4 Definiowanie materiału

W tym rozdziale zostanie zdefiniowany materiał, który później zostanie przypisany bryle.
Założono, że będzie to stal, materiał liniowo sprężysty o module Younga wynoszącym
209

·10

3

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 poniżej

pola Name, można 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 możliwością 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. Można użyć klawisza [Tab] aby
przechodzić między komórkami.

Rysunek B-8 Widok na pola do wprowadzania danych dla materiałów
sprężystych (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 można 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 Złożenie modelu z części

Każda tworzona część posiada swój własny układ współrzędnych i jest on niezależny od
układów innych części. Model może być zbudowany z wielu części, ale wszystkie je łączy
złożenie. Złożenie powstaje poprzez ustalenie położenia części wcześniej przygotowanych w
jednym wspólnym układzie współrzędnych. Tworząc złożenie definiuje się również
wzajemne relacje między częściami. W złożeniu nie posługujemy się częściami, tylko ich
myślowymi reprezentantami tzw. Part Instance. Part Instances dzielą się na niezależne i
zależne. Niezależne Part Instances są osiatkowane oddzielnie, a zależne 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.

Złożenie modelu:

1.

W Model Tree rozwiń pozycję Assembly. Następnie kliknij podwójnie na Instances
w liście poniżej.

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 złożeniem jest tylko sama belka, ponieważ model nie zawiera żadnych
innych części. W oknie roboczym pojawił się drugi mały układ współrzędnych
wskazujący początek globalnego układu współrzędnych.

3.

W pasku narzędzi powyżej okna obszaru roboczego kliknij na ikonę

narzędzia

pozwalającego na obrót modelem.

Kiedy przesuniesz kursor nad model, to pojawi się żółty okrąg.

4.

Przesuń kursor myszy nad obszar roboczy i kliknij. Narzędzie porozwala na obrót
modelu i obejrzenie go z dowolnej strony. Można także 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 powyższego, 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 już stworzoną część, więc teraz można 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 przyłożone obciążenie – nacisk na górną
powierzchni belki.

ABAQUS/CAE generuje krok inicjujący (Initial) automatycznie, ale mimo to użytkownik
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, należy:

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 Zażądanie danych wyjściowych

Podczas obliczeń ABAQUS/Standard lub ABAQUS/Explicite zapisują wyniki do bazy
wyników (output database) Dla każdego kroku, który został utworzony można użyć narzędzi:
Field Output Requests Manager (zakres żądanych 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 należy
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. Menadżer
wyświetli alfabetycznie uporządkowaną listę istniejących żądań danych wyjściowych.
Pozwala on również 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 poniżej listy
żą

dań 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 można 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, że zmienna ta zostanie
użyta. Czarny znak na szarym tle oznacza, że zostaną użyte 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 różnica pomiędzy Dismiss a Cancel? Przycisk Dismiss
pojawia się w oknach dialogowych, w których nie ma możliwości
modyfikacji. Na przykład Field Output Requests Manager pozwala tylko
przeglądać pozycje w liście output requests, ale żeby je modyfikować musimy
użyć edytora, który pojawia się jako kolejne okno dialogowe. Klikając klawisz
Dismiss po prostu zamykamy Field Output Requests Manager. Natomiast
używając klawisza Cancel opuszczamy okno dialogowe bez zapisania zmian
które zostały dokonane.

B.8 Zastosowanie warunków brzegowych i przyłożenie obciążenia.

Przy opisie warunków brzegowych i obciążeń należy uwzględnić, że są one przypisane
danym krokom analizy, stąd należy je aktywować dla każdego kroku. W naszym modelu
mamy już utworzone kroki analizy, więc można 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).

•

Obciążenie równomiernie rozłożone przyłożone 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 poniżej 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 „bliżej” ekranu. Aby zaznaczyć ścianę
belki po lewej stronie, bez zmieniania widoku, należy kierować się następującymi
wskazówkami:

a.

Z paska Prompt poniżej obszaru roboczego należy kliknąć ikonę

.

b.

Pojawia się okno Options a w nim należy odznaczyć ikonę

tak, żeby tło

zrobiło się z białego szare.

c.

Ustal położenie 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 że 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, że zostało zablokowane przesunięcie, a dwie strzałki
oznaczają, że 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. Menadżer pokazuje, że
został utworzony warunek brzegowy (

Created

) w kroku Initial i że w kolejnym

kroku

Beamload

również będzie aktywny (

Propagated

).

7.

Kliknij Dismiss aby zamknąć Boundary Condition Manager.

B.8.2 Przyłożenie obciążenia do na górną powierzchnię belki.

Mamy już zdefiniowane utwierdzenie na jednym z końców belki, wiec teraz zostanie
przyłożone obciążenie równomiernie rozłożone na górną powierzchnię belki. Obciążenie
zostanie zdefiniowane w kroku

Beamload

, który wcześniej był już utworzony.

Aby przyłożyć obciążenie 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 obciążenie.

c.

W liście Category wybierz Mechanical.

d.

W liście Types for Selected Step, zaznacz Pressure i kliknij Continue.

ABAQUS/CAE wyświetla w pasku Prompt poniżej obszaru roboczego
wskazówki jak przejść przez procedurę.

3.

W obszarze roboczym wybierz kursorem myszy górną powierzchnię belki, jako tą do
której zostanie przyłożone obciążenie. Wybrana powierzchnia zostanie pokryta
czerwoną siatką jak pokazuje to Rysunek B-10.

Rysunek B–10

Zaznaczony region do którego zostanie przyłożone obciążenie.

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 przyłożono obciążenie.

6.

Wejdź do Load Manager i sprawdź czy obciążenie zostało stworzone (Created) w
kroku

Beamload

.

7.

Kliknij Dismiss aby wyjść z Load Manager.

B.9 Nałożenie siatki na model

W tym rozdziale zostanie utworzona siatka MES (siatka elementów skończonych). Moduł
Mesh służy 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 użytkownika, wtedy model zmieni kolor na pomarańczowy. Ponieważ,
ABAQUS/CAE nie obsługuje mesh’owania (dzielenia na elementy skończone) części
będących w złożeniu, należy każdą część mesh’ować oddzielnie.

B.9.1 Zdefiniowanie parametrów oczka (mesh controls)

W tym rozdziale użyjemy 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 poniżej.

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
zależności od techniki siatkowania. ABAQUS/CAE użyje 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 użyje strukturalnego siatkowania, aby stworzyć siatkę elementów
sześciennych.

B.9.2 Zdefiniowanie typu elementu.

W tym rozdziale zostanie użyte 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 poniżej 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.

Ponieważ model jest trójwymiarowy, mamy możliwość użycia 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 przybliżonego
rozmiaru elementu skończonego dla całej części, poprzez określenie przybliżonej liczby
punktów węzłowych wzdłuż krawędzi, a następnie zbudowanie na nich siatki. Dla naszego
modelu zostaną użyte 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 przybliżonego rozmiaru elementu (odległości między punktami
węzłowymi) i kliknij OK.

ABAQUS/CAE zastosuje powyższe ustawienia do modelu i zobrazuje to jak pokazuje
Rysunek B-11. Można również zwiększyć udział użytkownika w tworzeniu punktów
węzłowych, poprzez wybieranie każdej oddzielnie.

Rysunek B–11

Rozkład punktów węzłowych.

3.

Z głównego paska menu wybierz Mesh

Part aby nałożyć zdefiniowaną w

poprzednich oknach dialogowych siatkę.

4.

W pasku zachęty Prompt kliknij Yes aby potwierdzić chęć nałożenia 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 już 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 można 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 bieżącego 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. Możliwe
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 jeżeli 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 należy przejść do modułu Visualization. W tym celu
należy 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 różnorakich formach graficznych, a także w postaci
stabelaryzowanej (w zależności od ustawień modułu).

B.11 Przeglądanie wyników analizy.

Używasz modułu Visualization aby wczytać i obejrzeć bazę wyników, którą ABAQUS/CAE
wygenerował podczas analizy. Ponieważ nasze zadanie zostało nazwane

Deform

, to również

baza wyników otrzymała taką nazwę

Deform.odb

Kiedy otwierasz bazę wyników, ABAQUS/CAE wyświetla szybki podgląd kształtu
zdeformowanej obciążeniami części. Dla naszego przypadku zrobimy przegląd kilku
widoków obciążonej belki: niezdeformowanej, zdeformowanej i warstwic rozkładu naprężeń.

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 użyta 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).

•

Bieżąca 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

Undeformed Shape aby wyświetlić widok

modelu przed deformacją.

Kolor modelu zmieni się na zielony, co oznacza że program wykreślił model przed
odkształceniem, ale już z nałożoną siatką. Nie należy mylić z szybkim szkicem, który
przedstawia jedynie kontur modelu.

3.

Z głównego paska menu wybierz Plot

Deformed Shape aby wyświetlić kształt

modelu po odkształceniu.

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 naprężeń

zredukowanych (von Mises'a),

jak pokazuje

to Rysunek B-15.

Figure B–15

Warstwice naprężeń zredukowanych (von Mises'a),

6.

Kliknij przycisk Contour Options po prawej stronie pasku Prompt aby przejść do
opcji bieżącego widoku.

Pojawiło się okno dialogowe Contour Plot Options. Możesz używać 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, należy wybrać
z głównego paska menu Viewport

Viewport Annotation Options.

7.

Kliknij Cancel aby zamknąć okno dialogowe Contour Plot Options.

8.

Jeżeli chcemy zobaczyć graficzną reprezentację wyników innych niż domyślne (w
tym przypadku naprężenia zredukowane Mises’a) należy 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.