abaqus模拟单向压缩实验

一质量为600kg的刚体墙以十米每秒的速度冲击长80mm宽80mm高300mm厚1.757mm的两胞方管

两胞方管的俯视图：

       部件模块→创建部件part1→模型空间：三维→类型：可变形→形状：壳→基本特征类型：拉伸（如图1）→按要求绘制长80宽80的正方形并连接四条边的中点→点击完成→拉伸深度：300→完成（如图2）

图1

图2

图3

       创建部件part2→模型空间：三维→类型：可变形→形状：实体→基本特征类型：拉伸→绘制长120宽120的正方体→点击完成→拉伸深度：5→完成（如图3）

       属性模块→材料管理器→创建→名称：AL6060→{通用→密度：2.7E-9}→{力学→弹性→弹性：杨氏模量：70000 泊松比：0.3}→{力学→塑性→塑性：输入表格中的值}（如图4）→确定

屈服应力

塑性应变

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

图4

       材料管理器→创建→名称：gangti→{通用→密度：7.9E-9}→{力学→弹性→弹性：杨氏模量：98000 泊松比：0.3}

       属性模块→创建截面→名称：section1→壳→均质→继续→数值：1.757（1.757mm为题目给定值）→确定

       属性模块→创建截面→名称：section2→实体→均质→确定

      属性模块→指派截面→选择part1全部→完成（或按鼠标中键）→弹出编辑界面指派对话框→选择截面section1→确定

       属性模块→在模块、模型、部件一行中的部件栏中选择gangti→指派截面→选择gangti全部→完成（或按鼠标中键）→弹出编辑界面指派对话框→选择截面section2→确定

      装配模块→创建实例（create instance）→按住ctrl键将part1和gangti两个部件选中→确定→作为刚体的长方体的面的中心与方管一端的面的中心对齐，长方体的一面与方管一端面相接触，在这里要熟练使用装配中的平移实例、旋转实例两个操作，装配后如图5所示

图5 

       分析步模块→创建分析步→动力、显式→继续→时间长度：0.023→确定

       分析步模块→场输出管理器→选择F-output-1右侧的已创建→点击编辑（或双击已创建）→弹出‘编辑场输出请求’对话框→将频率 间隔一行中的间隔后的数字修改为200。

       相互作用模块→创建相互作用属性→类型：接触→继续→{力学→切向行为→摩擦公式选择‘罚’→在左下方的摩擦系数中输入0.2}→{力学→法向行为}→确定

       相互作用模块→创建相互作用→分析步：step-1→可用于所选分析步的类型：通用接触（Explicit）→继续→在弹出的‘编辑相互作用’对话框额下方的全局属性指派选择刚刚创建的相互作用属性IntProp-1→确定

         相互作用模块→点击上方的文件、模型、视口一行中的工具→查询→单击‘点/结点’选项→依次选择与方管接触的长方体面上的一对对边的中点，单击选择一点后单击完成，左下角的命令提示栏就会出现该点的坐标（例：我的模型的坐标值分别为50，0，0//-50，0，0，如图6）→根据两坐标值推算接触面的中心点坐标（例：我的模型中即为0，0，0）→关闭查询对话框

          相互作用模块→创建参考点→输入刚刚推算出的坐标值（例：我输入0，0，0）→按回车→此时模型上出现名为RP-1的参考点

          相互作用模块→创建约束→类型选择 刚体→继续→选择体（单元）并单击右侧的箭头（如图7）→在模型中选择长方体→完成（或按鼠标中键）→回到编辑约束对话框后，单击参考点下方的箭头（如图7、8）→在模型上选择刚刚创建的参考点RP-1→确定  

          相互作用模块→创建约束→类型选择 绑定→继续→选择主表面类型：表面→在模型上选择与方管接触的刚体面→完成（或按鼠标中键）→点击上方的文件、模型、视口一行中的工具→显示组→创建→单击左侧的几何元素→选择长方体→完成（或按鼠标中键）→回到‘创建显示组’对话框后→单击下方的删除（如图9）→关闭→选择从表面类型：表面→按住shift将与刚体接触的方管平面中的所有边选中（如图10）→完成（或按鼠标中键）→弹出编辑约束对话框→采用默认值→确定→点击如图11所示的选项中的 全部替换，将刚刚删除的长方体恢复，在该行中也可以直接选择‘创建显示组’ 

图6

图7

图8

图9

图10

图11

载荷模块→边界条件管理器→创建→分析步：initial→类别：力学→可用于所选分析步的类型→对称/反对称/完全固定→按住shift将方管上不与刚体接触的一端的所有边选中（如图12）→完成（或按鼠标中键）→弹出编辑边界条件对话框，选择完全固定→确定

载荷模块→边界条件管理器→创建→分析步：step-1→类型：力学→可用于所选分析步的类型→速度/角速度→继续→选取模型中的参考点RP-1→完成（或按鼠标中键）→弹出编辑边界条件对话框，将V1到VR3每个单击一次，并将V3的数值改为10000（10m/s=10000mm/s），如图13所示→确定

图12

图13 

网格模块→在模块、模型、部件一行中选择部件，并选择part1→点击种子部件→近似全局属性设为2→确定→指派网格控制属性→在模型上选择part1全部→完成（或按鼠标中键）→弹出网格控制属性→单元形状：四边形→技术：自由→算法：进阶算法→确定→指派单元类型→族：壳→单元库：Explicit→几何阶次：线性→确定→为部件划分网格→是

作业模块→创建作业→名称修改为 job-test1→并行→使用多个处理器：2→确定

作业模块→作业管理器→选定job-test1→提交→监控→等待计算结束→结果

1、本例中采用的abaqus单位制为毫米、吨、兆帕单位制

2、材料属性的获得方式为密度、弹性为论文中的给定值，而塑性是论文中的标准拉伸试验得到的等效应力应变图，将该图放大后进行肉眼读数，再将得到的读数使用相应公式将等效应力应变转化为真实应力应变即为该例中的塑性值。

相关公式：        

      输入abaqus的为第二行中的应力应变值，具体数据概念请参考《材料力学》、《弹塑性力学》

3、想要得到相关的载荷位移曲线，需要在设定刚体参考点，即创建相互作用之后，进行如下操作。

上方工具栏→工具→集→管理器→创建→几何→继续→选择刚体参考点RP→确定

分析步模块→历史输出请求管理器→创建→采用默认设置，点击继续→在作用域中选择集→在右侧选择刚刚创建的包含刚体参考点的集→在下方列表中选择作用力/反作用力中的RF和位移/速度/加速度中的U→确定

4、本例中有一点不符合题目要求，即要求刚体质量设为600kg，本例中没有实现，因为本例中的刚体创建方法不允许设定具体的质量，事实上刚体在以恒定速度做压缩试验时，刚体的质量会被有限元软件默认为无限大，刚体质量没有影响。而这就引出了下一个问题，根据我对lsdyna的经验，猜测论文作者采用的是600kg的质量、10m/s的初速度的rigidwall关键词，也就是说该例与论文中略有不同。关于创建刚体的方法及每一种方法所具有的优劣势，如何使用初速度等将在日后写出，本例中不作讨论。

5、根据经验，abaqus做动力学的优势是后处理功能完善，缺点是速度慢，当模型复杂时，计算速度约为lsdyna的1/10。

6、本例的结果会与论文中的结果有一定误差，其中趋势的差异主要是因为材料属性的读数不准确，而在数值上，abaqus计算的结果会比lsdyna稍大。两者的差异都是可以接受的，不必追求完全一致。