ABAQUS三维无限元模型建立教程

ABAQUS三维无限元模型建立教程本教程目的实现无限元单元的建立，从而用于无限元人工边界当中。现以6m*6m*50m柱体为例，在其四周和底部建立一层无限单元。外层柱尺寸12m*12m*56m，仅划分一层单元，内部柱体网格划分为1m*1m*1m。建立完后的模型如下图所示。图1 外层无限元，有限元柱体和无限元-有限元模型1. 创建内部柱体和外部包裹柱体在part模块中，建立Part-1和Part-2。先创建内部柱体part，在草图中建立一个6m*6m的方框。图2 草图中创建方形截面6*6对截面进行拉伸，深度为50（图3）。同理，创建外部包裹柱体Part-2，截面尺寸为6*6，拉伸深度为56。图3 拉伸深度及创建的part12. 对两个柱体进行装配并切割在装配模块中，将两个part进行装配。装配后，由于两者位置不对，需要将内部柱体的顶面与外部柱体顶面平齐，所以进行平移实例操作。平移完成后，用外部part减去内部part，形成Part-3。图4 装配效果图及平移后切割图5 平移后两柱体位置，切割完成后模型3. 对包裹体切割，重新建立Part为使后面能够顺利划分网格，需要对形成的Part-3进行切割，重新建立底部。先将part分割成四部分。可采用切割命令，使用三点切割体，如下图所示。图6 切割part示意图切割完毕后，底部块已经被切碎，需要通过“创建切削放样”进行删除，并重新建立。创建切削放样时建立两个截面，第一个截面为内部截面，按住shift键选择四个边完成，如图7所示，第二个截面为模型最底部正方形。两个截面创建完成后按确定按钮，底部便被切削去掉（图8左）。此时，模型底部需要根据形状填补，采用“创建实体放样”生成补块，过程与切削放样基本相同，需要注意创建时要勾选“保留内部边界”，否则后续网格不能划分（图8右）。图6 切割完模型，对模型底部进行切削放样图7 切削放样时选择的内外两个截面图8 切削完毕后模型，创建实体放样4. 对无限元和有限元两部分进行装配，网格划分在装配模块中，对Part-1和Part-3进行装配，装配完毕后进行合并，如图9。图9 装配，合并实体在网格模块中，对模型进行网格划分。对各个边进行种子数设置，内部体每个边设置6份，外部包裹体正方形外边设置6份，斜边设置一份，沿高度方向划分50份。为了便于区分无限元和有限元，两者选用不同的单元类型，如无限元采用C3D8单元，有限元采用C3D8R。图10 模型进行布种，设置单元类型5. 对无限元设置扫掠网格划分模式并指定扫掠方向外部单元需要通过扫掠方式进行划分，为使无限元成功建立，必须指定扫掠方向从内向外，且每个外部块都需要进行指定扫掠方向，如图11所示。设置完成后，外部包裹的颜色应该变为了黄色，此时进行网格划分（图12）。 图11 对无限元设置扫掠网格划分模式并指定扫掠方向 图12 扫掠方向设置完毕后模型及有限元网格6. 将外层单元类型改成无限元通过更改inp文件中外部单元类型为无限单元，实现无限元-有限元模型的结合。创建一个job，并写入输入文件，打开生成的inp文件（一般在工作目录），查找C3D8（上文中设置为C3D8），将其改为CIN3D8（根据实际需要更改无限元单元类型）并保存inp文件。在ABAQUS中，通过导入模型方式导入更改过的inp文件，模型创建完成。图13 创建Job后写入输入文件 图14 在inp文件中将外层单元类型改为无限单元类型图15 最终生成的无限元-有限元模型