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[有限元分析] 案例教学|掌握ABAQUS自带几何模型的草图功能

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jackol007 发表于 2019-4-1 11:32:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
jackol007
2019-4-1 11:32:00 3171 0 看全部
  草图是ABAQUS重要的一项功能,本文将详细介绍ABAQUS的草图功能。

  我们都知道开展CAE仿真必不可少的一环便是几何建模,有一维、二维以及叁维分析模型。通常我们有两种方式来创建分析模型,一类是直接基于CAE分析软件自带的几何建模功能实现;另一类是前期由设计或仿真工程师利用专门的CAD建模软件完成。对于ABAQUS的用户而言,通常也是这两类方法,那么我们今天主要讲一讲,如何基于ABAQUS自带的草图功能开展建模及其它各类操作过程。

  ABAQUS软件中有专门的一个Module叫做Sketch,用来操作草图实现各类几何操作。这个草图功能与我们在SolidWorks、UG、CATIA等叁维建模软件中的草图功能基本一致,所以使用起来很容易上手,但是在ABAQUS中又有其特点。

  下面我们对草图功能的主要使用场景和具体的使用方法进行介绍。

  进入草图有两种方式,一是直接在Part模块建模进入草图绘制区域,第二种方式是直接在Sketch模块,通过单击创建草图命令进入,如图1所示。
案例教学|掌握ABAQUS自带几何模型的草图功能37

  图1 创建草图

  在进入草图之后,可以看到草图左侧窗口提供了诸多草图绘制命令,如图2所示。在这里你可以创建各类曲线,实现草图的修改、标注、约束关系的定义等功能。同样的,草图的创建应该是封闭的曲线,否则在进行拉伸、旋转以及扫略等操作的时候软件会提示报错,报错以红色“X”来提示,如图3所示。
案例教学|掌握ABAQUS自带几何模型的草图功能94

  图2 草图绘制窗口
案例教学|掌握ABAQUS自带几何模型的草图功能55

  图3 草图绘制报错提示

  草图绘制中常用的几个命令(如图4所示)有投影(project edges)、修剪(auto-trim)以及约束和尺寸标注功能。投影命令可以基于我们已有的几何体轮廓直接创建在当前的草图中,这对我们进行几何模型的修改有非常高效便捷的作用。
案例教学|掌握ABAQUS自带几何模型的草图功能70

  图4 常用命令

  在了解这些基本功能之后,我们来看看草图使用的主要场景和使用方法。

  1)直接草图建模

  进入Part模块选择模型产生的方式(可选择拉伸、旋转等特征操作,如图5所示),在草图绘制窗口按照要求绘制草图,完成之后单机鼠标中键即可,最后生成对应的几何模型。
案例教学|掌握ABAQUS自带几何模型的草图功能73

  图5 零件建模方式

  或者可以将顺序倒过来,先进入Sketch模块绘制草图,然后在进入Part建模功能,将已经创建的草图调取出来(如图6所示),此时你可以对草图进行移动(Translate)、旋转(Rotate)、镜像(Mirror)、缩放(Scale)等操作,直到最后生成几何模型。
案例教学|掌握ABAQUS自带几何模型的草图功能62

  图6 草图调取功能

  草图的保存和独立调取是ABAQUS在对草图利用中非常重要的功能,也是掌握草图功能使用的重点。

  2)导入外部创建草图并建模

  同样是对草图功能的独立应用,我们可以直接将其它CAD设计好的二维图导入至ABAQUS中利用,导入的要求格式为*.dxf。通过FileàImportàSketch命令,文件选择AutoCAD DXF即可。

  如图7所示为CAD绘制的齿轮二维图,可以利用dxf格式导入的方式完成草图的绘制,导入之后显示如图8。当然你可以在CAD中对二维图做一些清理之后再导入,比如删除标注等对草图绘制不起作用的部分,这样在ABAQUS中使用更加方便。这类建模方式适用于当没有叁维模型而需要仿真人员自己进行建模的时候使用,高效快捷。
案例教学|掌握ABAQUS自带几何模型的草图功能61

  图7 CAD二维图
案例教学|掌握ABAQUS自带几何模型的草图功能2

  图8 导入ABAQUS二维图

  3)利用草图进行切分、网格局部细化

  对模型的切分和局部细化功能是同时使用的,通常可以利用Partition Face:Sketch命令完成(如图9所示),然后利用体分割命令将结构切割出来进行网格划分,最终给出切割和未切割前后的网格划分结果,可以看到经过切分和处理之后的网格划分质量较未处理高,如图10所示。
案例教学|掌握ABAQUS自带几何模型的草图功能54

  图9 面切割命令
案例教学|掌握ABAQUS自带几何模型的草图功能89

  图10 网格划分结果

  4)草图参数化建模

  参数化建模主要可以实现尺寸驱动完成草图的高效建模。在ABAQUS草图中,利用左侧命令中的f(x)进行参数的设置和管理,在参数化建模中需要注意的是:后面会用到的参数应该优先定义。参数管理界面如图11所示,我们定义长是宽的2倍,则当我们修改其中的长度时,宽度自动完成更新,这是利用草图进行参数化建模的功能。
案例教学|掌握ABAQUS自带几何模型的草图功能16

  图11 参数化管理

  其实草图功能在ABAQUS中的使用非常灵活,这里介绍4个主要的使用场景。除此之外,在对几何体的切割、几何的前处理等方面我们均能够灵活的利用草图功能在解决一系列问题,希望通过本文的介绍让大家对草图的使用有更多的了解,同时欢迎提问留言,有任何问题可以相互沟通。

  作者:米条,仿真秀科普作者

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