ANSYS与ABAQUS比较之实例2---桁架系统的静力学分析

【问题】

一个桁架系统由4根杆件组成，杆的横截面积是100平方毫米，杆件为钢材，弹性模量是200GPA，泊松比为0.3，现在左边两个节点为固定铰支座，而在右边节点上施加竖直方向的滚动支座。在中间节点上施加竖直向下的集中力，大小为100N,现在要求中间节点的节点位移，以及各个支撑处的支反力。

(本文例子来自于张建华 丁磊编著的《ABAQUS基础入门与案例精通》2012.6）

【问题分析】

这是一个简单的杆件系统。列举本例子的目的，是要进一步考察ANSYS与ABAQUS在静力学分析中的异同。

由于是杆件系统，在ANSYS中使用经典界面会更方便，本文使用ANSYS的经典界面仿真。

长度单位使用毫米。这样弹性模量大小为200e9 (N/m2) = 200e3(N/mm2)

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【方法1. ANSYS17分析过程：经典界面】

1. 选择单元类型

添加LINK180单元。

2. 设置材料属性

弹性模量是200GPA，泊松比为0.3。这里使用了毫米单位，因此弹性模量是200e3

3. 设置截面属性

设置连杆的横截面积是100mm2

4. 创建几何模型

首先创建四个节点，坐标分别是

1号点：（0,0）

2号点：（200,0）

3号点：（100,80）

4号点：（0，80）

结果如下图

从上述四个点创建杆单元如下图

5. 创建位移边界条件

左边两个点施加固定铰支座

右边一个点施加滚动支座

6. 施加集中力

中间节点上施加竖直向下的集中力，大小为100N

7. 分析

8. 后处理

查看变形

1,4号节点没有位移，2号节点有水平位移，3号节点下降，趋势是正确的。

查看3号节点的总位移

上表中各节点对应含义如下

可见，加力节点的总位移是1.14微米，而右边节点的水平位移是0.5微米。而左边两个节点没有位移。

查看各个支座处的约束力

可见，

左上节点只有水平力，24.5牛顿；

右边节点只有竖直力，40.2牛顿。

左下节点则同时有两个方向的力，为24.5,59.8牛顿。

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【方法2. ABAQUS6.14分析过程】

1. 创建部件

创建二维的线模型

从点创建直线，得到桁架系统如下图

2. 创建材料和截面属性

创建材料，设置弹性模量和泊松比

创建截面。桁架形式的梁截面

并指定截面面积是100平方毫米，且将前面的材料属性分配给它。

将截面属性分配给部件。

3. 定义装配体

将该唯一的部件导入到装配体。

4. 设置分析步

创建一个通用的静力学分析步即可。

5. 定义载荷和边界条件

在第一个载荷步中，添加两个边界条件

第一，左边两个节点为固定铰支座

第二，右边一个节点为滚动支座

在第二个载荷步中，为中间节点施加竖直向下的集中力100N

6. 划分网格

每边设置一个单元

选择单元类型T2D2

划分网格

7. 提交作业

创建并提交作业

8.后处理

 

查看节点位移

该列表对应的节点编号如下图

可见，加力节点的总位移是1.14微米，而右边节点的水平位移是0.5微米。左边两个节点没有位移。

约束力如下

左上节点只有水平力，24.5牛顿；

右边节点只有竖直力，40.2牛顿。

左下节点则同时有两个方向的力，为24.5,59.8牛顿。

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【讨论与结论】

• 从分析结果来看，二者的结果是一致的。

• 从分析的过程来看，ANSYS经典界面使用了直接建模法，而不用划分网格；而ABAQUS则使用了统一的方式。

• 经过上述两个静力学算例的比较，我们认为，ANSYS与ABAQUS在简单线弹性问题方面的分析能力大体相同，其结论是非常相似的，而操作过程稍微有所区别。如果对于简单的问题进行线弹性静力学分析，随便选择其中一款软件都是可以的。

• 后面将会开始考察非线性问题。首先考虑材料非线性。

来源：宋博士的博客，版权归作者所有。