SolidWorks平面模型导入ABAQUS建立轴对称模型
作为ABAQUS端,其轴对称模型要求外部CAD输入为平面区域的截面,并且要求所有截面图形放置在对称轴右边。
SolidWorks曲面特征工具提供了平面区域建模能力,并且可以在一个零件文件建立多个平面区域,当导入到ABAQUS时,可以作为多个零件的装配进行导入(而不需要每个平面域建立单个零件去一个一个的导入,从而节省大量时间,由于位置关系在SolidWorks确定,这样导入ABAQUS也不需要做装配操作)。
下面以某轴对称模型作为实例,介绍在SolidWorks里的轴对称截面建立过程以及导入ABAQUS的使用过程。
图1,是某螺栓连接方案,欲对不同预紧力工况下的螺牙应力进行研究,以便选择适当的螺栓、螺母性能等级。为了简化为轴对称模型,有限元模型中的螺纹槽采用环形槽近似而不是真实的螺旋槽,可先用轴对称模型进行初步评估后再采用真实螺纹模型进行校验。
图1
一般而言,专业有限元软件轴对称模型默认以纵轴作为对称轴,截面图应位于对称轴右边(而SolidWorks自带的Simulation有限元软件没有此限制)。
图2
欲在SolidWorks中建立轴对称模型,按照图2,在对称轴右边绘制6个部分的封闭区域的截面草图。上图2中区域为螺栓、区域为螺母、区域为上部楔形垫、区域为上部被连接板、区域为下部被连接板、区域为下部楔形垫。注意,螺栓轴线与对称轴重合。
(1)如图3所示,在SolidWorks中建立草图,可以有两种方式:一是利用SolidWorks本身草图工具绘制,其使用效率也是比较高的;二是从AutoCAD以及绘制好的图形直接复制粘贴到SolidWorks草图环境。本文采用第二种方式——从AutoCAD复制粘贴(注意,拷贝进来的几何线没有所谓的约束关系和尺寸)。
图3
(2)此时,不能以上一步的草图直接建立截面实体(建立面模型时软件不支持草图中存在多个区域),需要为每一个截面区域建立草图。建立单个区域草图时以草图1作为基础,直接在草图1中选择封闭线拷贝到新草图中。
图4
如图4所示,在新建草图中,草图工具中应用转换实体引用工具,勾选选择链选项自动选择封闭区域。图4是为螺栓截面建立的草图。
(3)有了螺栓截面的草图,接下来应用曲面工具中的平面工具按钮,为螺栓零件区域建立截面模型。
图5
如图5所示,利用平面工具,根据草图2生成了螺栓零件的截面模型,这时,在曲面实体下有了相应的截面实体列表。
图6
重复新建草图→平面工具过程完成全部6个零件截面建模,结果如图6。最后可以隐藏草图1,使得图形区的图面显得较为干净。
然后可以另存为Parasolid格式的文件,以供ABAQUS导入使用。
(4)如图7所示,在ABAQUS中作为装配导入Parasolid文件。在ABAQUS中自动创建了6个零件实例,这样就可以为每个零件实例划分网格和赋予材料、建立零件之间的接触关系,然后加载分析。
ABAQUS导入的面模型默认是在三维空间中,为了分析轴对称模型,需要回到部件位置对每一个零件编辑,改为轴对称模型。如图7所示。
图7
为了在螺栓上施加预紧力,需要在螺栓杆部适当位置进行一次切分。如图8所示。
图8
后面在ABAQUS中的操作都是ABAQUS使用者所熟悉的(赋予材料、建立接触、添加约束、添加螺栓预紧力等),完善模型后进行分析,结果如图9所示。
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