Abaqus案例11 | 薄壳与实体连接

本案例是图文指导薄壳与实体连接，分别以接触与Tie比较两种方式。

问题描述

支架顶孔受到集中力荷载结构形态如下图所示。

材料信息

Steel；杨氏模量：200GPa；泊松比：0.3；

工作目录

选择File > Set Work Directory设定工作目录

几何模组

单击Open，从工作目录选择Frame.cae并打开

属性模组

装配模组

分析步模组

分析程序会选择使用Static, General。初始增量大小为0.01。

• 定义载荷

切换至Load模组，我们这里定义的荷载是concentrated force。支架的参考点受到全局Z轴和Y轴方向的集中力，大小方向如下：

• 定义边界

在Load模组下，点击Create Boundary Condition。模型采用对称切分，故在对称面施加法向约束以防止法向穿透（图中法向为全局X轴方向），如下图所示：

圆柱孔内参考点，约束轴向以外的平移和绕轴线的旋转，约束如下：

交互模组

1、圆柱孔内参考点与圆柱孔内边线以MP Constraint连接

2、支架参考点与与支架孔内边线以MP Constraint连接

3、支架底座与薄壳上表面Tie在一起

4、薄壳与圆柱Tie在一起

图示圆柱面为主面，薄壳缺口边缘线为从面（类型为Node Regions），两者之间面面接触，离散方式为点对面小滑移，调整从面将其绑在一起。

网格模组

切换至Mesh模组，注意网格划分与单元分配是处在同一个模组下。

使用的实体单元类型为C3D8，壳单元为S4。

分析任务

切换至Job模组，新建分析任务，直接提交即可。运行计算失败，提示如下：

查看输出信息（Monitor），有一堆警告信息，其中下面这个经常会出现：

说了一堆，帮我们建立了一个集合，那就去看看出问题的在哪里。直接查看分析结果，然后观察下图：

上图这些区域没有与圆柱产生联系（没有绑上），那我们重新指定一个调整容差，这里尝试0.0005。重新计算

可视化模组

切换至Visualization模组

• Mises

• U
  

我们将原模型复制一份，删除复制以后模型里面圆柱与薄壳之间的接触关系，重新以Tie方式定义：

圆柱面为主，薄壳缺口边线为从，连接方式Tie。重新提交分析任务即可

比较两种连接方式的分析结果

两个结果没有差（大小+位置）。但是这里对薄壳也有兴趣，查看薄壳的应力分布：

薄壳上表面两者应力分布一样（大小与方向），可是有些奇怪，有没有觉得。我们的支架与薄壳上表面之间是绑定的，可是为什么只有底面支架边缘线与薄壳连接有较高应力，感觉应该是整个区域高应力才对啊。去看看连接情况：

原来我们真的是用支架边线与薄壳上底面连接，难怪应力分布差那么多

，这就好像是把支架焊接在薄壳上表面，焊接只是沿着边线走位。而上面的疑问源自我们以位是用胶水一样的，整个面都粘在一起。大家可以尝试下另外的连接方式，对比一下。

注意在不同的需求下切换视图模式，超级喜欢软件这个功能，妙处自己体会，感觉很强大。注意观察不同的云图之下，所呈现结果的合理性。

可是也想知道薄壳与圆柱体之间的连接情况，想知道分布：

两者类似，在连接处。可是奇妙之处在于，调整容差是怎么设定的，你怎么知道0.0005呢，为什么不是0.5或者0.005呢。两个方法的区别十分明显啦

作者：邓一超

精选：王华军

编辑：刘义美 | 校对：栗夏

排版：李俊苗