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1、多层多跨框架分析一、问题描述利用 ABAQUS 有限元软件分析钢框架在水平荷载作用下的受力状况，具体尺寸如图所示。分析当加载点的位置分别为 A, B, C 时，框架的受力特性及滞回曲线，并对其进行简单比较分析。钢柱的材料特性:弹性模量 E=2. lel1 ，泊松比 ，屈服强度2/Nm0.3。23.458/yfeNm型钢框架尺寸及梁柱截面详图二、启动 ABAQUS/CAE启动 ABAQUS/CAE 后，选择 Create Model Database 创建新的模型数据库。三、创建部件在 ABAQUS/CAE 窗口顶部的环境栏选择模块列表 Module: Part，进人 Part 模块。1.创建部
2、件点击左侧工具区中的 按钮，弹出 Create Part 对话框。Name( 部件名字)输入frame，将 Modeling Space(模型所在空间)设为 2D planar(二维平面)，Base feature 设为 Wire(线)，Approximate size 输入 20，点击 Continue，进人二维绘图界面。2.绘制二维图形点击左侧工具区的 按钮，在提示区输人 X,Y 坐标(-6.75, 0)，点击鼠标中键，在绘图区绘出起始点，继续在提示区输人坐标(-6.75,3.3 )，点击鼠标中键，完成第一根柱子的绘制，在提示区依次输入(-6.75, 6.6),(-6.75,9.9),完成
3、第一根轴线上柱子的绘制。利用同样法，在(-2.25,0) 、(-2.25,3.3)、(-2.25,6.6)、(-2.25,9.9) 处绘制第二根轴线上的柱子，在（2.25,0） 、 （2.25,3.3） 、 （2.25,6.6） 、 （2.25,9.9）处绘制第三根轴线上的柱子，在（6.75,0） 、 （6.75,3.3） 、 （6.75,6.6） 、 （6.75,9.9）处绘制第四根轴线上的柱，绘制完柱后绘图区显示出柱子的二维图形。柱绘制完毕后，利用画线工具完成梁的绘制，完成框架二维模型的创建选择工具区按钮，将柱依次连接，点击鼠标中键确定。3.生成三维模型在绘图区空白处单击鼠标中键，确定用此
4、二维模型建立相应的部件，建立的 frame 部件。四、创建材料和截面属性在窗口环境栏的 Module(模块)列表中选择 Property(特性)功能模块。1.创建材料点击左侧工具区的 按钮，弹出 Edit Material 对话框。Name 后输 steel，点击 Mechanical(力学特性)进入 Elasticity(弹性) 进入 Elastic(弹性)，在数中设置Youngs Modulus(弹性模量 )为 2.1e11， Poissons Ratio(泊松比)为 0.3；选中Plasticity(弹性) 进入 Plastic （弹性） ，在数据表中设置 Yield Stress（屈服
5、应力）为 3.45e8，Plastic stain（塑性应变）为 0，点击 OK，退出 Edit Material 对话框，完成 steel 材料本构关系的创建。点击左侧工具区的 按钮，弹出 Edit Material 对话框，在 Name 后面输人、teelbeam，点击 Mcchaniced(力学特性)，在下拉菜单中选中 Elasticity(弹性)进入 Elastic(弹性) ，在数据表中设置 Young s Modulus(弹性模量)为 2. 1e15， Poisson s Ratio(泊松比)为 0. 3，点击 OK，退出 Edit Material 对话框，完成steelbeam
6、材料本构关系的创建。2. 创建截面形状模型的梁和柱采用梁单元进行分析，在定义梁截面特性之前，用户需要预先定义梁截面形状。点击左侧工具区的合(创建梁截面形状)按钮，弹出 Create Profile 对话框， Name 后输入 Profile- 1，将 Shape(种类)设为( 工字型钢)，点击 continue，弹出 Edit Profile 对话框，输人型钢截面数据，点击 OK，完成对梁柱截面形状的定义。3.创建截面属性点击左侧工具区的 按钮，弹出 Create Section 对话框。Name 后输人 section-1，将 Category(种类) 设为 Beam, Type 设为 Be
7、am(梁)，保持剩余参数默认值不变，点击 Continue，弹出 Edit Beam Section 对话框。保持所有参数默认值不变，点击 OK，退出 Edit Beam Section 对话框，完成 secfion-1 截面属性的定义。点击左侧工具区的按钮 ，弹出 Create Section 对话框，Name 后输人section-2，将 Category(种类)设为 Beam, Type 设为 Beam(梁)，保持剩余参数默认值不变，点击 Continue,弹出 Edit Beam Section 对话框，将 Material name 设为 steelbeam，保持剩余参数默认值不变，
8、点击 OK，退出 Edit Beam Section 对话框，完成 secfion-2 截面属性的定义。4.给部件赋予截面属性点击左侧工具区的 按钮，提示区提示选择赋予截面属性的区域，选择模型中所有的柱，点击鼠标中建确认，弹出 Edit Assignment 对话框。保持所有有参数默认值不变，点击 OK，部件中柱由白色变成青色，完成对柱赋予截面属性的操作。点击左侧工具区的 按钮，在绘图区选择模型中所有的梁，点击鼠标中键确认，弹出 Edit Section Assignment 对话框，Section 后选择 Section-2，保持所有参数默认值不变，点击 OK，部件中梁由白色变成青色，完成对
9、梁赋予截面属性的操作。5给部件赋予梁截面方向选择主菜单 Assign 进入 Beam Sectionrientation(梁截面方向 )，或点击左侧工具区的 ，进行梁截面方回的设定。提示区显示Select the regions to be assigned a beam section orientation(选择要指定梁截面方向区域 )，选中整个部件，点击鼠标中键确认，如图 3-25 所示。提示区显示“Enter an aproximate n1 direction (tangent vectors are shown)(输人一个合的 n1 方向，切矢默认显示)，保持所有参数默认值不变，点
10、击鼠标中键确认，完成对部件梁截面方向的定义。五、定义装配件在环境栏的 Module 列表中选择 Assembly 功能模块。点击左侧工具区的按钮 ，绘图区显现钢梁的三维模型，同时弹出 Create Instance 对话框。默认 Instance Type 为 Dependent，点击 OK，退出 Create Instance 对话框，完成装配件的定义。六、设置分析步在环境栏的 Module 列表中选择 Step(分析步)功能模块。点击左侧工具区的 按钮，弹出 Create Step 对话框，如图 3-28 所示。在Procedure Type 项选择 General，下拉菜单中选择 sta
11、tic, general，点击Continue，弹出 Edit Step 对话框。在 Basic 标签页中将 Time period 修改为 63。在 locrementation 标签页中，将 Maximum number of increment 修改为1000，Initial 为 0.2，Minimum 为 1E-005，Maximum 为 1，点击()K。七、定义荷载和边界条件在环境栏的 Module 列表中选择 Load(载荷)功能模块进行荷载及边界条件的定义。1.施加荷载1)创建加载曲线点击主菜单 Tools 进入 Amplitude 进入 Create，弹出 Create Amp
12、litude 对话框。保持所有参数默认值不变，点击 Continue，弹出 Edit Amplitude 对话框。输人加载曲线数据，点击 OK，完成加载曲线的定义。2)施加荷载点击左侧工具区的 按钮，弹出 Create Boundary Condition 对话框。将 Step 设为 step-1，保持所有参数默认值不变，点击 Continue，此时提示区提示选择施加作用的区域，点击鼠标中键确认。弹出 Edit Boundarv Condition 对话框，鼠标选中 U1，输人 0. 09 作为其幅值，Amplitude 选择 Amp-1。点击 OK 完成对模型施加荷载的定义。2.定义边界条件
13、点击左侧工具区的 按钮，弹出 Create Boundary Condition 对话框。将Step 设为 Initial，保持剩余参数默认值不变，点击 Continue。提示区提示选择定义边界条件的区域，选择节点，点击鼠标中键确认，弹出 Edit Boundary Condinon 对话框，选中 U1, U2, UR3。点击 OK，退出 Edit Boundary Condition对话框，完成对模型边界条件的定义。八、划分网格在环境栏的 Module 列表中选择 Mesh(网格)功能模块进行网格划分。将环境栏中的 Object 项设为 Part：frame。1.布置种子点击左侧工具区中的
14、按钮，弹出 Global Seeds 对话框。在 Approximate global size(种子的大体数目) 后输人 0.05，保持剩余参数默认值，点击 APPLY，此时绘图区中模型已经按要求布满种子，点击 OK，完成网格种子布置。2.划分网格点击左侧工具区中的 按钮，提示区提示是否对选定的部件划分网格，点击Yes 按钮，部件划分网格，模型由绿色变为青色。九、提交分析作业在环境栏的 Module 列表中选择 Job(分析作业)功能模块进行作业提交。1.创建分析作业点击左侧工具区中的 按钮，弹出 Create Job 对话框，Name 后输人 Job-framel。点击 Continue
15、按钮，弹出 Edit Job 对话框，保持所有选项默认值不变，点击 OK，完成分析作业的创建。2 提交分析选择主菜单 Job 进入 Manager，弹出 Job Manager 对话框，点击 Submit(提交分析) 选项，可以看到对话框中的 Status(状态)提示依次变为 Submitted提交)，Running(运算) 和 Completed(完成)，表示对模型的分析已经成功完成。点击对话框中的 Results(分析结果)，可自动进人 Visualization 模块。十、后处理1显示变形图点击左侧工具区中的 按钮，绘图区会显示出变形后的网格模型。2 显示云纹图点击左侧工具区中的 按钮，
16、显示出最后一个分析步结束时的 Mises 应力云纹图。3.绘制加载点的滞回曲线点击左侧工具区中的 按钮，弹出 Create XY Data 对话框，选择 ODB Field output 选项，点击 Continue 弹出 XY Data from ODB Field output 对话框。在Position 项中选择 Unique Nodal，点击 RF：Reaction force 旁边的三角形，选中RFl，点击 U:：Spatial displacement 旁边的三角形，选中 U1。进人Elements/Nodes 标签页，点击 Edit Selection，此时下拉菜单中会提示选择节点，在绘图区选择加载点作为测试点，点击 Plot。视图区显示加载点节点力、位移随时间变化的曲线。点击左侧工具区中的 按钮，弹出 Create XY Data 对话框，选择 Operate On XY data 选项。点击 Continue 弹出。Operate On XY data 对话框，在OAerate
