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Abaqus-循环对称功能应用

yunduan082

1月前浏览995

简介

循环对称用于分析那些可以沿旋转轴分成 n 个相等子结构的结构。我们只需要分析一个子结构（称为扇区）就够了。

方法很简单：从整体结构中切出一个循环扇区。在初始步中，通过 Primary 和 Secondary 表面交界处的相互作用来定义循环对称。除了 Surface，也可以使用 Node Region/Geometry。

Primary 和 Secondary 表面交界处的网格是否完全相同并不重要，但需要注意的是，较细的连接总是分配给 Secondary 表面。

载荷有一些限制，我们将在第一个例子中详细解释。此外，我们可以将获得的应力和变形状态传递到 360° 整体模型中，以便施加非循环对称的外载荷，例如弯曲。

以下两个例子展示了如何应用循环对称以及它的优点。这些例子是使用 Abaqus/CAE 创建的。

例子 1

一个用外部零件夹紧的轴的完整模型显示，一个 30° 的切口是循环对称的。它可以分成 12 个循环对称的部分。我们建立了一个局部模型和一个完整模型的计算。

轴的内表面 (a) 通过 Kinematic 类型的节点耦合连接到旋转轴上的一个参考点。该参考点通过边界条件固定。

通过用螺栓力将内零件 (b) 与外零件 (c) 支撑在一起，并利用外零件在轴区域的锥度，将内零件、外零件和轴压在一起。该步骤定义为具有非线性几何的静态、通用。

完整模型

30° 扇区

对称轴的定义

这些点必须事先定义为参考点。

如果它们不属于耦合，则会在 DAT 文件中出现警告，可以忽略（未使用的节点）。

虽然实际上所有的载荷（离心力、温度……）都可以施加到扇区上，但非对称的力、力矩和位移不能。

它基本上应用：

Secondary Surface 的变形遵循 Primary Surface 相对于对称轴的变形。

有效的力、力矩、位移、扭转：

CF1, CM1, U1, UR1：否

CF2, CM2, U2, UR2：否

CF3, CM3, U3, UR3：是

施加的螺栓力沿 3 方向作用。

力和/或扭矩必须根据实体模型除以扇区数！

为了确定刚度，必须将反作用力/力矩乘以扇区数！

在后处理中，可以在 ODB 显示选项中将扇区扩展为完整的 3D 模型。

我们需要比较具有循环对称的模型和完整模型的计算结果。

网格划分主要使用 C3D8I 单元（螺钉除外）。由于网格划分的细微差别，单元数量相差不到 12 倍。

1/12 模型/循环对称

完整模型

von Mises 应力仅存在极小的差异。

1/12 模型/循环对称

完整模型

计算是在笔记本电脑（HP Z-Book，4 核，32 Gb RAM，支持 GPU）上进行的。计算时间和内存（CPU RAM）需求差异大于 12 倍。

1/12 模型/循环对称

完整模型

例子 2：模态分析

1/12 模型/循环对称

完整模型

对于本征模的显示，必须在 ODB 显示选项中选择此设置。

1/12 模型/循环对称（上）和完整模型（下）

值得了解

如果边界条件位于循环对称的 Secondary Surface 上，则会显示警告消息。Abaqus/CAE 会自动禁用边界条件，但用户也可以取消选择它们。

但是，在示例 1 中，Secondary Surface 节点用于节点耦合，见下图。

如果节点耦合的节点位于循环对称的 Secondary Surface 上，则会发出警告消息。Abaqus/CAE 会自动从耦合中删除这些节点，但用户也可以取消选择它们。

这里：轴内表面上的边界条件与 Secondary Surface 重叠。

来源：ABAQUS仿真世界

Abaqus 非线性通用螺栓

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首次发布时间：2025-02-19

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