Abaqus中进行自由体截取力平衡分析
1. 何谓自由体截面?
自由体截取是一种力学分析工具，用于研究结构特定截面（如框架梁或三维连续体构件）所受的力与弯矩状态。
在结构力学课程中，通常教授通过平衡方程解析求解自由体截取的方法，针对超静定结构等特殊情形还需结合运动学条件进行补充求解。然而，对于普遍工况而言，采用数值计算方法更具工程适用性。
2. 如何在 Abaqus获取截面力?
在Abaqus中，我们可以在ODB内显示自由体截面，包括力。
在运行模型之前，我们需要在字段输出变量NFORC 。这些是节点的力，将在后处理阶段使用。
NFORC变量是由实体单元（例如C3D8，CPS4，CPE4…）所需的，但是，如果我们的模型是由梁单元制成的，则必须要求在场输出中提供可变的SF （截面力和弯曲矩）。
3. 截面力在后处理的可视化
为了在我们的模型中显示自由削减，我们需要像往常一样解决该工作。然后，在可视化模块中，单击视图剪切管理器以选择切割平面，如下图所示。
在图像中，我们选择了X平面作为切割平面。然后，要在切口上显示自由力量，
必须启用。这样，我们将在模型的切割上看到两个箭头：一个代表力（红色），另一个代表弯矩（蓝色）。
显示自由力量和时刻的格式可以在以下方式中自定义：
Free Body Cut Manager > Options
一些最内置的选项是：
显示组件而不是结果。
编辑每个组件的颜色。
自定义向量标签以更好地可视化。
默认情况下，全球坐标系（CSYS-Global）默认情况下，在视图切割中显示的力和力矩的组成部分。但是，如果我们希望这种分解遵循任何其他CSY，则可以创建一个新的CSY，并在以下方式中选择它：
Free Body Cut Manager > Options
4. 如何用脚本获取截面力？
实际上，通过Python脚本，我们可以为轴向和剪切力以及弯曲生成自由体力图。
从自由削减中提取数据的关键功能是：
session.XYDataFromFreeBody
以下是示例脚本：
To run this script from Abaqus/CAE go to:File > Run Script: Select this file"""from abaqus import *from abaqusConstants import *from caeModules import *import numpy as np# Read odb from the current viewportmyview = session.viewports[session.currentViewportName]odb = session.odbs[myview.odbDisplay.name]# Keep undeformed view=(CONTOURS_ON_UNDEF, ))# Enable Free body cut using X-plane, with rotation using the global CSYS=('X-Plane', ), viewCut=ON)=ROTATE, rotationAxis=AXIS_3, showFreeBodyCut=True)# Specify the CSYS used to extract data: global CSYS (XYZ)=CSYS, csysName='(Global)')# Iterate and extract resultsn_cuts = 25angles = np.linspace(1., 89., n_cuts)forces = []forces_glob = []for angle in angles:# Make free body cut=angle)# Extract XYDataObjects from Free body cutdataList = session.XYDataFromFreeBody(odb, force=True, moment=True, resultant=False, comp1=True, comp2=True, comp3=True)fx = zip(*session.xyDataObjects['X-Plane force component 1'].data)[-1][-1]fy = zip(*session.xyDataObjects['X-Plane force component 2'].data)[-1][-1]mz = zip(*session.xyDataObjects['X-Plane moment component 3'].data)[-1][-1]# Forces in global axis (XYZ)fy, mz))# Forces in cylindrical axisaxial_force = fx * np.cos(angle * np.pi/180.) + fy * np.sin(angle * np.pi/180.)shear_force = fx * np.sin(angle * np.pi/180.) - fy * np.cos(angle * np.pi/180.)shear_force, mz))# Delete ALL xyDataObjects# for k in session.xyDataObjects.keys():# del session.xyDataObjects[k]# delete XYDataObjects createdfor d in dataList:del session.xyDataObjects[d.name]# Save results from freebody cuts# Cartesian CSYSfy, mz = zip(*forces_glob)='Force_X', data=zip(angles, fx),axis1QuantityType=visualization.QuantityType(type=ANGLE),axis2QuantityType=visualization.QuantityType(type=FORCE))='Force_Y', data=zip(angles, fy),axis1QuantityType=visualization.QuantityType(type=ANGLE),axis2QuantityType=visualization.QuantityType(type=FORCE))# Cylindrical CSYSshear, mz = zip(*forces)='Force_N', data=zip(angles, axial),axis1QuantityType=visualization.QuantityType(type=ANGLE),axis2QuantityType=visualization.QuantityType(type=FORCE))='Force_Q', data=zip(angles, shear),axis1QuantityType=visualization.QuantityType(type=ANGLE),axis2QuantityType=visualization.QuantityType(type=FORCE))='Moment_Z', data=zip(angles, mz),axis1QuantityType=visualization.QuantityType(type=ANGLE),axis2QuantityType=visualization.QuantityType(type=MOMENT))######################################################################### Show curves in new viewport# Delete previous xyPlot if it existstry:del session.xyPlots['Force Profiles']except KeyError:pass# Create new xyPlotxyp = session.XYPlot('Force Profiles')=False)=True, color='#2B2B2B')chartName = xyp.charts.keys()[0]chart = xyp.charts[chartName]='#3E3E3E')# Create curvescurve_N = session.Curve(xyData=session.xyDataObjects['Force_N'])=SOLID, thickness=0.8, color='#000000')=False)curve_Q = session.Curve(xyData=session.xyDataObjects['Force_Q'])=SOLID, thickness=0.8, color='#FF0000')=False)curve_mz = session.Curve(xyData=session.xyDataObjects['Moment_Z'])=DASHED, thickness=0.8, color='#00CCFF')=False)# Add curves to chart (xyPlot)=(curve_N, curve_Q, curve_mz, ), )# Arrange new viewport at the right half of the screennewview = session.Viewport(name='New Viewport', origin=(20., 15.), width=428., height=188.)newview.makeCurrent()=xyp)w = session.drawingArea.widthh = session.drawingArea.heighty0 = session.drawingArea.origin=(x0 + w/2., y0), width=w/2., height=h)
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首次发布时间：2025-02-25
最近编辑：3小时前
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