abaqus_cae_6.11

8/17/2019 abaqus_cae_6.11

http://slidepdf.com/reader/full/abaquscae611 1/811

KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und

nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft

STEINBUCH CENTRE FOR COMPUTING - SCC

www.kit.edu

Abaqus/CAE

Version 6.11

Paul Weber

08.01.2012

INSTITUTS-, FAKULTÄTS-, ABTEILUNGSNAME (in der Masteransicht ä ndern)

2 02.02.2012 Steinbuch Centre for Computing

Vorbemerkung

Zur Erstellung dieser Unterlagen wurden Anregungen, Beispiele und Grafiken

aus den Original Abaqus/CAE Schulungsunterlagen

aus dem Abaqus/CAE User‘s Manual

aus der Online Help Dokumentation

entnommen.

Das Workshop-Beispiel entspricht dem Appendix C aus Getting Started withAbaqus .

Der Kurs umfasst nicht die volle Funktionalität von Abaqus/CAE, sondern stelltnur eine erste Einführung in das Programm dar.

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1. Teil

Geometrie und physikalische Modellierung



Was ist Abaqus/CAE ?

CAE steht für Complete Abaqus Environment zur

Modellierung

Steuerung

Überwachungvon Abaqus Modellen

Ergebnisse werden visualisiert und animiert

Visualisierungsmodul von Abaqus/CAE gibt es auch als eigenständigenAbaqus/Viewer

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Abaqus/CAE Start

Paul Weber - Einführung in Abaqus 6.9



Abaqus/CAE GUI

Menu bar

Toolbar

Context bar

Module

Prompt area Message area

Canvas

Viewport

Model Tree

Toolbox area

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Abaqus/CAE GUI

Menu bar enthält die Funktionen eines Moduls; die Menüs File,Model, Viewport, View und Help sind immer vorhanden

Tool bar Werkzeuge zur Dateiverwaltung und grafischen Darstellung

Context bar Anzeige und Auswahl zwischen Parts und Models

Toolbox area schneller Zugriff auf die Funktionen eines Moduls

Prompt area Zeigt an, was als nächstes zu tun ist

Message area zeigt Informationen, Warnungen etc. an

Canvas area enthält ein oder mehrere Viewports

Viewport Fenster mit der grafischen Darstellung eines Modells



Tool barVerschieben, Rotieren, Zoom, Auto Fit,Umschalten zwischen vorherigen Ansichten,voreingestellte Ansichten

Drahtmodell, Hidden Line, schattiert

Perspektive

Informationen über Geometrie undModellfeatures, Display-Manager, Fensterinhaltfestlegen, Farben

Modellinformation

Auswahlkriterien von Modellbestandteilen(Kanten, Flächen, usw.)

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Tool bar


Die Tool bar kann über das Menü Tools Customize … individuell gestaltet werden.

Weitere Komponenten der Tool bar werden im Laufe des Kurses vorgestellt



Prompt Area

Letzte Aktion rückgängig machen!

Abbrechen (Cancel) Eingabeaufforderung

Aktionen, über die Prompt Area ermöglicht werden, können auch über die rechte Maustasteausgeführt werden.

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Toolbox Area

Icons in der Toolbox Area und in der Tool bar, die rechts unten ein schwarzes Dreieckhaben, enthalten weitere Icons, die Aufklappen, wenn man mit dem Cursor darauf klickt.

Die Toolbox Area wird im Rahmen der einzelnen Modulen genauer vorgestellt.



Maus Funktionen


linke Maustaste

Auswahl von Objekten

mittlere Maustaste

Signalisiert das Ende einer Kette von Selektionen

Wählt einen markierten Button in der Prompt Area

Während der Arbeit mit einem Tool kann die Ansicht des Modells geändert werden.Klicken mit der mittlere Maustaste im Viewport führt wieder auf die Toolebenezurück.

rechte Maustaste

öffnet ein Kontextmenü, das einige Funktionen zur Verfügung stellt.

Maustaste zusammen mit Alt + Strg

linke MT: Rotation

mittlere MT: Verschieben

rechte MT: Zoom

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Module

Part Erzeugen eines Parts; das sind die Bausteine einesAbaqus Modells

Property Zuordnung von geometrischen und physikalischenEigenschaften an das Part

Assembly Instanzierung von Parts, Zusammenbau des Modellsaus mehreren Parts

Step Definition von Abaqus Steps, Ergebnisse für dasODB-File

Interaction Beschreibung von Kontaktproblemen

Load Lastfälle und Randbedingungen

Mesh Partitionierung und Vernetzung

Optimization Modelloptimierung

Job Erzeugen, Starten und Überwachen von Abaqus-JobsVisualization Postprocessing; Visualisierung und Animation von

Ergebnissen

Sketch Konstruktion von 2D Geometrien, die als Querschnitte vonFeatures verwendet werden.



Modellstruktur

Model Database

Model 1 Model 2 Model n

Part1Mat1

Part 2Mat 2

Part mMat i

Assembly

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Abaqus/CAE Dateien

Anlegen eines neuen Modells Öffnen eines Modells oder einerAbaqus Ergebnisdatei

Schließen einer Ergebnisdatei

Import von Dateien in anderenFormaten als Sketch, Part oderModell

Exportieren von Sketches, Partsund Assemblies in verschiedeneFormate

Ausführen von Python-SkriptsHardcopy des Canvas

Arbeitsverzeichnis



Abaqus/CAE Dateien

Modelldatei: name .cae wird bei der Sicherung erzeugt

Kommandodateien: name .jnl Python_Skripts, werden ebenfalls beiabaqus.rpy.i der Sicherung und regelmäßigname .rec zwischendurch erzeugt

Ausgabedatei: name .odb Ergebnisdatei einer Abaqus-

Rechnung; kann zum Postprocessinggeöffnet bzw. geschlossen werden

der Modellname steht im Context bar und kann über das Model Menü geändert werden(Default-Name: Model-n )

abaqus.rpy.i ist das Replay-File und ist das Protokoll der Abaqus/CAESitzung mit allen Fehleingaben; i nummeriert durch

name .jnl ist das Journal-File und kann ebenfalls zur Erzeugung desModells genutzt werden; fehlerbereinigt

name .rec Recover-Datei; enthält Änderungen des Modells seit der letztenSicherung und wird nach einer Zwischensicherung automatischangelegt.

abaqus_v6.11.gpr liegt im Homeverzeichnis und enthält Gestaltungsanweisungenfür die grafische Oberfläche

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Rekonstruktion eines Modells

durch Ausführung der Kommandodateien

im Aufruf von Abaqus/CAE

abaqus cae replay=abaqus.rpy.i

abaqus cae recover=name.jnl

falls eine Datei name .rec existiert, wird nachgefragt, ob diese ebenfalls ausgeführtwerden soll



Viewports

ein Viewport ist ein Fenster mit der Darstellung des Modells

es sind mehrere Viewports möglich, die individuell gestaltet werden können

Aktive (current) Viewports haben einen dunkelgrauen Rahmen und deren Inhaltkann bearbeitet werden. Viewports werden durch Mausdoppelklick auf den Rahmen

oder durch Previous oder Next im Viewport-Menü oder über das Icon imBalken des Fensters ausgewählt. Der Balken wechselt zur Farbe Blau. Eine Aktion imViewport setzt den Rahmen dann zu dunkelgrau.

unter Windows ist der aktive Viewport hellblau, der inaktive dunkelblau

Modifikationen der Viewporterscheinung und – anordnung erfolgt über das Viewport Menü.

Viewportgestaltung umfasst u.a.

Rahmentitel, Texte, Pfeile u.a.

Anzeige von Legenden, Koordinatenkreuz,Titelblock und andere Informationeninsbesondere im Visualization Modul

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Viewports

„current“ Viewport



Viewportgestaltung


Erzeugung eines Viewports

Anordnung von Viewports

Verlinken von Viewports

Erzeugen von Pfeilen und Textfeldern

Editieren von AnnotationenAnnotation ManagerAnnotation Options

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Ausgabe von Grafiken

Print Menü das gesamte Fenster oderausgewählte Viewports

farbig, grauwertig oderschwarz-weiss

Dateiname

mögliche Grafikformate

Legenden, Texte, etc.

transparent oder weißwenn „off“

… oder Drucker



Parts

Bausteine des FE-Modells

Partitionierung in Bereiche, die individuell vernetzt werden (müssen).

Erzeugung durch

Import von CAD Files

Import von Abaqus Input Files

Import von Input Files anderer Präprozessoren oder FE-ProgrammenImport eines Netzes einer anderen Model Database

Konstruktion mit den Werkzeugen von Abaqus/CAE

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Part Toolbox

Create Part Part Manager Create Solid Create Shell

Create Wire Create Cut

Create Round or Fillet

Edit Feature Suppress Feature

Delete Feature

Partition Edge Partition Face

Partition Cell

Create Datum Point Create Datum Axis

Create Datum Plane Create Datum CSYS

Verschiedene andere Tools

Create Mirror

Create Partition



Part Module

erzeugt das sog. Base Featur e

legt Dimensionalität, geometrischeEigenschaften, Elementtyp fest

startet den Sketcher, mit dem dasQuerprofil erzeugt wird

das Profil wird

in die Tiefe gezogen

um eine Achse rotiert

entlang eines Pfades gezogen

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Part Manager

Lockingverhindert unbeabsichtigtesÄndern von Parts

Status

Locked

Locked (Database upgrade)

Blank

Parts werden „gelocked“, wenn die Database aus einer älteren Abaqus-Versionstammt und in die aktuelle Version konvertiert wurde

im Model Tree werden „gelocked“ Parts durch ein markiert. Der Status kanndort mit der rechten Maustaste geändert werden

aus älteren Abaqus-Versionen importierte bzw. mit „Reparatur-Tools“ bearbeiteteParts können auf ihre Gültigkeit überprüft werden



Sketch Tool

kann als selbständiges Modul aufgerufen werden

dient zur Erzeugung zusätzlicher Features zum späteren Gebrauch

Construction Geometry: Hilfsgeometrien zur Konstruktion von Sketches

Bemaßung und Constraints (feste Beziehungen zwischen Objekten, z.B Abstand,Winkel, relative Lage etc.)

Über das Edit… im Feature Manager kann das Sketch Modul bezüglich eines Partswieder geöffnet werden

Vervielfältigung und Anordnung von Objekten in ein lineares oder kreisförmigesMuster

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Sketcher Optionen

Sketch

Erzeugen von Punkten,Linien, Kurven, Fillets,Splines, Projektionen,Hilfsgeometrien

Trimmen, Verschieben,Drehen, Anordnen vonObjekten

BemaßungConstraintsParameterSichern bzw.Importieren desSketches



Features

Das Base Feature kann modifiziert werden durch

Verschieben, Rotieren von Flächen: Solid Feature Tool

Verschieben, Rotieren von Linien, Einhüllende Oberfläche von Solids: ShellFeature Tool

Erzeugen von eindimensionalen Features:Wire Feature Tool

Herausschneiden von Material: Cut Feature Tool

Hinzufügen von Rundungen: Blend Feature Tool

Aktivierung durch die Piktogramme der Part Toolbox oder über das Shape Menü imMenü-Balken

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Demonstrationsbeispiel



Demonstrationsbeispiel: Stab mit Bohrung

Create Model Database(File New)

Module Part

Create Part

Sketch-Modul

Create Circle: Center and Perimeter

Center: (0,0)

Perimeter: (1,0)

Cancel Procedure (r. MT oder X)

DoneExtrusion depth: 10

Enter

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Demonstrationsbeispiel: Erzeugung der Bohrung

Create Datum Point: Enter Parametervordere Kante auswählen (die Pfeil -Positi on li egt bei 0.5 )

Normalized edge parameter:0.875 (= 315o oder 45o)

Create Datum axis: 2 Points

1. Point: Mittelpunkt desStabquerschnitts

2. Point: Datum point

Create Datum plane: Point and Normal

Point: Datum point

Normal: Datum axis

Create Datum Point: Offset from point

Point: Datum point

Direction: (0,0,-1.0)

Create Cut: Extrude(Shape Cut Extrude)

Plane: Datum plane

Edge or axis: vertical and on the left(vordere Kante )

Auto Fit

Sketcher öffnet

Create Circle: Center and Perimeter

Center: datum point

Perimeter: (-3.80,0.0)

Cancel Procedure (r. MT)

DoneIm Edit Cut Extrusion Fenster

ggf. die Extrusion Richtung ändern

Through all



Demonstrationsbeispiel: Zweiter Stab

Name: Stab

Länge: 4 cm

Querschnitt: kreisförmig

Radius: 0.2 cm

Erzeugung entsprechend des ersten Stabes

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Workshop: Modellierung eines Gelenks

entnommen aus Appendix C von Getting Started with Abaqus

Modellierung von 1 Part

Gelenkteil mit Loch: Hinge-hole

Entspr. Abschnitt C.2

Modell sichern unter demNamen Hinge



Import von Parts, Sketches und Models

im Import Menü lassen sich

Sketches und Parts durch Import von Dateienanderer CAD-Programme und Modellierererzeugen

vernetzte Modelle durch Importvon Abaqus-Inputfiles erzeugen(Orphan-Mesh)

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Export von Sketches, Parts und Assemblies

im Export Menü lassen sich Modelle, Sketches, Parts und Assemblys in andereDateiformate exportieren

Analog zum Import Menü

Sketch ACIS SAT, IGES und STEP

Parts ACIS SAT, IGES, STEP und VDA

Assembly ACIS SAT

VRML exportiert das Model im aktiven Viewport in ein VRML-Format

3DXML 3D Erweiterung von XML; es gibt einen kostenlosen Reader fürdieses Format, basierend auf OpenGL



Property Module

Materialeigenschaften

mechanisch

thermisch

elektrisch

benutzerdefiniert

Geometrische Eigenschaften

Balkenprofile

Schalen, Membranen

Orientierung von Balken und Materialrichtungen

Zuordnung der Eigenschaften zu Parts

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Property Toolbox

Assign Section

Material

Section

Laminat

Profile

Skin

Stringer

Definition von Orientierungen,Normalen und Tangenten



Materialeigenschaften

Create Material

*MATERIAL

mechanische Eigenschaften

(fast) alle Stoffeigenschaften vonAbaqus können hier definiertwerden

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Elastisches, isotropes Material



Section DefinitionCreate Section

*SOLID SECTION*SHELL SECTIONetc.

Schalendicke, Materialzuordnung

weitere Einstellungen

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Demonstrationsbeispiel: Materialdefinition

Property ModuleCreate Material



Demonstrationsbeispiel: Materialdefinition

in derselben Weise ein zweites Material definieren:

E-Modul: 7.6 E7 N/cm2

Poisson-Zahl: 0.35

Material_2

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Demonstrationsbeispiel: Section-Definition

Create Section

Übernahme des Namens:Section_1

Zuordnung von Material_1

auf dieselbe Weise der Section_2 das Material_2 zuordnen



Demonstrationsbeispiel: Zuordnung Section-Parts

im Part-Fenster des Context Bars den Part Stab_mit_Loch auswählen

Assign Section Tool

mit der linken Maustaste den ganzen Part selektieren Done

im Assign Section Fenster Section_1 wählen

entsprechend dem Part Stab die Section Definition Section_2 zuordnen

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Workshop (Abschnitte C.3 – C.5)

im Modul Properties

Vergabe von Eigenschaften an Hinge-Hole

im Modul Part

Anlegen einer Kopie von Hinge-Hole unter dem Namen Hinge-Solid

Löschen des Features, welches das Loch festlegt

das neue Hinge-Solid hat dieselben Eigenschaften wie Hinge-Hole

Modellieren des Bolzens als Rigid Surf ace unter dem Namen Pin

Abschnitte C-3 – C.5



Assembly Modul

Erzeugung einer oder mehrerer Instanzen eines Parts

Positionierung und Zusammenbau der Instanzen

Modifikationen eines Parts im Part Modul greifen auf seine Instanzen durch

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Assembly: abhängige und unabhängige Instanzen

Eine Instanz kann aus einem Part hervorgehen,in dem der Part reproduziert wird, also vervielfältigt. Man erhält eine unabhängige Instanzin dem auf den Part nur verwiesen wird. Man erhält eine abhängige Instanz

Unabhängige Instanzen können individuell verändert oder vernetzt werden, abhängigenicht

Abhängige Instanzen werden verändert oder vernetzt, in dem der zu Grunde liegendePart verändert oder vernetzt wird. Diese wirkt sich auf alle abhängige Instanzen ingleicher Weise aus

Modelle mit unabhängigen Instanzen sind größer und brauchen mehr Speicher alsModelle mit abhängigen Instanzen

Die Art der Instanzen wird bei ihrer Erzeugung festgelegt, kann aber später immergeändert werden



Assembly

Create Instance

Translate Instance(Translationsvektor)

Rotate Instance(Rotationsachse)

Contact Definition

Positionierungsbedingungen

Anordnen in linearem bzw.radialen Muster

Cut/Merge Instances

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Assembly: Positionierungsbedingungen

3-dimensional

Parallel Face Markierung der Flächen, die parallel zueinander liegen sollenParallel Edge bzw. Kanten

Face to Face Markierung der Flächen bzw. Kanten, die aufeinander liegenEdge to Edge sollen und einen definierten Abstand voneinander haben

Coaxial Markierung von zylindrischen oder konischen Flächen, derenAchsen aufeinanderliegen

Contact Vorgabe eines Translationsvektors, der die Verschiebung eines

Teiles vorgibt bis es in Kontakt mit einem anderen Teil kommt. Esist möglich, einen endlichen Abstand vorzugeben



Assembly: Positionierungsbedingungen

2-dimensional

Parallel Edge Markierung der Kanten, die parallel zueinander liegen sollen

Edge to Edge Markierung der Kanten, die parallel zueinander liegen sollen undeinen definierten Abstand voneinander haben

Contact (s.o.)

Coincident Markierung von Punkten, die zusammenfallen sollenpoints

Parallel Parallele KoordinatensystemeCSYS

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Vereinigen und Verschneiden von Parts

Auswahl durch Instance Merge /Cut … oder

Name des neuen Parts



Tools(1): QueryTools Query…

oderKoordinaten von ausgewählten Punkten oder Knoten

Abstand und Abstandsvektor zwischen zwei Punkten oderKnoten

Feature Eigenschaften

Normalen-Richtung von Schalen und Membranen

Tangenten-Richtung von Balken und StäbenInformationen über Vernetzung

Elementeigenschaften

Informationen über instanzierte Parts

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Demonstrationsbeispiel: Stab in das Loch positionieren

Instance PartStab_mit_Loch

Instance Part

Stab

es werden 2 Instanzen erzeugt:Stab_mit_Loch-1Stab-1

Create Constraint: Coaxial

in der Tool bar die folgende Selection-Einstellungvornehmen

und für das Modell die Wireframe Darstellungwählen

nacheinander Stab und die Bohrung inStab_mit_Loch auswählen

Translate Instance Stab auswählen

Wähle als Punkte des Translationsvektorsden Mittelpunkt der oberen Deckfläche desStabes und den Mittelpunkt des oberenBohrungsquerschnitts

2. Punkt

1. Punkt



Demonstrationsbeispiel: Stab in das Loch positionieren

Der Stab ist oben bündig eingepasst

Der Stab muss noch um ¼ der Stablängenach oben verschoben werden

Tools Query Distance

Mittelpunkt der unteren und oberenDeckfläche des Stabes anklicken

Es werden in der Message Area dieVektorkomponenten und seine Längeangegeben

Stab nochmals mit demTranslationsvektor

(0.70710675, 0.70710675,0)

verschieben.

(0.70710675 = 2.828427/4)

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Workshop (Abschnitt C.6)

Im Assembly Modul jeweils eine Instanz von Hinge-Hole, Hinge-Solid und Pin erzeugen

Über Create Constraint: Face to Facedie Instanz Hinge-Solid zur Instanz Hinge-Hole positionieren

Pin in die gemeinsame Bohrung einpassen



Step Modul

Ein Abaqus-Job kann eine Folge aus mehreren Analyse-Schritten sein

Der erste Step ist immer der Initial Step, der die Randbedingungen und andereModelleigenschaften enthält, die für alle folgenden Steps gelten sollen

Festlegung der Prozedur: Static, Dynamic, Frequency, …

Definition der Step-Eigenschaften: NLGEOM, Linear Perturbation

Ausgabe von Ergebnisgrößen: Field Output, History Output

Administrierung durch Manager

Create Step

Create Field Output

Create History Output

Step

Field Output

History Output

Manager

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Create Step

Öffnet den Step Editor , mit dem manden Step genauer spezifizieren kann:

NLGEOMBeschreibung des StepsSolver-Auswahl…

Das Angebot an Prozedur-Typen istkontext-sensitiv

Unterdrückung und Wiederaufnahmedes Steps durch linke Maustaste



Create Field OutputModellbereich für dieAusgabe

nicht alle Komponenten sindaktiviert

alle Komponenten sind aktiviert

Standardausgabe-grössen

Section Points

Ausgabeintervall

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Weitere Ausgabeinformationen

Unterdrücken undWiederaufnehmen desRequests durchlinke Maustaste



Mehrere Steps in einem Abaqus-Jobs

Ein Abaqus-Job aus mehreren Steps(Analyse-Schritten)

1. Struktur vorspannen: Prestress

2. Frequenzanalyse: Frequency

3. Transienter Teil: Dynamic

Ausgabeanforderung ist …

… für diesen Step erzeugt

… für diesen Step nicht aktiv

Ausgabeabforderungen können für einen Step übernommen werden propagatedAusgabeabforderungen können für einen Step modiziert werden modified

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Tools(2): Erzeugung von Sets oder Surfaces

Tools Set Create

Tools Surface Create

Es erscheint das Fenster mit den Auswahl-Optionen

Auswahl von Teilen oder einzelnen Punkten des Modells

Vergabe von Namen

In der Tool bar die Selection-Einstellung so wählen, dassPreselection Highlighting aktiviert ist

Die Modelldarstellung sollte im Wireframe Modus erfolgen



Demonstrationsbeispiel

Step für einen statischen Lastfall definieren

Time Period: 1

Feste Inkremente der Größe 0.2

Field Output anfordern mit vorbesetzten Variablen

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Step definieren

Ausgabeanforderung

Erzeugung eines DOF-Monitors



Interaction

Festlegung von Kontaktarten

Kontakt zwischen 2 Flächen

Selbstkontakt

Verbindungen

KontaktmodelleReibung

Normalenwechselwirkung

Vorpressungen

Verbindungen (Gelenke)

Elastische Bettungen

Zwangsbedingungen (Constraints)

Create Interaction

Create Interaction Property

Create Constraint

Create Connector Assignment

Create Connector Section

Find Contact Pairs/Connector Builder

Create/Modify Wire Feature

Create Fasteners

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Kontakt

Create Interactionfür jeden Step kann einInteraction-Typausgewählt werden

das Angebot an Interaction-Typen ist kontext-sensitiv

Auswahl der Kontaktflächen

Master Surface

Slave Surface

*CONTACT PAIR

Flächen müssen vorher definiert

werden ( Tools Surface Create)

Standardname

Step-Name



Kontakt

Edit Interaction

*SURFACE INTERACTION

Erzeugen oder

Auswählen

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Demonstrationsbeispiel: Kontaktflächen

Tools Create Surface

Stab

Bohrung



Demonstrationsbeispiel: Kontaktdefinition

Create Interaction

Select master surface

Surfaces … Stab Done

Choose the slave type: SurfaceBohrung Continue

In Edit Interaction

Small Sliding wählen

Adjust only overclosed nodes aktivieren

Da im Feld Interaction property keine Eigenschaft angeboten wird,den Create Button anklicken Continue

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Demonstrationsbeispiel: Kontakteigenschaften



Demonstrationsbeispiel: Interaction Manager

Kontaktbedingungen werden in Steps erzeugt und können in andere Stepsübernommen bzw. auch deaktiviert werden

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Workshop (Abschnitte C.8 – C.9)

im Interaction Modul 5 Surfaces definieren:

Mantelfläche des Bolzens: Pin

Berührungsfläche von Hinge-Hole: Flange-h

Berührungsfläche von Hinge-Solid: Flange-s

Innenseiten der Bohrungen von Hinge-Hole und Hinge-Solid, die mit demBolzen in Kontakt kommen: Inside-h bzw. Inside-s

3 Kontakt-Wechselwirkungen definieren:

zwischen den beiden Gelenkteilen

jeweils zwischen den Gelenkteilen und dem Bolzen

Vergabe von Interaction Propertieskeine Reibung

Finite Sliding



Lasten, Randbedingungen, Anfangsbedingungen

Load Modul

Spezifikation aufGeometrien, Knoten, ElementeSets und Surfaces

Lastenmechanisch: konzentrierte Kräfte/Momente, Druck, Volumenkräfte, … thermisch: konzentrierter und verteilter Wärmefluss

Randbedingungenmechanisch: vorgeschriebene Verschiebungen/Momente/Geschwindigkeitenthermisch: vorgeschriebene Temperaturen

Anfangsbedingungenmechanisch: Geschwindigkeitenthermisch: Temperaturen

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Load Modul

Lasten und Randbedingungen können über Tools Amplitude einezeitliche Variation entsprechend einer Amplitudendefinition zugeordnet werden

Lasten und Randbedingungen können über die jeweiligen Manager einzelnen

Steps zugeordnet werden

Create

Load

Boundary Condition

Field

Load Case

Manager



Demonstrationsbeispiel: Randbedingungen

das Ende des Stabes wird fest eingespannt

Name

hier kann auch jeder andereStep gewählt werden

Das Angebot ist lastfall- undprozedurabhängig

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Demonstrationsbeispiel: Randbedingungen

das Angebot an Randbedingungen ist step- und prozedurabhängigSymbole an den Kanten und Flächen

Die Größe der Symbole kann überView

Assembly Display Options

Attribute Symbolverändert werden.



Demonstrationsbeispiel: Zwangsverschiebung

Lasten können durch von außen aufgebrachte Kräfte oder durch erzwungeneVerschiebungen (Rotationen) an Knoten erzeugt werden

letzteres geschieht in Form einer Randbedingung, die nicht im Initial Step definiert ist

Im Beispiel werden die Knoten der Deckel- und Bodenfläche des kleinen Stabes inz-Richtung um 0.1 verschoben, Verschiebungen in x- und y-Richtung werden

festgehalten

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Demonstrationsbeispiel: Zwangsverschiebung

hier kann ein lokalesKoordinatensystemspezifiziert werden




Randbedingung Fixed: fixiert alle Freiheitgrade auf der Rückfläche von Hinge-Hole

Randbedingung NoSlip: fixiert alle Freiheitsgrade von Pin im ersten Step

( Referenzpunkt); im Folgestep wird diese Bedingung modifiziert, so dass die

Freiheitsgrade 1 und 5 frei sind

Randbedingung Constrain: alle Freiheitsgrade an einem Knoten von Hinge-Solid werden im ersten Analyse-Step Contact festgehalten, so dass sich der

Kontakt-Zustand etablieren kann

im zweiten Analyse-Step Load wird auf der Rückfläche von Hinge-Solid eine

verteilte Zugkraft der Größe 1.E-6 aufgebracht;

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2. Teil

Vernetzung und Analyse



Mesh Modul

Festlegen der Netzeigenschaften

Vernetzungstechnik

Elementgeometrie

Elementtyp

Netzdichte

Netzgenerierung

Netzverifikation

Anzahl der Knoten und Elemente

ElementqualitätWinkel

Seitenverhältnisse

Orientierung bei Schalen- und Balkenelemente

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Strukturierte Netze

werden aus vordefinierten toplogischäquivalenten vernetzten Gebieten erzeugt

2-dimensional Gebiete

3-dimensionale Bereiche



Strukturierte Netze

bieten die meiste Kontrolle über das Netz

viele Einschränkungen an die Topologie

keine Löcher

keine isolierten Kanten, Flächen oder Vertices

komplizierte Bereiche müssen in einfache Bereiche zerlegt werden, die separatstrukturiert vernetzt werden

konkave Kanten oder Flächen sollten möglichst dicht vernetzt oder partitioniertwerden

„gute“ Elemente sind solche,

die möglichst quadratisch bzw. würfelförmig sind

die Seiten bzw. Kanten möglichst senkrecht aufeinander stehen

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Strukturierte Netze

Beispiele von Partitionierungen zur Erzeugung strukturierter Netze

Gebiete mit Löcher

Konkave Bereiche mit Winkel > 1800

3-dimensionale Bereiche können nur dannvernetzt werden, wenn jede Seitenfläche

vernetzt werden kann

Quadratische Pyramide wird in 2Dreieckspyramiden zerlegt



Netze durch Verschieben oder Rotieren

„swept meshing“

ein Netz wird auf einer Fläche eines Bereichesgeneriert und durch Translation oder Rotationentlang einer Kante in gewissen Abständen kopiertbis zu einer begrenzenden Fläche des Bereiches

ggf. müssen die Startflächen partitioniert werden,damit diese vernetzt werden können

der Gleitpfad muss gerade oder kreisförmig sein

Quell- und Zielfläche müssen eben sein

Quell-, Ziel- und Seitenflächen dürfen nichtpartitioniert sein

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Netze durch Verschieben oder Rotieren

falls die Quellfläche dieRotationsachse berührt, müssenprismenförmige Elemente verwendetwerden

der zu vernetzende Bereich muss imMesh Modul als „hex dominated“markiert werden

Flächen können ebenfalls mit der„swept meshing“ Technik vernetztwerden, in dem Kanten der Flächeverschoben oder rotiert werden

bei Rotation von Kanten ist das Netzggf. „quad dominated“



Freie Vernetzungfreie Vernetzung folgt keiner vordefinierten Strategie und das Netzmuster ist nichtvorhersagbar

3 Netzqualitäten sind möglich

rechteckig (quadrilateral) bzw. quaderförmig (hexahedral)

quad-dominated bzw. hex-dominated

dreieckig (triangular) bzw. tetraederförmig (tetrahedral)

kann bei (fast) jeder Topologie eingesetzt werden

Bei Vernetzung mit Dreieck-Elementen werden verschiedene Strategien zur Auswahlangeboten (s. Dokumentation)

eine Überprüfung der Netzqualität ist unbedingt nötig

Erzeugung eines Preview-Meshes (Vernetzung der Oberfläche); danach

Verify Mesh bzw. oder Query Geometry Diagnostics im

Mesh Module Queries Fenster. Korrekturen mit Edit Mesh bzw.

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Mesh Seed

Seeds sind Markierungen entlang der Kanten eines Bereiches, die dieKnotendichte anzeigen. Ggf. unterscheidet sich das resultierende Netz leicht vondem Seed. Die Seed-Marker können Einschränkungen unterliegen:

die Marker Position ist fest (Eckpunkte); Symbol ist ein Quadratteilweise eingeschränkt: die Anzahl der Elemente kann zunehmen; Symbol istein Dreick mit Spitze nach obenunbeschränkt: die Anzahl der Elemente kann zu- oder abnehmen; Symbol istein Kreis

Über das Seed Icon oder über die Menüfolge Seed Instance wird dieNetzdichte eines Part Instance oder Partition global festgelegt werden

Seeds können auch individuell auf einzelnen Kanten der

Instance spezifiziert werdenSeed Edge

Die Verteilung der Seed-Markierungen wird festgelegt durch

Angabe der ElementgrößeAngabe der Elementanzahl auf der KanteEvt. Angabe eines Verdichtungsfaktors (Bias)

Bias



Mesh Seed Instance

Globale Netzdichte einer Instance oder Partition

in der Prompt-Leiste wird die Wahl der Part Instance gefordert, individuell oder überSets …

anschließend gibt man die Elementgröße ein und ggf. die untere Grenze

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Mesh Seed Edge

Lokale Netzdichte, die auf individuellen Kanten einer Part Instance oder Partition dieglobale Netzdichte modifiziert

in der Prompt-Leiste wird die Wahl der Kanten, Flächen oder Zellen gefordert,individuell oder über Sets …



Mesh ControlIcon Assign Mesh Controls oder Menü Mesh Control

Markierung der Bereiche, für die die Eingabe gelten soll

im Mesh Controls Fenster wird die Netztechnik und Elementform ausgewählt;es sind nur die Auswahlmöglichkeiten

aktiviert, die auf Grund der Topologieerlaubt sind (kontextsensitiv)

das Netz wird erst durch Drücken einesder Icons generiert

man kann auch entsprechend eine derMenüfolgen

Mesh Instance …

Mesh Region …

wählen

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Element Typ

Mesh Element Type … oder Icon

Auswahl der Bereiche, für die die Spezifikation gelten soll(per Cursor oder Set-Auswahl)

es werden die Elementtypenangeboten, die für das Modellzugelassen sind



Netzverifikation

Mesh Verify … oder Icon

Informationen in der Message Area

- nicht für alle Elementtypen verfügbar

- der Input File Prozessor muss vorher einenDatacheck durchgeführt haben

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Partitionierung

Zerlegung von Modellbereichen in einfachere Geometrienbessere Vernetzung, insbesondere für strukturierte Netze

Tools Partition … oder



Partitionierung von KantenUse parameter

Eingabe eines Teilungsparameters < 1

Pick point

Auswahl des Teilungspunktes mit dem

Cursor; Mittelpunkt der Kante oder

ein vorher definierter Datum Point

Use Datum Plane

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Partitionierung von Flächen

Sketch

Shortest Path between 2 Points

Vertices, Kantenmittelpunkte,Kreismittelpunkte, Datum Points

Use Datum Plane



Partitionierung von FlächenCurved path normal to 2 edges

Auswahl der KantenAuswahl der Punkte durchEingabe eines Teilungsparametersoder durch Maus-Klick

Extend another face

Intersect by other faces

Auto-partitionautomatische Partitionierung von Flächen

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Partitionierung von Zellen

Cutting plane

Point & Normal

3 Points

Normal to Edge




Use datum plane

Extend face

Extrude/Sweep edges

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N-sided patchTeilung durch ein Patch, welches aus 3, 4 oder 5

… Punkten … Kanten

gebildet wird.




Sketch Planar Partition

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Editieren von nativen Netzen im Mesh Modul

Mesh Edit … oder

2D-Elemente

Verschiebung von Knoten

Knoten bleiben auf den vernetzten Flächen

Knoten werden beliebig verschoben

Splitten von Elementen in 2 Teile

Verschmelzen von 2 Dreieck-Elementen in ein Viereck-Element

Wechsel der gemeinsamen Kantezweier benachbarter Dreiecks-Elemente



Demonstrationsbeispiel: Vernetzung des Stabes

Ausblenden des Stabes mit Loch über die Menüfolge (bei unabhängigen Instanzen)View Assembly Display Options … Instance

Im Kontext Bar: Object: Part Stab einsetzen (bei abhängigen Instanzen)

Mesh Controls

oder

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Element Typwähle den Stab als Part/Instanz

akzeptiere Voreinstellung: 3D Stress Elemente, linear, reduziertintegriert

Mesh Seed

wähle einender beiden Kreise

Mesh

wähle den Stab als Part/Instanz




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Demonstrationsbeispiel: Vernetzung des Stabesmit Loch

wähle alle 4 Viertel des Stabes

Punkt

Normale




Erzeuge einen neuen Punkt auf dem Stab im Abstand 1 zum Lochmittelpunkt:Tools Datum … Create Datum Offset from Point

oder

Wähle Mittelpunkt der Bohrung und als Offset den Vektor (0,0,-1)

Partitionierung der „langen“ Seite des Stabes

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Punkt

Normale




Global Seed : 0.2

Seed Edge: BiasedBias = 420 Elemente

Mesh Seed: 4

Mesh Seed: 8

Mesh Seed an den 4 Segmentender Bohrung: 8

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Element Typwähle den Stab als Instanz

akzeptiere Voreinstellung: 3D Stress Elemente, linear, reduziertintegriert

Mesh Controls

die grünen Partitionen: Structured

die gelben Partitionen: Sweep

Mesh

wähle den Stab als Instanz



Demonstrationsbeispiel: Vernetzung

bei der Festlegung der Netzdichte sollte man von der Möglichkeit desConstraints …

beim Umfang der Bohrung und des Stabes will man, da hier Kontakt-Wechselwirkung erwartet wird, dass die Netzdichte sich nicht ändert, also

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Demonstrationsbeispiel: Vernetzung




die Ösen der beiden Parts Hinge-Hole und Hinde-Solid müssen partitioniertwerden

beide Parts können strukturiert mit Hexa-Elementen vernetzt werden

als Element-Typ wählt man lineare, reduziert integrierte 3D Stress Elemente

die globale Netzdichte ist 0.004

der Bolzen Pin ist ein analytisch-starrer Körper und muss daher nicht vernetztwerden

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Job Modul

Standard-Jobname



Job Modul

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Job Manager

Create … erzeugt einen neuen Job

Edit … modifiziert einen schon bestehenden JobCopy … kopiert dupliziert einen JobRename … ändert den Jobnamen

Delete … löscht einen Job

erzeugt Abaqus Inputfile

startet den Abaqus-Jobaus Abaqus/CAE heraus

Job-Status

Startet das Visualization Modul

Datacheck



3. Teil

Auswertung und Visualisierung

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Postprocessing

Start des Visualisation Moduls inAbaqus/CAE

über das Module Fenster

über den Results Button im Job Modul

oder Aufruf des Abaqus/Viewer

es muss ein ODB-File ausgewähltwerden

der Name des ODB-Files ist der Job-Name des Abaqus-Jobs, nicht derModell-Name

hier kann das ODB-File als Read-Only geöffnet werden



Visualization Module

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Common OptionsResult Options

Superimpose OptionsODB Display Options

Plot Undeformed ShapePlot ContoursPlot Symbols

Plot Deformed ShapeContour OptionsSymbol Options

Scale Factor AnimationHarmonic Animation

Time History AnimationAnimation Options

Create Field Outputfrom Fields

Create Field Outputfrom Frames

Options/View-Untermenü

Plot/Options-Untermenü

Tools-Untermenü

Activate/Deactivate View Cut View Cut Manager

Plot Material OrientationsAllow Multiple Plot States

Material Orientations OptionsPly Stack Plot Options

Animation/Options-Untermenü

Create Coordinate System CS Manager Tools-

UntermenüCreate XY DataXY Options

XY Data ManagerXY Curve Options

Tools/Options-Untermenü

Tools/Options-Untermenü




Create Free Body Cut Free Body Cut Manager

Create Stream Stream ManagerSwitch Between Overlay

and Single Plot State

Overlay Plot Layer

ManagerProbe Values

Options-Untermenü

Options Untermenü

Tools Query

View-Untermenü

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Output Variable

Anforderung im Results UntermenüField Output ist die Ausgabe einer berechneten Größe in ihrer Gesamtheit überder Struktur als Kontourplot, Deformationsplot oder Symbolplot (Vektor- oderTensorplot), also eine Größe, die an jedem Knoten und/oder jedemIntegrationspunkt bzw. Elementmittelpunkt einen Wert besitzt

Primary Variable sind direkt berechnete Variable und daraus abgeleiteteVariable, so wie sie in den Kapiteln „Output variable identifiers“ der AbaqusUser‘s Manuals aufgeführt sindDeformed Variables sind Variable, die auch als Deformation der Strukturdargestellt werden (insbesondere Verschiebungen)Welche Variablen zur Verfügung stehen hängt von den verwendetenElementen, dem Problem und der Ausgabeanforderung im Step Module ab

History Output ist ein X-Y-Plot einer Variable über die Zeit oder über eine

andere VariableSection Variable sind Ergebnisse an den Section Points von Schalen- bzw.Balkenelementen



Plot Options

zu den Plot-Moden gibt es sog. Plot-Mode-Dependent Options, in denenverschiedene Einstellungen vorgenommen werden können:

Button in der Toolbox Area oderOptions Untermenü

Undeformed Shape Options …

Rendering (Wireframe, Hidden, Shaded, …) sichtbare Kanten, Labels, Farbeinstellungen, Normalendarstellung, etc.

Deformed Shape Options …

zusätzliche Skalierung der DeformationÜberlagerung der undeformierten Struktur

Contour Options …

Konturarten, Spektrum, Plot auf (un)deformierter Struktur, etc.

ähnliche Optionen bei den anderen Plot-Moden

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Deformierter oder Kontur-Plot, Symbol-Plot

eines der Symbole wählen

es gibt Standardergebnisse, die geplottet werden

Knotenverschiebungen bei deformiertem Plot

v. Mises Spannung bei Kontur-Plot

Auswahl einer anderen Variablen über Result Field Output …

standardmäßig wird der Zustand der Variablen am Ende des letztenSteps/Inkrements dargestellt

jedes Inkrement bedeutet ein sog. Frame

analog auch Symbolplots = Vektor/Tensor-Darstellung



Deformierter oder Kontur-Plot, Symbol-Plot

Step/Frame: Auswahl des Steps und desFrames, ist auch über das Result Menümöglich

mögliche Variable

einzelne KomponentenSkalare Größen bzw.Invarianten

je nach Element können hiernoch Section Pointsausgewählt werden

Ergebnisdarstellung als• Konturplot• deformierter Plot• Symbolplot• Statusplot

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Frame/Step AuswahlAnsteuerung der Frames

bzw. Zeitschritteganz an …

… den Anfang … das Ende

zurück vor

jeweils ein Step, Frame, Zeitschritt etc.

Öffnen desFrame Selector



Animationen

Time History Animationenentstehen daraus, dass alle Frames hintereinander angezeigt werden, so dass ein zeitlicherAblauf entsteht; animiert werden Deformationen, Konturplots und Symbolplots

Scale Factor Animationen

entstehen daraus, dass innerhalb eines gewählten Frames die Ergebnisgrößen stetig von 0bis 1 oder von -1 bis 1 skaliert werden; animiert werden Deformationen, Konturplots undSymbolplots

Harmonic Animationsentstehen durch Variation komplexwertiger Größen

man kann die Animationen im AVI -, VRML- oder Quicktime -Format sichern:Animate Save As …

die Animation wird über eine Kontrollleiste im Context Bar gesteuert

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Erzeugung neuer Ergebnisse

Tools Create Field_Output From Fields… oder

Innerhalb eines Steps und eines Frames können Variable bearbeitet bzw.kombiniert werden und entsprechend als deformierter Plot, Kontur-Plot etc.dargestellt werden

Name der Variablen

math. Ausdruck:hier Betrag der Verschiebung

zur Verfügung stehendeErgebnisvariable

mögliche

Operationen

• math. Operatoren•Transformationen•Skalare aus denErgebnisvariablen




Tools Create Field_Output From Frames… oder

Neue Ergebnisvariable durch Kombination von Ergebnisse aus mehreren Frames

Auswahl der in Fragekommenden Frames

unter diesem Ordner werden dieErgebnisvariablen ausgewählt

neuer Framewird erzeugt

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es wird ein neuer Step erzeugt mit Namen Session Step; Auswahl über Step/Frame

innerhalb des neuen Steps werden Frames angelegt, deren Namen im FeldFrame description steht und von der gewählten Operation abhängt

mögliche Operationen können in der Zeile Operation ausgewählt werden:

Sum values over all frames

Find the minimum value over all frames

Find the maximum value over all frames

Namenskonvention der Variablen-Tags: sm f n _ name

Step-Nummer Frame-Nummer Variablenname

s1f4_U beschreibt also die Verschiebungskomponenten im 4. Frame des 1. Steps



Erzeugung von XY-PlotsPlot von Ergebnisvariablen gegen die Zeit, Inkrement oder andere Ergebnisvariablen

Auswahl der Quelle über Tools XY Data Create oder

Daten, die im Step Modul als History

Output angefordert wurden oderErgebnisse des DOF Monitors

Daten, die im Step Modul als Field

Output angefordert wurden

Kombination von Daten undErzeugung neuer Daten durch math.Operationen Wertepaare aus einem ASCII File

Eingabe über Tastatur Daten entlang eines Pfadesdurch das Modell

öffnet die entsprechende Dialog-Box

Plot von Daten über die Dicke vonSchalenelementen

Daten von Free Bodies

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Sichern von XY-Plots

Bearbeitung gesicherter XY-Plots ist möglich über den XY Data ManagerTools XY Data Manager oder neben

automatische Namensvergabe wenn XY-Plots erzeugt werden aus XY-DatenHistory-Outputin einem ASCII-Fileüber die Tastaturentlang eines Pfadesdurch Operation auf andere XY-Daten

_temp-n wenn der Plot-Button in den entsprechenden Dialog-Boxen gedrücktwird

XYData-n wenn der Save As Button in den entsprechenden Dialog-Boxen

gedrückt wirdn ist eine durchlaufende Nummer

Die Default-Namen können überschrieben werden (sofort oder später im XY Data Manager)



History Output

Gestaltung der Kurveund Legende

Gestaltung desXY-Plots

Variablehier: äußere Arbeit

Auswahl der Steps undFrames

Ploterzeugung

Sichern desPlots

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Field Output

Auswertepunkte für die Variablen;für Knotenvariable muss Unique Nodal gewählt werden

Auswahl-

Methode

Step/Frame-Auswahl



Operation auf XY-Daten

XY Daten mathematische Operationen undKombinationen

aktueller Ausdruck;

combine(A,B) plottet B gegen A

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Pfad-PlotErzeugung eines Pfades über

Knoten: durch Eingabe der Knotennummern oder individuell mit der Maus,

Punkte: durch Eingabe der Koordinaten

Edge: durch Eingabe von Elementkanten, die den Pfad bilden

Kreisförmig: durch Definition eines Kreises; der Pfad kann umlaufend oderradial festgelegt werden

Tools Path Create…

Standardname

Part Instanz, nur beiNode/Edge list

Eingabe derKnotennummern

Auswahl per Mausklick; Eintrag vor odernach der aktuellen Zeile



Pfad-Plot von Field Data

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Skalierung der X-Werte bei Pfad-Plots

True Distance die x-Werte entsprechen der aktuelle Distanz entlang desPfades im Modell-Koordinatensystem

Normalized Distance die Länge des Pfades ist auf 1 normiert

Sequence ID die x-Werte werden in der Reihenfolge der Knoten- bzw.Punkteliste angeordnet

X, Y or Z Distance die x-Werte entsprechen der aktuellen Distanz entlang desPfades projiziert auf die Koordinaten-Richtung



XY Data Managerenthält alle gesicherten XY-Plots

gesicherte XY-Plot sind nur während einer Sitzung vorhanden

um XY-Plots permanent zu halten, müssen sie in das ODB-File geschrieben werden;dazu darf das ODB-File nicht im Read-Only Modus geöffnet werden

um Plots aus dem ODB-File anzuzeigen muss dieser Button gedrückt werden

PloterzeugungSichern ins ODB Laden von XY-Plots aus demODB

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View Cuts

Sind Schnitte durch das Modell und erlauben die grafische Darstellung der Größen imInneren

3 Standardschnittebenen sind vorgegeben

Zugang über Tools View Cut Manager

oder über das entsprechende Icon neben in der Toolbox Area

Im View Cut Manager werden neue View Cuts definiert, verwaltet und aktiviert

Ein-/Ausschalten des aktiven View Cuts funktioniert auch über



View Cut Manager

VordefinierteSchnittebenen

Stetige Verschiebung oderRotation der Schnittebenen

BenutzerdefinierteSchnittebenen

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Create Cut

Standardname

Form der Schnittfläche

Bedeutung hängt von derSchnittfläche ab

Falls Koordinatensystemedefiniert wurde, könnendiese hier ausgewähltwerden

Falls aktiviert, folgt derCut der deformiertenStruktur



Demonstrationsbeispiel: Postprocessing

Start von Abaqus/CAE, Öffnen der Modelldatenbasis

Laden des Visualisation Modul, Öffnen des ODB-Files Job-1.odb

Plot Mode Undeformed; die verschiedenen Render-Moden ausprobieren

Plot Mode Deformed

die verschiedenen Frames anzeigen

Common OptionsSkalierung für die Deformationen ändern

Visible Edges

Feature Angle über View ODB Display Options… einstellen

Plot Mode Contour Plot

v. Mises Stress, einzelne Stresskomponenten darstellen, Verschiebung

in verschiedenen Frames

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Demonstrationsbeispiel: Pfad-Plot

es soll die Deformation des Stabes entlangseinerMittelachse geplottet werden

neue Display Group Stab

es bleibt der Stab übrig




Längsschnitt durch den Stab, so dass die Mittelachse sichtbar wird

Schnitt in der z-Ebene

Nodes Labels sichtbar machen

Mit dem Regler die Ebene so verschieben, bis die Knotennummer entlang derMittelachse sichtbar werden

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Knotennummer der Mittelachse: 2103:12:-41Tools Path Create

Node list auswählen und Node Label Folgeeingeben

Create XY Data oder

Wähle Path

Field Output U3




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Workshop

Postprocessing in analoger Weise wie beim Demonstrationsbeispiel

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Documents

Transcript of abaqus_cae_6.11