本文主要是利用abaqus/standard linear perturbation進行桁架結(jié)構(gòu)的線性靜力分析，要點包括：

1.??? Abaqus中桁架結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建；

2.??? Abaqus中模型樹的使用；

3.??? Abaqus中桁架單元的使用；

4.??? Abaqus中后處理：

a)?????? 單元和節(jié)點編號、約束條件、桁架實際形狀顯示；

b)????? 變形與未變形圖共同顯示；

c)?????? 輸出結(jié)果報告

一、模型信息介紹

模型案例來自于abaqus幫助文檔。

具體的分析步驟如下：

創(chuàng)建part>繪制草圖>創(chuàng)建材料，屬性>屬性賦予part>創(chuàng)建裝配體實例>網(wǎng)格劃分>創(chuàng)建分析步>編輯輸出變量>創(chuàng)建載荷和邊界條件>創(chuàng)建任務(wù)>提交計算>后處理。

其中，在創(chuàng)建任務(wù)之前的部分又稱為模型的前處理。分析步驟中并不需要完全嚴格按照順序執(zhí)行，某些步驟可以調(diào)換順序。

er、Abaqus分析步驟

本次在abaqus中采用的單位制為m，kg，s。

首先在abaqus中指定工作目錄，F(xiàn)ile>Set Work Directory，選擇文件存儲路徑。

本案例在模型樹中進行操作。在模型樹中雙擊parts，進入Creat Part模塊，名稱改為Truss，Modeling Space選擇2D Planar，Type選擇可變形體，Base Feature 選擇Wire，Approximate size選擇4。點擊Continue。

在菜單欄選擇Add>Line>Rectangle，創(chuàng)建任意一個矩形。Edit>Delete，Scope選擇Constrains，按住shift鍵選擇4個直角，按鼠標中鍵或點擊Done確定，刪除直角約束。保存文件為overhead_hoist.cae。

在菜單欄中選擇Add>Dimension，按照模型尺寸信息標注。Add>Constrains，選擇水平約束，約束最上方橫線。同時按下圖所示，添加中間兩條線，利用Split功能切分底部橫線，同時對底部橫線施加水平及相等約束。

至此，完成草圖創(chuàng)建。連續(xù)點擊鼠標中鍵確認，退出草圖繪制模塊?？梢钥吹剑麨門russ的part已經(jīng)創(chuàng)建完成。

?????? 接下來，創(chuàng)建材料與屬性。在模型樹中鼠標左鍵雙擊material，按照模型材料參數(shù)創(chuàng)建名為Steel的材料。點擊OK。

同樣的，在模型樹中雙擊Sections，創(chuàng)建名為Section-Truss的屬性，類型選擇Beam下面的Truss。點擊Continue，在Edit Section中選擇剛剛創(chuàng)建的Steel材料，并且為Truss單元指定截面積。這里是因為對于桿單元來說，只考慮軸力和軸向位移，截面形狀不影響軸向應(yīng)力，所以指定一個截面積即可。在指定截面積的時候可以采取公式計算，這里按照python語言格式，用“**”代表平方。

創(chuàng)建完材料和屬性后，需要將屬性賦予結(jié)構(gòu)。在模型樹中Part模塊下面選擇Section Assignment，在界面中選擇整個桁架，并創(chuàng)建一個名為Truss-all的set集。

確定后選擇創(chuàng)建的Section-Truss屬性，桁架結(jié)構(gòu)顏色發(fā)生變化，由白色變?yōu)榍嗌?，表明屬性已?jīng)賦予。

?????? 接下來創(chuàng)建裝配體中的實例。在模型中Assembly下雙擊Instances，選擇唯一的Truss部件，實例類型為Dependent，表明網(wǎng)格劃分在part上。點擊OK。視圖中桁架結(jié)構(gòu)變?yōu)樗{色，表明已經(jīng)完成裝配體中實例的創(chuàng)建。

????????接下來進行part的網(wǎng)格劃分。在Parts中Truss下面，雙擊Mesh，此時Mesh后面顯示為Empty。進入網(wǎng)格劃分模塊，選擇菜單上Seed>Part，將基本尺寸定為2，因為我們將每個桿只用一個單元劃分，所以這里基本尺寸要大于其長度。點擊OK。

?????? 點擊菜單Mesh>Element Type，選擇我們前面創(chuàng)建的Truss-all集合，選擇linear，Truss下的T2D2單元(2節(jié)點線性2Dtruss單元)。點擊OK。

點擊菜單欄下的Mesh>Part，點擊Yes，完成桁架結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分，桁架結(jié)構(gòu)顏色發(fā)生改變。

?????? 接下來創(chuàng)建分析步。在模型樹中雙擊Steps，創(chuàng)建一個名為Apply load的分析步，位于初始分析步Initial之后。分析類型選擇Linear perturbation下的Static,Linear perturbation。點擊Continue，彈出Edit Step模塊，在Description中添加工況描述，該描述后面會出現(xiàn)在后處理界面中。同時可以看到在linear perturbation分析步中，幾何非線性是默認關(guān)閉的，因為linear perturbation只支持線性分析。

接下來是設(shè)置輸出值。Abaqus會有一些默認輸出值，在本例中我們不去改動，按照默認輸出即可。

?????? 接下來創(chuàng)建載荷。在模型樹中雙擊Loads，在Creat Load中重命名為Force，選擇Mechanical下面的集中力選項。點擊Continue，選擇底部中點，并創(chuàng)建名為Center的集合。鼠標中鍵確定，并在彈出的Edit load對話框中將CF2設(shè)置為-250000，點擊OK。

創(chuàng)建邊界條件。首先是左側(cè)全約束，在模型樹中雙擊BC，命名為Fix，選擇Mechnical下的第一項。點擊Continue，選擇底部左側(cè)點，并命名set為Left，在彈出的對話框中選擇Encastre全約束。

同樣的，創(chuàng)建右側(cè)的y向位移約束。雙擊BC，重命名為Roller，選擇Mechanical下的位移/旋轉(zhuǎn)約束，點擊Continue，選擇底部最右側(cè)節(jié)點并創(chuàng)建名為Right的集合，選擇約束為U2=0，點擊OK。

?????? 至此，完成模型前處理。接下來在模型樹中的Analysis模塊，雙擊Jobs，創(chuàng)建名為Truss的Job。點擊Continue，在彈出的Edit Job模塊中可以添加描述，該描述也會出現(xiàn)在后處理界面中。點擊OK，完成Job創(chuàng)建。

在模型樹中Jobs下面出現(xiàn)新創(chuàng)建的名為Truss的Job，右擊選擇Submit，提交分析作業(yè)?？梢杂覔鬞russ選擇monitor，查看分析情況。

點擊Dismiss退出monitor，在Job里的Truss處右擊選擇Results，進入后處理模塊。

三、Abaqus后處理

1.?????? 單元和節(jié)點編號、約束條件、桁架實際形狀顯示

在菜單欄中Option>Common，進入Common Plot Options，在Labels模塊可以勾選單元和節(jié)點編號顯示，點擊Apply即可看到。

在菜單欄View>ODB Display Options中，選擇Entity Display，勾選Show boundary conditions，點擊Apply即可顯示邊界條件。

同樣的，在ODB Display Options中選擇General模塊，勾選Render beam profiles，點擊Apply，即可將梁結(jié)構(gòu)實體化。

2.? ???變形與未變形圖共同顯示

在菜單欄點擊Plot>Deformed Shape，視圖顯示變形圖。然后點擊Plot>Allow Multiple Plot States，允許視圖疊加，然后點擊Plot>Undeformed Shape，繪制未變形圖。

在菜單欄點擊Options>Superimpose，在彈出的對話框中選擇Color & Stytle，選擇線型為虛線，點擊Apply，即可得到下圖所示疊加圖形。

3.?????? 輸出結(jié)果報告

首先看下桁架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和位移結(jié)果。在菜單欄選擇Plot>Contours>On Deformed Shape，可得桁架結(jié)構(gòu)的Mises應(yīng)力如下圖所示。

為了更好的看出應(yīng)力方向，可以選擇菜單欄下Plot>Symbol>On Deformed Shape，顯示出應(yīng)力的正負，如下圖所示，可以通過顏色、長度和箭頭方向來直觀的顯示應(yīng)力大小和方向。

在菜單欄下方結(jié)果選擇框處，選擇變量U，分別選擇U2和U1即可得到桁架結(jié)構(gòu)在Y向和X向的位移結(jié)果。

下面來將結(jié)果輸出為文本文件。

?????? 在菜單欄中點擊Report>Field Output，Position選擇Integration Point，勾選S11，在Setup中File下輸入最后結(jié)果存儲的文件，是.rpt格式文件，默認為續(xù)寫到文件中。取消勾選Data下的Column totals，點擊Apply。打開生成的.rpt文件，可以看到每個單元對于的拉壓應(yīng)力都已經(jīng)輸出到文本文件中。最大值為294.04Mpa。

接著輸出支反力信息。還是在剛剛打開的Report Field Output對話框中，在Variable模塊下，Position選擇Unique Nodal，勾選RF下的RF1和RF2，同時在Setup模塊中勾選Data下的Column totals，點擊Apply?？梢钥吹?，在原先的輸出文件里面多了支反力的信息。各個節(jié)點處X向支反力為0，在3號節(jié)點和5號節(jié)點處各有125kN沿Y軸向上的支反力。分別對應(yīng)于左側(cè)全約束點和右側(cè)豎向約束點。同時支反力的合力為250kN，沿著Y軸豎直向上，與外載荷-250kN相互平衡，可以證明結(jié)果的正確性。

同樣的，要輸出節(jié)點的位移可以在Variable模塊下，取消勾選RF1和RF2，勾選上U1和U2，在Setup處取消勾選Data下的Column totals，點擊Apply，打開結(jié)果文件可以得到下圖結(jié)果。其中，3號和5號節(jié)點即桁架結(jié)構(gòu)左右固定點，其U2皆是一個極小值，可視為0。最大位移出現(xiàn)在4號節(jié)點，即桁架結(jié)構(gòu)底部中心點，最大Y向位移為4.67mm。

四、補充知識點

1.?????? Abaqus可以使用線性攝動分析步來進行結(jié)構(gòu)的靜態(tài)線性分析，其Step time非常小，在多步分析中對總時間的影響可以忽略不記；

2.?????? Abaqus中可以更改背景，若希望把背景顏色改為白色，可以在后處理菜單欄中選擇View>Graphic Options，將Viewport Background改為Solid，顏色選擇白色即可；

3.?????? Abaqus中可根據(jù)需要修改圖例、界面顯示信息等，具體可在菜單欄Viewport>Viewport Annotation Options中修改。