1997年,清華大學莊茁教授獨具慧眼將Abaqus軟件引入到我國,當時CAE工程師無中文書籍可參考,用戶極少,2002年Abaqus中國年會僅有十幾人參加。
2004年左右,莊茁教授團隊翻譯了Abaqus/CAE用戶手冊等中文資料,用戶越來越多。
2006年,清華大學曾攀教授的學生石亦平博士,雖在德國Schaeffler做仿真分析,卻心系祖國CAE事業,工作之余出版了《Abaqus有限元分析實例詳解》一書,解開了眾多CAE工程師建模分析的疑/難點問題,把Abaqus軟件的學習熱情推向高潮。
2008年,我和石亦平合著《Abaqus有限元分析常見問題解答》一書撰寫完畢,在翻閱Abaqus幫助文檔《Abaqus Scripting User's Guide》和《Abaqus Scripting Reference Guide》時,發現除了INP文件、CAE界面操作之外,Abaqus有限元分析的更加便捷、高效的實現方法——使用Abaqus的Python腳本接口進行二次開發!!!
經過三年的學習和整理,我與王旭春、孔亮編著的《Python語言在Abaqus中的應用》一書于2011年出版(圖1),它是國內第1本將Python語言應用到Abauqs軟件的書籍,至今已重印多次,銷量為10000+,也被評為機械工業出版書的暢銷書之一!
圖1
眾所周知,在Abaqus中執行一個完整的有限元分析,需要依次執行下列操作:創建零部件→定義材料屬性→定義裝配件→定義分析步(輸出請求)→定義相互作用→定義荷載和邊界條件→劃分網格→提交分析作業→結果后處理,在Abaqus/CAE中需要依次選擇各個模塊,并在不同的對話框、標簽頁下輸入數據,然后單擊多次按鈕才能夠完成分析,復雜模型操作起來更加不便。
對于企業的CAE工程師來說,每個人所做工作相對單一,他們更加希望對重復工作進行簡化處理,以騰出更多的時間做更多創造性地工作,此時必須借助于Abaqus中的Python腳本接口(ASI),通過編程實現快速有限元分析!
在Abaqus軟件中,只要Abaqus/CAE能夠實現的功能,利用Python語言都可以完成,而且效率提高幾十倍甚至上千倍,如果在Abaqus/CAE中完成,每個例子都至少需要15分鐘,可是將Python語言與Abaqus結合之后,每個有限元分析僅需要幾秒鐘時間,是不是十分地神奇和高效?
用戶肯定會問,這么神奇、高效的操作,使用Python語言編程是不是很難?
No,No,No!
基于Python對Abaqus軟件進行的二次開發,非常簡單,也非常好學,在我所有的培訓課程中(包括企業邀請我做的培訓以及在“Abaqus青島培訓中心”所做培訓),僅僅需要幾天的時間,就可以讓學員們學會編程,馬上“瘦身”自己手頭的有限元分析工作!
之所以這么自信地給大家保證,是因為Abaqus軟件提供了兩個強大“武器”,分別是“Abaqus中的宏錄制功能(圖2 Abaqus/CAE的File菜單)”、“.rpy文件的自動記錄Python代碼功能(圖3)”,它們可以讓我們的代碼編寫工作變得更加輕松和高效!
圖2 宏錄制
圖3 rpy文件中自動記錄的Python命令
獨樂樂不及眾樂樂,我決定要將這個強大的功能分享給眾多Abaqus用戶。
作者:曹金鳳,仿真秀專欄作者
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今天為大家帶來一個基于soildworks、abaqus、adams的綜合仿真。下面簡單講解每個軟件的作用。
①soildworks:模型的創建、裝配以及導出成x_t的格式。
②abaqus:用連接器來分析模型以及生成某個部件的柔性體。
③adams:多剛體運動的運動仿真和帶柔性體的運動仿真。
本綜合實例由于所涉及的內容較多,特分為三個小節為大家講解和演示。本小節為第1小節。
本小節主要講解在soildworks中創建平面四桿機構,然后導入adams中,進行運動仿真(假設所有零件均是剛體)。本小節的內容和《adams實例1》中的內容基本相同,讀者可結合起來觀看。
step-1 創建如圖1所示的桿1。
圖1
step-2 創建如圖2所示的桿2。
圖2
step-3 創建如圖3所示的桿3。
圖3
step-4創建如圖4所示的桿4。
圖4
注:所有桿均可自由拉伸,這里統一拉伸3mm。
step-5 創建如圖5所示的裝配體。
圖5
step-6另存為x_t格式,注意不含有中文名稱和中文路徑。
step-1 打開adams,新建模型,如圖6所示,定義工作目錄,其余可保持默認。點擊確定。
圖6
step-2如圖7所示,選擇文件-導入。
圖7
step-3 文件的導入。
1.文件類型如圖8下拉選擇。
圖8
2.在讀取文件處右擊,選擇瀏覽,選擇自己保存的X_t格式的文件。
3.如圖9所示,在模型名稱處右擊,依次選擇模型-推測-.MODEL_1。
圖9
4.如圖10所示,表示已經導入了該裝配體。樹狀圖中已經包含了名為1,2,3,4的4個桿件。
可點擊渲染對模型進行渲染。
圖10
step-4對桿件更改顏色。
1.以桿1為例,如圖11所示,在桿1空間的附近處右擊,按照如圖11所示進行選擇。
圖11
2.彈出編輯外觀的對話框,在顏色欄右擊,按照圖12所示進行選擇。
也可根據自己的主觀選擇顏色。
圖12
3.其余桿件按照上述步驟進行操作,以更改顏色,更改后的效果如圖13所示。
圖13
step-5 添加標記點。
對圖中的四個空圓添加標記點。
1.如圖14所示,選擇添加標記點按鈕,下拉選擇添加到現有部件。
圖14
2.先選擇桿2,再如圖15所示,當屏幕中出現帶center的框時,點擊鼠標。創建標記點。
圖15
3.同理,創建其他三個孔處的標記點。
step-6添加連接關系。
1.固定桿2。選擇固定副按鈕,選擇2個物體-1個位置,垂直柵格,物體1選擇桿2,物體2選擇groud(大地),位置選擇_2.cm,創建如圖16所示的固定副。
圖16
若圖標太大了,可按照圖17所示,依次進行選擇。
圖17
彈出圖標設置對話框,現有的圖標大小為15,可根據實際情況更改為10。
2.選擇旋轉副按鈕,選擇2個物體-1個位置,垂直柵格,物體1選擇桿1,物體2選擇桿2,位置選擇剛剛創建的桿1與桿2的標記點。
同理,創建其他選擇副。最后的效果如圖18所示。
圖18
step-7創建驅動。
1.切換至驅動模塊,選擇旋轉驅動,如圖19所示,選擇創建的旋轉副2。(JOINT_2)
圖19
2.選擇樹狀圖中的驅動下的motion_1,單擊鼠標右鍵,選擇修改,彈出圖20所示的界面,函數(時間)欄輸入-2d*time。(負號可保證桿1逆時針轉動)
圖20
step-8 仿真。
1.如圖21所示,切換至仿真界面,進行設定。
圖21
2.點擊仿真,進行仿真。
通過仿真可以看出,桿1為曲柄,桿3為搖桿,滿足平面四桿機構中有曲柄的條件。
平面四桿機構有曲柄存在的條件為:
1、連架桿與機架中必有一桿為四桿機構中的最短桿;
2、最短桿與最長桿桿長之和應小于或等于其余兩桿之和(通常稱此為桿長和條件)。