ABAQUS建模教程

大连理工大学工程抗震研究所1ABAQUS结构工程实例建模教程第1章建模方法介绍本章通过一框架剪力墙结构，详细介绍了三种建模方法，并在ABAQUS中对模型进行了模态分析。注意：这里建立的模型只包括混凝土一种材料，对于钢筋的建立，将在后续章节中详细介绍。【例题1.1】模型为九层混凝土框-剪结构，如图1.1和图1.2所示。基本数据如下：柱：500mm×500mm梁：250mm×500mm混凝土：C30剪力墙：250mm层高:一层4500mm，二~九层3600mm图1.1结构尺寸大连理工大学工程抗震研究所2图1.2分析模型1.1【方法一】直接在ABAQUS中建立模型单位制：N、m、kg、s1.1.1Part模块—建立首层和标准层进入Part模块—CreatePart，如图1.3，Part-1为首层平面，如图1.4；标准层与首层只是层高不同，而平面布置完全一样，所以可以在左侧模型树Parts—Part-1右击，点击Copy，如图1.5，进入PartCopy窗口，如图1.6，命名为Part-2。图1.3大连理工大学工程抗震研究所3图1.4图1.5大连理工大学工程抗震研究所4图1.6在菜单栏中点击Tool—Datum，进入CreateDatum窗口，如图1.7所示，Type选择Point，Method选择Offsetfrompoint。选择有柱的点，在左下角（如图1.8）Offset（X，Y，Z）中输入（0,0，-4.5），完成之后如图1.9。图1.7图1.8大连理工大学工程抗震研究所5图1.9在环境栏中选择，如图1.10，弹出CreateWireFeature窗口，如图1.11，Addmethod选择Disjointwires，通过Add，连接柱子的两个端点，完成之后如图1.12。同理，可以生成标准层Part-2的柱子。图1.10大连理工大学工程抗震研究所6图1.11图1.12建立首层剪力墙Part-3，Part—CreatePart（如图1.13），点击，在左下角startingpoint输入（0,0），endpoint输入（0,6），如图1.14，点击Done，弹出EditBaseExtrusion窗口，如图1.15，在Depth中输入4.5，完成之后如图1.16。建立标准层的剪力墙Part-4，标准层的剪力墙与首层的剪力墙高度不同，采用图1.5介绍的Copy操作方式，复制Part-3，命名为Part-4，在左侧模型树中，大连理工大学工程抗震研究所7一次点击Part-4前面的加号—Feature—Shellextrude-1，右击，如图1.17，点击Edit，弹出EditFeature窗口，如图1.18，在Depth中输入3.6。到此，模型中所有的Part建立完毕。图1.13图1.14大连理工大学工程抗震研究所8图1.15图1.16大连理工大学工程抗震研究所9图1.17图1.181.1.2Property模块—定义材料在环境栏Module中选择Property，定义混凝土材料。点击，弹出EditMaterial窗口，Name命名为C30，点击General—Density，在MassDensity栏中输入2500，如图1.19；点击Mechanical—Elasticity—Elastic，在Young’sModulus栏中输入3E10，在Poisson’sRatio栏中输入0.2，如图1.20。大连理工大学工程抗震研究所10图1.19图1.20点击，弹出CreateSection窗口，Name栏中输入Column，Category中选择Beam，Type中选择Beam，如图1.21，点击Continue，弹出EditBeamSection大连理工大学工程抗震研究所11窗口，点击Create，弹出CreateProfile窗口，如图1.22，Name栏中输入Column，Shape栏中选择Rectangular，点击Continue，弹出EditProfile窗口，如图1.23，依次输入a：0.5，b：0.5，点击OK，回到EditBeamSection窗口，在Profileshape—Basic—Materialname中选择C30，如图1.24，点击OK。用同样的方法建立混凝土梁的截面，命名为Beam。图1.21图1.22大连理工大学工程抗震研究所12图1.23图1.24点击，弹出CreateSection窗口，Name栏中输入Wall，Category中选择Shell，Type中选择Homogeneous，如图1.25，点击Continue，弹出EditSection窗口，如图1.26，在Value栏中输入剪力墙的厚度0.25m，Material栏中选择C30。大连理工大学工程抗震研究所13图1.25图1.26在环境栏Part中，选择Part-1，点击，左下角出现，选中所有的柱，点击左下角的Done，弹出EditSectionAssignment窗口，如图1.27，在Section栏中选择Column，点击OK。再选择所有的梁，点击Done，在图1.27中的Section栏中选择Beam。大连理工大学工程抗震研究所14图1.27点击，选中所有的混凝土柱，点击Done，如图1.28，在左下角中输入（1,0,0），点击鼠标滚轮，如图图1.29，点击OK，混凝土柱的截面方向定义完毕。再选择平行X轴的混凝土梁，在中输入（0，-1,0），点击鼠标滚轮，点击OK；再选择平行Y轴的混凝土梁，在输入（1,0,0），点击鼠标滚轮，点击OK，最后点击Done。菜单栏中View—PartDisplayOptions，弹出PartDisplayOptions窗口，如图1.30，勾选Renderbeamprofiles，可以渲染梁截面的形状，如图1.31。同样的方法，可以指定Part-2的截面属性。图1.28大连理工大学工程抗震研究所15图1.29图1.30大连理工大学工程抗震研究所16图1.31在环境栏Part中，选择Part-3，点击，选中剪力墙，点击Done，弹出EditSectionAssignment，如图1.32，Section栏中选择Wall，点击OK。菜单栏中View—PartDisplayOptions，弹出PartDisplayOptions窗口，如图1.30，勾选Rendershellthickness，可以渲染壳截面的形状，如图1.33。同样的方法，可以指定Part-4的截面属性。图1.32大连理工大学工程抗震研究所17图1.331.1.3Mesh模块—划分网格在环境栏Module中选择Mesh，Object中选择Part—Part-1，点击，弹出GlobalSeeds窗口，如图1.34，采用默认的设置，点击OK。点击，左下角出现，点击Yes。点击，选中Part-1，弹出ElementType窗口，如图1.35，根据需要进行选择，这里采用默认设置。同样的方法对Part-2、Part-3和Part-4划分网格。图1.34大连理工大学工程抗震研究所18图1.351.1.4Assembly模块—组装模型在环境栏Module中选择Assembly，点击，弹出CreateInstance，如图1.36，选中Part-1和Part-3，点击OK，界面显示如图1.37。点击，左下角提示，选择剪力墙，点击Done，选择剪力墙上部角点，点击鼠标滚轮，再选择框架上相应的点，如图1.38，移动之后如图1.39。大连理工大学工程抗震研究所19图1.36图1.37大连理工大学工程抗震研究所20图1.38图1.39点击，选择剪力墙，点击Done，弹出LinearPattern窗口，如图1.40，按照图1.40输入，点击OK，模型如图1.41。点击，弹出CreateDisplayGroup窗口，如图1.42，在Item栏中选择Partinstances，选中Part-1-1、Part-3-1和Part-3-1-lin-2-1，点击Remove，将窗口中的模型隐藏。再次点击，重复上面的操作，将剪力墙Part-4移到Part-2相应的位置。大连理工大学工程抗震研究所21图1.40图1.41大连理工大学工程抗震研究所22图1.42点击，选中当前窗口中的整体模型，点击Done，在，输入（0,0,0），点击鼠标滚轮，在，输入（0,0,3.6），点击鼠标滚轮，点击OK，这样就把标准层上移3.6m。点击，选中当前窗口中的整体模型，点击Done，弹出LinearPattern，如图1.43，在Direction1中点击Direction，然后选择Z轴，Number中输入8，Offset中输入3.6，点击OK，这样就完成了标准的建立，如图1.44。大连理工大学工程抗震研究所23图1.43图1.44点击，激活所有的模型，如图1.45，点击，弹出Merge/CutInstances窗口，如图1.46，Partname命名为Structure，Operations—Merge—Mesh，Mergenodes：All，注意不要勾选Removeduplicateelements，点击Continue，选择整体结构，点击鼠标滚轮，如图1.46，点击Yes，再次点击Yes，如图1.47。大连理工大学工程抗震研究所24图1.45图1.46大连理工大学工程抗震研究所25图1.47合并之后，模型的截面属性需要重新指定，回到Property，在环境栏中，Part选择Structure，点击，指定梁、柱和剪力墙的截面，对于梁柱，还得指定梁截面的方向，点击进行指定，具体操作可以参照第二步,最终完成，渲染之后如图1.48。图1.481.1.5Step模块—建立模态分析步在环境栏Module中大连理工大学工程抗震研究所26选择Step，点击，弹出CreateStep窗口，如图1.49，Name栏中输入Frequency，Proceduretype中选择Linearperturbation—Frequency，点击Continue，弹出EditStep窗口，在Numberofeigenvaluesrequested中选择Value，输入15，如图1.50，点击OK。图1.49图1.50大连理工大学工程抗震研究所271.1.6Load模块—定义边界条件在环境栏Module中选择Load，点击，弹出CreateBoundaryCondition窗口，如图1.51，Step栏中选择Initial，TypesforSelectedStep中选择Displacement/Ration，点击Continue，选择基底所有的节点，如图1.52，点击Done，弹出EditBoundaryCondition窗口，勾选U1、U2、U3、UR1、UR2和UR3，如图1.53，点击OK，完成边界条件的定义，如图1.54。图1.51图1.52大连理工大学工程抗震研究所28图1.53图1.541.1.7Job模块—创建分析作业与提交分析在环境栏Module中选择Job，点击，弹出CreateJob窗口，Name栏中输入Frequency，如图1.55，点击Continue，弹出EditJob窗口，如图1.56，采用默认设置，点击OK。点击，弹出JobManager窗口，如图1.57，点击Submit，提交分析作业，当Status显示由Running变成Complete时，分析完成，点击Results，进入Visualization后处理模块。大连理工大学工程抗震研究所29图1.55图1.56大连理工大学工程抗震研究所30图1.571.1.8Visualization模块—分析结果查看点击菜单栏中的Result—Step/Frame，弹出Step/Frame窗口，如图1.58，看以查看模型各振型的频率。图1.581.2【方法二】AutoCAD数据导入单位制：N、m、kg、s大连理工大学工程抗震研究所311.2.1平面图*.DXF文件导入1.2.1.1在AutoCAD中绘制结构平面图分别绘制梁的平面图和剪力墙平面