搜索ABAQUS中的相关约定（2）——旋转约束的约定
2016-12-01 by:CAE仿真在线 来源:互联网
空间中,对于有限旋转作如下规定:定义
为关于整体X、Y和Z轴的旋转量(也就是指在一个节点的4、5、6自由度)。
定义
,其中
,方向P为旋转同方向,
为右手法则得出的旋转角度(弧度表示),见下图。
值不是唯一确定的。在大旋转问题中,如果总旋转量超过
,可以加或减任意倍的
(以得到在
内的值),而这可能会导致旋转分量的不连续输出。
这个规则提供了在大多数分析中对于运动边条和弯矩的简便输入以及输出的简单解释。由ABAQUS产生的对旋转的输出代表的是关于一固定轴从原参考构型到当前构型的旋转。此输出不同于对结点的旋转历史输出。而且,这个规则成为了小旋转分析甚至是施加到初始有限旋转上的小旋转情况(这种情况可在关于一个预变形状态下小振动研究考虑)最通常的规则。
●组合旋转
因为有限旋转的方向性,它不是累积的,它们被指定的方式与其它种边条被指定的方式有所不同:在整个step上指定的旋转增量必须是从分析步开始的构型到该步末所需要的构型旋转结点所需要的旋转量。对于总旋转量,在分析中它将结点旋转到最终的位置,但如果它是在其他的几个初始参考构型中施加的,那么在一个分析步中就使结点旋转到总量来说是不够的(也可以说是不正确的)。如果对于某结点施加的一个旋转增量
下面以梁的旋转为例来说明如何指定组合有限旋转以及说明有限旋转输出:
梁最初位一x轴上,现在想进行如相复合旋转:最行使梁绕z轴旋转旋转60度,随后梁自旋(以自己梁轴)90度,最后使梁绕在x-y平面内垂直于梁体的轴旋转90度。
该分析的组合旋转分为三步,
其中:
在这个例子中,
代表每一个绕旋转轴有限旋转的大小。上述的三个旋转向量分别在第一个步开始的构型定义时施加。用*Boundary,type=velocity可以很简便地进行定义。为方便起见,在ABAQUS中对于velocity类型的边条其默认的amplitude值为常量。
如下为一个典型的ABAQUs分析步,将结点1固定在原点而将旋转加于结点2上:
STEP, NLGEOM
Step 1: Rotate 60 degrees about thez-axis
*STATIC
*BOUNDARY, TYPE=VELOCITY
2, 4, 5
2, 6, 6, 1.047198
*END STEP
**
*STEP, NLGEOM
Step 2: Rotate 90 degrees about thebeam axis
*STATIC
*BOUNDARY, TYPE=VELOCITY
2, 4, 4, 0.785398
2, 5, 5, 1.36035
2, 6, 6
*END STEP
**
*STEP, NLGEOM
Step 3: Rotate beam onto z-axis
*STATIC
*BOUNDARY,TYPE=VELOCITY
2, 4, 4, 1.36035
2, 5, 5, -0.785398
2, 6, 6
*END STEP
推荐使用上述方示施加有限旋转边界条件(*boundary,type-velocity为默认的amplitude定义类型)。然而,如果旋转边条是作为位移类型边条加载的话,上面的输入格式需要进行改变,在ABAQUS/Standard中,对于某一分析步的边条是在分析步内定义整体或该步最终的边界状态。这种情况下,所有以前分析步中所指定的边条必须要被添加到增量的旋转向量分量上。ABAQUS/Standard的分析步定义将变为:
*STEP, NLGEOM
Step 1: Rotate 60 degrees about thez-axis
*STATIC
*BOUNDARY
2, 4, 5
2, 6, 6, 1.047198
*END STEP
**
*STEP, NLGEOM
Step 2: Rotate 90 degrees about thebeam axis
*STATIC
*BOUNDARY
2, 4, 4, 0.785398
2, 5, 5, 1.36035
2, 6, 6, 1.047198
*END STEP
**
*STEP, NLGEOM
Step 3: Rotate beam onto z-axis
*STATIC
*BOUNDARY
2, 4, 4, 2.145748
2, 5, 5, 0.574952
2, 6, 6, 1.047198
*END STEP
可以看出,第二、三步的边条是分别加上了前几步已定义的旋转边界条件!
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