第2章 几何建模

几何模型是有限元分析问题的基础，模型的精确性和有效性对计算结果的影响至关重要。ABAQUS几何建模主要是在Part、Sketch、Assembly、Property这几个模块中完成的，其中几何部件在Part模块中创建，部件草图在Sketch模块中创建，各部件在Assembly模块中进行装配，各部件的材料属性和截面特性在Property模块进行定义。

本章主要对上述4个模块的功能进行讲解，为了方便读者理解，下面将以支座连接件模型为例，介绍其建模、装配和赋予材料特性的操作过程，并对该过程中所涉及的各项功能进行讲解。支座连接件的模型如图2-1所示。

2.1.1 创建右支座部件

1．建立右支座底面

Step 1：执行【Part】/【Create】命令，或者单击工具区中的【Create Part】，如图2-2所示，弹出【Create Part】对话框，如图2-3所示。

在弹出的【Create Part】对话框中，将右支座部件的【Name】改为bearing-r，其类型采用默认设置【3D】、【Deformable】、【Solid】、【Extrusion】，即3维变形实体，且通过拉伸的方式建立该模型。再将该部件的大致尺寸设置为1，该设置主要是为了稍后在草图模块建模时部件能够清晰地显示，若该值设置不合理将会导致部件在草图中显示过大或过小，不利于观察和建模。然后单击【Continue...】按钮，退出【Create Part】对话框，进入草图绘制界面。

Step 2：绘制草图。单击工具区中的【Create Lines:Connected】，在提示区中依次输入以下点围成一条封闭曲线：（0,0）,（0.25,0）,（0.25,0.15）,（0,0.15）,（0,0）。单击鼠标中键，再单击提示区的【Done】按钮，弹出【Edit Base extrusion】对话框，如图2-4所示。在拉伸长度栏（【Depth】）输入0.02（底面的厚度为0.02m），单击【OK】按钮，退出草图绘制界面，完成右支座底面的创建。

对右支座部件底面矩形块的创建还可以通过以下方法实现：单击工具区中的【Create Lines:Rectangle】按钮，在提示区中依次输入（0,0）和（0.25,0.15）两个矩形对角点，单击鼠标中键，再单击提示区的【Done】按钮，弹出【Edit Base extrusion】对话框，在【Depth】栏输入0.02，单击【OK】按钮，完成右支座底面的创建。

2．创建右支座侧面

右支座的侧面是在底面的左侧向上建立的一个长、宽、高分别为0.15m、0.02m、0.15m的矩形块，可以通过对部件的拉伸操作来实现，其操作步骤如下：

Step 1：单击【Create Solid: Extrude】按钮，选择右支座底部的上表面，再将提示区中线或轴出现的方式设置为【vertical and on the left】（该设置是为了在稍后的草图修改时，草图的坐标方位与当前坐标方位保持一致），再选择支座底部上表面左侧的一条边，进入草图修改截面。

Step 2：修改草图。单击工具区中的【Create Lines:Rectangle】，先在草图的左侧绘制一个任意宽度的矩形，但该矩形的一条长边为Step 1中所选择的那条线。再单击工具区中的【Add dimension】，选择上述任意宽度矩形的宽边上的两点，拖动鼠标到合适位置后单击鼠标左键，视图区中将会自动显示出之前所建的矩形的宽度，然后在提示区中将该宽度重新设置为0.02（右支座侧面的厚度为0.02m），单击鼠标中键进行确认。再单击鼠标中键，退出草图界面并弹出【Edit extrusion】对话框。

Step 3：定义右支座侧面的拉伸高度。在【Edit extrusion】对话框中【Depth】选项后输入0.15，即右支座侧面的拉伸高度为0.15m，拉伸方向和类型都采用默认设置，然后单击【OK】按钮，完成右支座侧面的创建。

该过程的详细操作步骤如图2-5所示。

3．右支座侧面的挖孔

单击工具区中的【Create Cut:Circular Hole】或者执行【Shape】/【Cut】/【Circular Hole】命令，在提示区的【Type of hole】选项中选择【Through All】，再选择右支座的内侧面作为圆孔的截取面，如图2-6所示。单击提示区中的【OK】按钮，选择“first edge”，在提示区输入定位距离0.05（孔的圆心距离所选边0.05m），单击鼠标中键，再选择“second edge”，在提示区输入定位距离0.075（孔的圆心距离所选边0.075m），单击鼠标中键，再在提示区的【Diameter】栏中输入0.02，即孔的直径为0.02m，单击鼠标中键，完成右支座侧面的挖孔。

4．倒角

单击工具区中的【Create Round or Fillet】，选择图2-7（a）中的4条边，单击提示区的【Done】按钮，在提示区的【Radius】选项后输入0.02，单击鼠标中键，完成直角倒圆角的操作。

至此，完成了右支座模型的建立，如图2-7（b）所示。

2.1.2 创建铰链部件

Step 1：单击工具区中的【Create Part】，弹出【Create Part】对话框，将铰链部件的【Name】改为link，其类型设为【3D】、【Deformable】、【Solid】、【Revolution】，即3维变形实体，且通过旋转的方式建立该模型。再将该部件的大致尺寸设置为0.2。然后单击【Continue...】按钮，退出【Create Part】对话框，进入草图绘制界面。

Step 2：绘制草图。单击工具区中的【Create Lines:Rectangle】，在提示区中依次输入（0,0）和（0.01,0.08）两个矩形对角点（铰链的截面为圆形，其半径为0.01m，铰链的长度为0.08m），单击鼠标中键两次，再单击提示区的【Done】按钮，弹出【Edit Revolution】对话框，在【Angle】栏输入360，即旋转360°。单击【OK】按钮，完成铰链部件的创建。其操作步骤和模型如图2-8所示。

对于铰链部件的创建，还可以采用拉伸的方法，即先在草图中建立一个半径为0.01mm的圆，然后再将该圆拉伸0.08mm。此方法与右支座底面的建模方法类似，这里不再详述。

模型类型知识点：

1．Modeling Space选项

● 3D：用于创建三维立体模型。

● 2D Planar：用于创建二维平面模型。

● Axisymmetric：用于创建轴对称模型。

2．Type选项

● Deformable：可变形体，可以模拟任何形状的物体。

● DisCrete rigid：离散刚体，该项常用于接触分析中，可以模拟复杂形状的物体。

● Analytical：解析刚体，该项只用于建立壳和曲线，不能模拟复杂形状的物体。

3．Options选项

该选项只有当建立轴对称可变形体时才会被激活，用于设置轴对称结构绕对称轴发生扭转变形。

4．Shape选项

● Solid：该选项用于建立实体模型，只有在【Modeling Space】中选择【3D】及在【Type】中选择【Deformable】或【Discrete rigid】时，该选项才可选。

● Extrusion：采用拉伸的方式创建部件。

● Revolution：采用旋转的方式创建部件。

● Sweep：采用扫掠的方式创建部件。

● Shell：该选项用于建立壳体模型。

● Planar：用于创建平面壳体。

● Extrusion：采用拉伸的方式创建部件。

● Revolution：采用旋转的方式创建部件。

● Sweep：采用扫掠的方式创建部件。

● Wire：该选项用于建立位于同一平面内的线模型。

● Planar：用于创建平面内的线。

● Point：该选项用于建立点模型，直接输入坐标值即可。

● Coordinates：采用坐标的方式创建点。

2.1.3 部件的导入与修复

ABAQUS不仅可以对其内部建立的Sketch（草图）、Part（部件）、Assembly（装配件）进行导入操作，还可以导入其他建模软件导出的模型，且支持多种不同类型文件的导入。其具体操作如下：执行【File】/【Import】/【Part】命令，弹出【Import Part 】对话框，在【File Filter】中选择文件格式，然后选择需要导入的文件，再单击【OK】按钮，便可完成部件的导入操作。

对于一些较为复杂的模型（特别是从其他软件导入的），导入到ABAQUS软件中常常会提示一些错误或警告，这时便需要对导入的模型在ABAQUS中进行修复。其具体操作为：执行【Tools】/【Geometry Edit】命令，弹出【Geometry Edit】对话框，然后选择模型中需要修复的对象和采用的方法，便可自动进行修复。

图2-1中支座连接件的模型全部在ABAQUS软件中进行创建，并不涉及部件的导入和修复，因此可跳过此节，进入下面的装配模块进行部件的装配。

2.2.1 复制部件实体

如前所述，对于左支座部件可以不用在【Part】模块中进行创建，而通过复制的方式得到。ABAQUS可以对一个已有的实体进行线性或环状复制，下面将以左支座部件的创建为例分别对这两种复制功能进行介绍。

1．创建右支座的部件实体

进入【Assembly】模块后，单击工具区的【Create Instance】，弹出【Create Instance】对话框，如图2-9所示。在【Parts】栏中选择【bearing-r】部件，其他参数采用默认设置，单击【OK】按钮，完成右支座部件实体的创建。

创建部件的类型有两种，即非独立部件实体（【Dependent（mesh on part）】）和独立部件实体（【Independent（mesh on instance）】），它们的区别只是在【Mesh】模块中划分网格的对象不相同。对于非独立部件实体需要对每个部件进行网格划分；而对于独立部件实体则是在部件实体上进行网格划分。

【Auto-offset from other instances】选项用于使创建的实体之间产生偏移而不重叠，便于观察。

2．左支座部件实体的线性复制

采用线性复制方式，复制后得到的模型可以出现在原模型的上、下、左、右四个方位。下面以图2-1中的右支座部件（见图2-7（b））为例，通过线性复制得到左支座，具体操作如下。

Step 1：单击工具区中的按钮，选择视图区中的bearing-r部件，在提示区中单击【Done】按钮，弹出【Linear Pattern】对话框，当所有参数均采用默认设置时，其线性复制的结果如图2-10中（a）所示，此处可以对复制部件与原部件之间的距离和方向进行修改。

Step 2：本例是为了得到一个左支座，因此可将图2-10（b）中【Direction 2】选项的【Number】设为1，而【Direction 1】选项的【Number】采用默认值2，表示线性复制后X方向有2个实体、Y方向有一个实体。

Step 3：为了便于区分左、右支座，可将上述复制得到的左支座实体移动到右支座实体的左侧。其操作方法为单击图2-10（c）【Direction 1】选项栏中的按钮，便可将线性复制得到的实体移动到原实体的左侧。

Step 4：单击【Linear Pattern】对话框中的【OK】按钮，完成左支座部件实体的线性复制。具体操作步骤如图2-10所示。

3．左支座部件实体的环状复制

除了上述的线性复制外，还可以通过环状复制的方式得到左支座部件实体。环状复制是指复制后的模型和原模型在同一个圆周上。左支座部件实体的环状复制操作步骤如下：

Step1：单击工具区中的按钮，选择视图区中的bearing-r部件，在提示区中单击【Done】按钮，弹出【Radial Pattern】对话框。当所有参数均采用默认设置时，环状复制得到的结果如图2-11（a）所示。此处用户可对复制后模型的总数和这些模型所围成的圆弧的角度进行修改。

Step2：由于本例是为了得到一个左支座实体，因此环状复制后的模型总数应设为2，其角度可设为180°，即环状复制得到的左支座实体与右支座实体在同一直线上，这样便于后续的部件装配。其具体操作如下，将【Radial Pattern】对话框中【Number】的值设为2, 【Total angle】的值设为180，环状复制后的结果如图2-11（b）所示。

Step3：单击【Radial Pattern】对话框中的【OK】按钮，完成左支座实体的环状复制。

2.2.2 创建装配件

对于上述左支座实体的创建，本例采用环状复制的方式获得，此时视图区中的装配件已包含左支座实体和右支座实体，再创建一个铰链的实体便可完成图2-1中支座连接件模型的装配件的创建。

铰链实体的创建步骤如下，单击工具区的【Create Instance】，弹出【Create Instance】对话框，在【Parts】栏中选择【link】部件，其他参数采用默认设置，单击【OK】按钮，完成铰链实体的创建。

至此，支座连接件模型的所有部件实体（右支座、左支座和铰链）已创建完成，其装配件如图2-12所示。

2.2.3 装配件内各部件实体的定位

上述装配件内各部件实体的位置关系较为杂乱，需要做一些移动、旋转、共轴等操作才能将其组装到一起，得到如图2-1所示的支座连接件模型（左、右支座的侧面完全贴合在一起，中间用铰链进行连接，铰链的中截面与左右支座的交界面位于同一平面内）。下面将对其装配过程进行详细介绍。

1．装配左右支座

Step 1：隐藏铰链部件实体。为了便于装配过程中视野清晰，可将后装配的部件实体先进行隐藏，让视图区只显示当前进行装配的部件实体。本例中先对左、右支座进行装配，因此需隐藏铰链。具体操作如下，单击工具栏中的【Remove Selected】按钮，在提示区中【Select entities to remove】选项后的下拉列表中选择【Instances】，即对部件实体进行隐藏，然后选择视图区中的铰链实体，单击提示区中的【Done】按钮，完成铰链实体的隐藏操作。再单击提示区中的 按钮，退出隐藏操作。

Step 2：对左、右支座进行定位。对左、右支座的定位有很多方法，如边的重合、面的重合、整体平移等，下面分别采用这3种方法对左右支座进行定位，其具体操作方法如下。

方法1：边的重合操作。执行【Constraint】/【Edge to edge】命令，选择视图区中左支座（需要移动的实体）的一条边edge 1（见图2-13（a）），再选择右支座（固定不动的实体）的一条边edge 2（见图2-13（b）），此时所选的两条边上将出现红色箭头，它们的朝向是一致的，单击提示区中的【OK】按钮（若两个箭头的朝向不一致，则需先单击提示区中的【Flip】按钮，使它们朝向一致后再单击【OK】按钮），便完成了左右支座的定位，定位后的左右支座如图2-14所示。

方法2：面的重合操作。执行【Constraint】/【Face to face】命令，选择视图区中左支座（需要移动的实体）的一个面face 1（见图2-15（a）），再选择右支座（固定不动的实体）的一个面face 2（见图2-15（b））。此时所选的两个面上将出现红色箭头，它们的朝向是相反的，先单击提示区中的【Flip】按钮，使它们的朝向一致，然后单击提示区中的【OK】按钮，再在提示区中的输入框中输入0，即face 1与face 2之间的距离为0。最后单击鼠标中键，完成左右支座的定位，如图2-14所示。

方法3：整体平移操作。单击工具区中的【Translate Instance】，选择视图区中左支座实体，单击提示区中的【Done】按钮，选择左支座（需要移动的实体）中的一个角点point 1（见图2-16（a））作为移动的起点，再选择右支座（固定不动的实体）中的一个角点point 2（见图2-16（b））作为移动的终点，最后单击提示区中的【OK】按钮，完成左右支座的定位，如图2-14所示。

2．装配铰链

Step 1：显示铰链部件实体。由于之前装配左右支座时将铰链进行了隐藏，因此在装配铰链时需将铰链重新显示于视图之中。具体操作如下，单击工具栏中的【Replace all】按钮，显示装配件内的所有部件实体，此时视图区中将会出现已经装配好的左右支座和还未进行装配的铰链。

Step 2：对铰链进行定位。由于铰链是轴对称结构，左、右支座侧面上的孔也是轴对称结构，因此对于铰链的装配可采用共轴的方法进行定位，其操作步骤如下。

执行【Constraint】/【Coaxial】命令，在视图区中选择铰链（需要移动的实体）的圆柱面face 1（见图2-17），再选择右支座（固定不动的实体）孔的圆柱面face 2（见图2-17），此时所选的两个面的轴线上将出现红色箭头，本例不需要调整它们的方向，直接单击提示区中的【OK】按钮，完成铰链的共轴定位。

由于例2-1要求铰链的中截面与左右支座的交界面在同一平面（YZ平面）内，而铰链的长度为0.08m，因此铰链右端截面的圆心（见图2-18）坐标应为（0.04,0.075,0.12）。单击工具栏中的【Query information】按钮，弹出【Query】对话框，在【General Queries】栏中选择【Point/Node】选项，选择视图区中铰链右端截面的圆心（见图2-18），然后单击提示区中的【Done】按钮，在提示区下方的信息区中将会显示该店的坐标也为（0.04,0.075,0.12），因此可不用再对铰链进行移动。

3．约束装配件内各实体的位置关系

通过上述定位操作，支座连接件的模型已装配完毕，此时可将其当前的位置关系进行约束，从而解除模型树中所有定位操作的特征（模型的位置保持不变），方便以后对装配件进行一些新的定位操作，该功能也能避免一些定位操作之间的冲突。

装配件内各实体位置关系的约束操作步骤如下：执行【Instance】/【Convert Constraints】命令，选择视图区中装配件的所有实体，单击提示区中的【Done】按钮，完成装配件内各实体的位置关系的约束。

至此，图2-1中支座连接件模型的整个装配件组装完成。

2.2.4 合并/剪切部件实体

合并功能可以将几个部件实体组合为一个部件实体，剪切功能可以通过几个部件实体之间的切割实现一些结构特征的创建，如图2-1中右支座部件侧面的挖孔等。下面仍以图2-1中右支座部件的创建为例，对合并和剪切功能进行介绍。

1．合并（Merge）

Step 1：创建右支座部件的底面并倒角。进入【Part】模块，单击工具区中的【Create Part】，弹出【Create Part】对话框，将部件命名为bearing-r-bottom，其类型选择为【3D】、【Deformable】、【Solid】、【Extrusion】。再将该部件的大致尺寸设置为1，然后单击【Continue...】按钮，进入草图绘制界面。单击工具区中的【Create Lines:Rectangle】，在提示区中依次输入（0,0）和（0.25,0.15）两个矩形对角点，单击鼠标中键，再单击提示区的【Done】按钮，弹出【Edit Base extrusion】对话框，在【Depth】栏输入0.02，单击【OK】按钮，完成右支座底面的创建。再单击工具区中的【Create Round or Fillet】，选择右支座底面右侧的两条边进行倒角，其倒角半径为0.02mm。倒角后的右支座部件的底面模型如图2-19所示。

Step 2：创建右支座部件的侧面并挖孔和倒角。将右支座部件的侧面模型部件命名为bearing-r-flank，其类型仍为【3D】、【Deformable】、【Solid】、【Extrusion】。进入草图绘制界面后，单击工具区中的【Create Lines:Rectangle】，在提示区中依次输入（0,0）和（0.15,0.15）两个矩形对角点，在弹出的【Edit Base extrusion】对话框中将拉伸长度设为0.02mm，完成右支座部件侧面的初步创建。再对其进行挖孔操作，孔的直径为0.02m，其圆心到edge 1的距离为0.05m，到edge 2的距离为0.075m，具体操作方法与2.1.1中的类似，这里不再赘述。最后再对其进行倒角，倒角半径仍设为0.02mm。挖孔和倒角后的右支座部件的侧面模型如图2-20所示。

Step 3：对右支座的底面和侧面部件进行装配。先将右支座的底面和侧面部件创建为同一装配件下的实体，然后通过面的重合（face 1与face 2重合）以及整体移动（右支座侧面部件实体从point 1移动到point 2）操作，完成装配件的定位，如图2-21所示，具体操作方法与2.2.3中的类似。

Step 4：合并右支座的底面和侧面部件实体。在【Assembly】模块中单击工具区中的按钮，弹出【Merge/Cut Instances】对话框，将合并后新生成的部件命名为bearing-r-merge，单击【Merge】单选按钮，其合并对象选择【Geometry】，即对几何模型进行合并。若选择【Mesh】则表示对网格部件进行合并，若选择【Both】则表示对几何和网格部件都进行合并。对于原部件的处理选择【Suppress】方式，即表示进行合并操作后将原部件进行隐藏。若选择【Delete】则表示合并完成后删除合并前的原部件。对边界的处理选择【Retain】选项，即表示保留合并前各部件的边界。若选择【Remove】选项，则表示合并完成后将移除合并区域内原部件的边界。

合并参数设置完成后，单击【Merge/ Cut Instances】对话框中的【Continue...】按钮，在视图区中选择右支座的底面和侧面部件，然后单击提示区中的【Done】按钮，完成右支座的底面和侧面的合并。此时模型树中【Assembly】下新增了一个部件bearing-r-merge，该部件在【Part】模块中也能找到，这便是通过采用合并的方式创建的右支座部件。

2．剪切（Cut）

Step 1：创建无孔的右支座部件。无孔右支座部件的创建与2.1.1中有孔右支座部件的创建方法完全相同，只是省去挖孔操作，最终得到的无孔右支座部件如图2-22所示。

Step 2：对无孔右支座和铰链部件进行装配。先将无孔右支座和铰链部件创建为同一装配件下的实体，然后通过边的重合（edge 1与edge 2的重合）操作，将铰链的对称轴和无孔右支座的底面上的一条边重合到一起。然后执行【Instance】/【Convert Constraints】命令，解除边的重合定位特征。再对铰链进行移动，将铰链右端面的圆心point 1作为移动的起点，其移动的终点坐标为（0.04,0.075,0.12）。最终完成装配件的定位，如图2-23所示。具体操作方法与2.2.3中的类似。

Step 3：用铰链部件对无孔右支座部件进行剪切。在【Assembly】模块中单击工具区中的按钮，弹出【Merge/Cut Instances】对话框，将剪切后新生成的部件命名为bearing-r-cut,，单击【Cut Geometry】单选按钮，即对几何部件进行剪切。对于原部件的处理选择【Suppress】方式。

注意：剪切操作只能在几何部件中进行，不能对网格部件进行剪切，这与合并是不相同的。

剪切参数设置完成后，单击【Merge/ Cut Instances】对话框中的【Continue...】按钮。在视图区中先选择被剪切的部件，这里选择无孔右支座部件；再选择用于剪切的部件，这里选择铰链部件。单击提示区中的【Done】按钮，完成无孔右支座部件的剪切操作。此时，模型树中【Assembly】下的部件bearing-r-no hole和link都被隐藏了，并多出一个部件bearing-r-cut（剪切后得到的新部件）。该部件在【Part】模块中也能找到，这便是通过采用剪切的方式创建的右支座部件。

2.3.1 定义材料属性

1．定义弹塑性材料

单击工具区中【Create Material】，弹出【Edit Material】对话框，在该对话框的【Name】栏输入elastic-plastic。首先设置材料的弹性模量和泊松比，在【Material Behaviors】栏执行【Mechanical】/【Elasticity】/【Elastic】命令，此时【Material Behaviors】栏下方的空白处将出现Elastic，再在【Young's Modulus】栏中输入2.1e11，在【Poisson's Ratio】栏中输入0.3，即将钢的弹性模量和泊松比分别设为2.1×1011Pa和0.3，如图2-24（a）所示。

再设置材料的塑性，执行【Mechanical】/【Plasticity】/【Plastic】命令，此时【Material Behaviors】栏下方的空白处将出现Elastic和Plastic，在【Yield Stress】和【Plastic Strain】栏中分别输入钢的屈服应力和塑性应变，如图2-24（b）所示。单击【OK】按钮，完成弹塑性材料属性的创建。

2．定义超弹性材料

单击工具区中【Create Material】，弹出【Edit Material】对话框，在该对话框的【Name】栏输入hyperelasticity。其本构模型一般采用超弹性中的【Mooney-Rivlin】。具体操作如下，执行【Mechanical】/【Elasticity】/【Hyperelastic】命令，在【Strain energy potential】后的下拉菜单中选择【Mooney-Rivlin】，在【Input source】选项后选择【Coefficients】, 【Data】栏将出现一个参数列表，C10和C01为穆尼常数，分别设为0.84、0.21, D1为不可压缩比，对于不可压缩材料，D1的值应设为0，单击【OK】按钮，完成超弹性材料属性的设置，如图2-25所示。

3．定义弹性材料并定义剪切破坏准则

单击工具区中【Create Material】，弹出【Edit Material】对话框，在该对话框的【Name】栏输入elastic-shear damage。首先设置材料的弹性模量和泊松比，执行【Mechanical】/【Elasticity】/【Elastic】命令，在【Young's Modulus】栏中输入7e10，在【Poisson's Ratio】栏中输入0.33，即将钢的弹性模量和泊松比分别设为7×1010Pa和0.33，如图2-26（a）所示。

再对该材料的剪切破坏准则进行定义。执行【Mechanical】/【Damage for Ductile Metals】/【Shear Damage】命令，将【Ks】的值设为0.3，在【Fracture Strain】、【Shear Stress Ratio】和【Strain Rate】栏中分别输入材料的断裂应变、剪应力比和应变速率，如图2-26（b）所示。

最后对损伤演化进行定义。单击【Suboptions】选项，在其下拉菜单中选择【Damage Evolution】选项，弹出【Suboption Editor】对话框，将【Data】栏中的【Displacement at Failure】的值设为0.001，其他参数均采用默认设置，单击【OK】按钮，完成损伤演化的设置，如图2-26（c）所示。再单击【Edit Material】对话框中的【OK】按钮，完成弹性材料属性的定义并对其剪切破坏准则进行了定义。

2.3.2 创建并赋予截面特性

ABAQUS/CAE不能直接把材料属性赋予部件，而是先创建包含材料属性的截面特性，然后再将截面特性分配给模型的各个区域。由于支座连接件模型的各个部件都是三维实体部件，因此它们对应的截面特性类型也都是实体。

1．创建弹塑性材料的截面特性

单击工具区中的【Create Section】，在【Create Section】对话框的【Name】栏输入elastic-plastic，其类型为【Solid】、【Homogenous】，单击【Continue...】按钮，弹出【Edit Section】对话框，如图2-27所示，选择【Material】下拉列表中的【elastic-plastic】材料属性。【Plane stress/strain thickness】选项仅适用于二维区域，本例为三维模型，不需要设置该参数，单击【OK】按钮，完成弹塑性材料截面特性的创建。

2．创建超弹性材料的截面特性

与上述创建弹塑性材料的截面特性方法完全相同，创建一个名为hyperelasticity，类型为【Solid】、【Homogenous】，材料属性为【hyperelasticity】的超弹性材料的截面特性。

3．创建带有剪切破坏准则的弹性材料的截面特性

仍与上述创建弹塑性材料的截面特性方法完全相同，创建一个名为elastic-shear damage，类型为【Solid】、【Homogenous】，材料属性为【elastic-shear damage】的带有剪切破坏准则的弹性材料的截面特性。

4．赋予截面特性

对右支座部件赋予截面特性：单击工具区中的【Assign Section】，选择视图区中的右支座部件，单击鼠标中键，弹出【Edit Section Assignment】对话框，在【Section】栏中选择【elastic-plastic】截面，单击【OK】按钮，完成右支座部件截面特性的赋予，具体操作步骤如图2-28所示。

对左支座部件赋予截面特性：仍采用上述方法，在【Section】栏中选择【hyperelasticity】截面，单击【OK】按钮，完成左支座部件截面特性的赋予。

对铰链部件赋予截面特性：仍采用上述方法，在【Section】栏中选择【elastic-shear damage】截面，单击【OK】按钮，完成铰链部件截面特性的赋予。

2.3.3 Special菜单

【Property】模块除了可以设置材料和截面特性外，还可以通过Special菜单进行一些特殊的操作。下面将以对右支座部件的侧面（与左支座接触的面）赋予膜的材料属性为例，对【Skin】（皮肤）功能进行简单介绍。

1．创建Skin的区域

执行【Special】/【Skin】/【Create】命令，选择右支座部件侧面的一个面，如图2-29所示，单击鼠标中键，完成Skin区域的创建，其默认的名称为Skin-1。

2．创建Skin的材料属性

单击工具区中【Create Material】，弹出【Edit Material】对话框，在该对话框的【Name】栏输入skin。然后设置材料的弹性模量和泊松比，执行【Mechanical】/【Elasticity】/【Elastic】命令，在【Young's Modulus】栏中输入68.9，在【Poisson's Ratio】栏中输入0.45，即将膜的弹性模量和泊松比分别设为68.9Pa和0.45，单击【OK】按钮，完成skin材料属性的创建。

3．创建Skin的截面特性

单击工具区中的【Create Section】，在【Create Section】对话框的【Name】栏输入skin，其类型为【Shell】、【Homogenous】，单击【Continue...】按钮，弹出【Edit Section】对话框，如图2-30所示，将壳的厚度设为0.25，选择【Material】下拉列表中的【skin】材料属性，其他参数均采用默认设置，单击【OK】按钮，完成skin截面特性的创建。

4．赋予skin的截面特性

单击工具区中的【Assign Section】，在工具区中的按钮后选择【Skins】选项（注意：只有选择了该选项后才能选择视图区中之前建立的皮肤区域），再选择之前建立的Skin-1区域，单击鼠标中键，弹出【Edit Section Assignment】对话框，在【Section】栏中选择【skin】截面，壳的偏移选择默认的【Bottom surface】选项（壳全部在该实体的外部），单击【OK】按钮，完成skin截面特性的赋予，具体操作步骤如图2-31所示。

此时，单击工具区中的【Section Assignment Manager】，弹出【Section Assignment Manager】对话框，如图2-32所示，可以看到右支座部件已被赋予了两种截面特性，即弹塑性材料的截面特性和skin截面特性。

在Special菜单中用户可以定义Stringer（梁）、Inertia（惯量）、Springs/Dashpots（弹簧/阻尼器），其具体参数设置方法用户可以自行查阅ABAQUS系统帮助文件，这里不再详细介绍。