ABAQUS 在结构设计中的基础应用

设计中有些结构的设计依靠的是前辈经验，缺少理论依据和相应的设计标准，或者是几种结构形式，不知道哪种形式在更优，强度更好。通过仿真模型，离散，加载载荷和边界可以方便快捷直观的解决这些困惑，使结构设计形式不断进步。本例通过简单螺钉柱设计，说明仿真在结构设计中的基础应用。

图 1 螺钉柱模型

目的： 确定图中螺钉柱设计的各个参数值。

方法： 使用 ABAQUS/standard 模块，固定底板边缘，通过施加力 F1、F2，查看比较各个模型

受力变形情况

1、参数 L 的确定

图 2 离散模型

如上图，整体模型包含上筋板长度 L 逐渐减大的 25 个模型

图 3 施加力 F1 后，应力集中区域和最大位移位置（变形系数 10）

查看各个模型的受力和位移，做出 Smax 和 Umax 曲线，从而确定 L 的最佳取值。

2、参数 l 的确定

图 5 离散模型

a 第 1 个模型 b 第 17 个模型

整体模型中包含了 l 值逐渐增大的 17 个模型。

图 6 施加力 F1 后，模型的位移云图和应力云图

图 7 Smax、Umax 与 l 对应关系曲线

通过施加力 F1、F2，做出 Smax、Umax 与 l 对应关系曲线，确定 l 取值。

3、参数 h 的取值

图 8 离散模型

a 第 1 个模型 b 第 25 个模型

整体模型中包含了 h 值逐渐增大的 27 个模型

图 9 当 h 取不同值时，最大应力区域出现变化

图 10 Smax、Umax 与 h 对应关系曲线

固定柱子高度 H,改变肋板高度 h, Smax，Umax 与 h关系曲线如上图,根据曲线及应力位置变化确定 h 取值。

4、参数 H 的取值

图 11 离散模型

a 第 1 个模型 b 第 27 个模型

图 12 h/H 恒定，分别改变 h,H 取值，位移曲线图

当 h/H<0.35 时，固定肋板高度的位移曲线更陡；当 h/H>0.35 时，曲线形状相似。从位移曲线上的值看，当柱子过高时，会造成很大的变形，因此在满足连接长度时，H 尽可能取小值。

结论

通过以上的分析，从曲线中可以确定各个参数的最佳取值范围，用于指导结构设计。