Abaqus 气动软体抓手机器人有限元仿真

本文介绍使用Abaqus软件进行气动软体抓手机器人的有限元仿真过程,包括工作目录设置、零件导入、材料属性定义、部分赋材、表面创建及装配等内容。同时探讨了网格划分、步骤及载荷设置、接触交互作用等问题。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

Abaqus 气动软体抓手机器人有限元仿真

Ⅰ. Freely beding

1. Set Work Directory

2. Import Part

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3. Materials

  • Paper
  1. General > Density:
    Density = 750 Kg/m³ → 750e-12 (Mg/mm³)
  2. Mechanical > Elasticity> Elastic:
    Young’s Modulus = 6.5 GPa → 6500 (MPa)
    Poisson’s ratio = 0.2
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  • gripper-silicone
  1. General > Density:
    Density = 1050 Kg/m³ → 1050e-12 (Mg/mm³)
  2. Mechanical > Hyperelastic > Uniaxial Test Data > Read from file > Yeoh model
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    Evaluate Material -> Coefficients
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4. Section assignment

  • Creat section
  1. Solid silicone
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  2. Shell paper (图中 material 分配错误而报错,应为 paper)
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  • Silicone part section assign
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5. Creat surfaces and sections

  1. Inner surface
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  2. Edge section for contact setting
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  3. Paper surface
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6. Assemble and merge

  1. Creat instance
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  2. Creat constraint (face to face)
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  3. Merge
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7. Create inextensible layer

  1. Creat skin
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  2. Paper section assignment
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8. Creat step and load

  1. Creat step-G and step-P
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  2. Creat boundary condiiton and loads (G and P)在这里插入图片描述
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9. Add contact interaction ★

  1. Creat interaction properties
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stiffness scale factor 可缩小来提高收敛性(但是结果好像区别不大)

  1. Creat self-contact
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  2. Creat node(edge) to surface contact
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  3. Step-G contact
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(实际计算时,step-G不收敛,压缩该步,重力影响可是加到Step-P上进行计算)

10. Mesh

  1. Mesh control
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  2. Mesh seed (part and edge)
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seed constraints 如图设置可提高收敛性。

  1. Mesh part
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  2. Element type (part and paper layer)
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11. output setting

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12. Creat job and submit

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13. Results

  • Creat XY data – ODB field output – U: Spatial displacement (U2 & U3) – Unique Nodal – Select the tip nodal – Plot

  • Report – XY – Select data – Save

参考:

https://softroboticstoolkit.com/book/pneunets-modeling
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Normal behavior:https://www.bilibili.com/video/BV12P4y1W7td?p=2 25:10
node(edge) to surface : https://www.bilibili.com/video/BV12P4y1W7td?p=4 29:00、56:10

Ⅱ. Blocking force

1. Part

导入长方体模型(10* 40 *50)
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2. Material

Steel
杨氏模量:200000
泊松比:0.3

3. Setction assignment

赋予结构材料特性,同时创建一个set,指向接触边线;
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4. Assembly

加入Instance实例,并调整位置
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5. Step and load

创建充气分析步,打开大变形计算,设置步长等;
设置施加载荷的大小;
同时设置固定边界条件:执行器末端和长方体底部。

6. contact

在Ⅰ的基础上,设置执行器和长方体的面面接触;
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7. Mesh

对长方体进行网格划分
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8. Output

Field output – CFORCE, Contact force

9. Job and submit

10. Results

  • Creat XY data – ODB field output – CNORMF: CNF3 – Unique Nodal – Select the tip nodal – Plot
  1. 选择输出数据类型:
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  2. 选择Unique Nodal 才能选择边线
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  3. 选择边线,然后Plot
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    或者
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  • Report – XY – Select data – Save
### 如何从Abaqus导出数据并在Matlab中读取和处理 #### Abaqus 数据导出方法 为了使 Matlab 能够顺利读取来自 Abaqus仿真结果,通常有几种方式来准备这些数据。一种常见的方式是在 INP 文件中加入特定的控制语句以便输出包含所需结果的 dat 文件[^3]。然而更便捷的是利用 ODB (Output Database) 文件,它包含了丰富的模拟过程中的场变量和其他信息。 #### 使用 abaqus2matlab 工具箱 对于希望简化这一流程的研究者来说,abaqus2matlab 是一款非常有用的工具箱。此工具箱允许用户自动编写用于提取 odb 结果所需的 MATLAB 代码,并能直接操作 ABAQUS 输出数据库内的各种数据项,比如位移、应力张量等[^5]。这意味着不再需要手动解析复杂的二进制格式或是依赖于第三方插件来进行转换工作。 #### 导入并处理OBD文件的具体步骤 当涉及到具体实现时,在MATLAB环境中加载由上述途径获得的数据集变得至关重要: - **初始化环境**:确保已经按照官方文档完成了 `abaqus2matlab` 的安装配置。 - **创建连接实例**:通过调用相应命令建立与目标 .odb 文件之间的链接对象。 - **查询可用字段**:借助该库提供的接口浏览可访问的信息类别及其属性名称列表。 - **执行实际读取动作**:指定感兴趣的物理量以及空间范围(例如某个部件或整体结构),进而完成数值抓取任务。 - **后续分析计算**:基于所获数组开展进一步统计学评估或者可视化展示等工作。 下面给出一段简单的Python风格伪码作为概念验证示例,虽然这里讨论的主题围绕着MATLAB展开,但是逻辑上具有相似之处: ```python import abaqus2matlab as am # 建立会话 session = am.Session('path/to/yourfile.odb') # 获取所有Instance的名字 instances = session.getInstances() # 提取MISES应变数据 misess_data = session.getFieldOutput(instances[-1], 'SDV_MISES') ```
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