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1、采用 abaqus 的 cae 进行力学问题的分析，其对模型的处理存在很多的技巧，对 abaqus 的一些分析技巧进行一些概述，希望对大家有所帮助。abaqus 的多图层绘图abaqus 的 cae 默认一个视区仅仅绘出一个图形，譬如 contor 图，变形图，x-y 曲线图等，其实在 abaqus 里面存在一个类似于 origin 里面的图层的概念，对于每个当前视区里面的图形都可以建立一个图层，并且可以将多个图层合并在一个图形里面，称之为 Overlay Plot，譬如你可以在同一副图中，左边绘出 contor 图，右边绘出 x-y 图等等，并且在 abaqus 里面的操作也是很简单的。1.
2、首先进入可视化模块，当然要先打开你的模型数据文件(.odb)2.第一步要先创建好你的图形，譬如变形图等等3.进入 view 里面的 overlay plot，点击 creat，创建一个图层，现在在 viewport layer 里出现了你创建的图层了4.注意你创建的图层，可以看到在 visible 下面有个选择的标记，表示在视区里面你的图层是否可见，和 autocad 里面是一样，取消则不可见 current 表示是否是当前图层，有些操作只能对当前图层操作有效，同 cad name 是你建立图层的名称，其他的属性值和你的模型数据库及图形的类型有关，一般不能改动的。5.重复 2-4 步就可以创建
3、多个图层了6.创建好之后就可以选择 plot/apply，则在视区显示出所有的可见的图层子结构的概述1.什么是子结构子结构也叫超单元的(两者还是有点区别的，文后会谈到)，子结构并不是 abaqus 里面的新东东，而是有限元里面的一个概念，所谓子结构就是将一组单元组合为一个单元(称为超单元)，注意是一个单元，这个单元和你用的其他任何一种类型的单元一样使用。2.为什么要用子结构使用子结构并不是为了好玩，凡是建过大型有限元模型的兄弟们都可能碰到过计算一个问题要花几个小时，一两天甚至由于单元太多无法求解的情况，子结构正是针对这类问题的一种解决方法，所以子结构肯定是对一个大型的有限元模型的，譬如在求解非
4、线性问题的时候，因为对于一个非线性问题，系统往往经过多次迭代，每次这个系统的刚度矩阵都会被重新计算，而一般来说一个大型问题往往有很大一部分的变形是很小的，把这部分作为一个子结构，其刚度矩阵仅要计算一次，大大节约了计算时间。3.哪些情况可以使用子结构前面提到的非线性问题，包括了很小变形的或者线弹性部分可以使用子结构，特别是当模型中有很多相同的部分时，提到的最多的一个例子就是桌子的四条腿，四条腿作为子结构(因为基本时弹性变形)可以包括了很多的实体单元，可以大大提高效率再一个就是问题确实太大，只有采用子结构将问题分成很多块，计算出结果后再次采用子结构分块计算，一直到能对每块单独计算为止。4.abaq
5、us 中子结构的特点及要注意的问题子结构是一组单元的集合，但是在子结构中仅仅只有你指定的那些节点的自由度会保留下来而其他节点的自由度都被消除了，其他的节点均是通过线性插值的方式获得求解;子结构是通过你指定的节点与其他的单元建立联系的;在 abaqus 的 6.4 版本中只有子结构这个概念没有超单元了，其区别就是子结构可以求得单元内部准确的解而超单元不行;当你定义子结构的时候不要包含太多的单元，因为单元的刚度矩阵集成的时候会花掉太多的时间，可以用更多的含有较少单元的子结构代替。5.在 abaqus 中子结构的用法一般包括如下部分，首先你要利用 substructure generate 和 re
6、tained nodal dofs 定义一个子结构，然后你可以定义子结构的内部荷载，边界条件一旦你已经定义了子结构以后你就可以象利用一般的单元一样使用子结构了，譬如输出请求等等。因为内容太多只能另外的文章再述了，大家也可以直接看看手册，要注意的是，abaqus cae 是不支持子结构的。如何在不同的分析步改变材料的参数我所了解的大概有三种不同的方法：1.最强大的当然是采用 umat 的方式，不过需要有深厚的有限元基础，一般人不推荐使用2.采用场变量，不过功能相对简单3.采用 abaqus 的 import 命令将前面分析的结果传递到新的分析之中这里介绍下第二种方法*什么是场变量所谓场变量，我的
7、理解就是一个环境变量，它建立了一个与材料参数之间的中介，虽然不能直接指定材料参数在不同的分析步具有不同的值，但是通过场变量，间接的达到了目的。*怎样使用场变量其实场变量用的较多的实在热力学和流体力学的分析种，这里介绍的仅仅是在固体力学中的用法1.定义场变量*你可以在 initial 中指定场变量的值，格式如下initial conditions，typefield，variablen（场变量的编号）Set1（你定义的结点集），1.0（场变量的值）场变量是通过编号来识别的，一次只能定义一个场变量*你也可以直接在分析步中指定场变量的值，格式如下*field, variable=1Set-1,1当然
8、也可以同时使用 initial 和 field，当你指定的场变量改变时，默认材料的参数是在增量步间线性变化的。2.建立材料参数和场变量之间的联系如果你用 cae，在 prop 模块里面的材料参数一般都有 Number of field variables，场变量都是从 1 开始的，你也可以选择多个场变量。填入场变量的值和材料参数间的关系，譬如杨是模量 泊松比 field1200.E9, 0.3, 1.180.E9, 0.3, 2.如果你用的是命令格式，则在 inp 文件里面键入：*ELASTIC, DEPENDENCIES=1200.E9, 0.3, , 1.180.E9, 0.3, , 2.
9、第四个参数表示场变量的值3.注意场变量在不同分析步中的值有你在不同的分析步中指定，如果没有指定，材料参数默认微是场变量 1 的值，例如*STEP，name=step1*STATIC.*FIELD, VARIABLE=1NALL, 1.*END STEP*STEP，name=step2*STATIC.*FIELD, VARIABLE=1NALL, 2.*END STEPcae 步支持场变量，所以你必须自己更改 inp 文件4.技巧如果材料的参数变化比较复杂，一般是利用副职曲线来定义场变量值的变化，*FIELD, VARIABLE=1，amplitude？对幅值曲线步清楚的自己可以看手册模型的重启
10、动分析restart按理说 restart 不应该算是一个分析的技巧，而是一个常识，不过呢可能有很多朋友没有建过大型模型导致 restart 也用的较少，所以也介绍下。1.什么是 restart你的 job 可能包含多个 step，可是如果你的模型很大，可能会有这样一种情况，当你花了几天几夜，终于分析好的时候，你发现 the first step 的边界条件设置的有问题，这对于你真是晴天霹雳，于是你只好重新来过，可是第二天你发现你的电脑 restart，这时的你可能只能问上帝了，how can i do?*restart,就是将一个复杂的模型分析过程分成很多的阶段，甚至是一个 increatm
11、ent step一个阶段，你可以对每个阶段的结果进行检验，然后进入下一个阶段进行分析。2.重启动需要那些文件对于 standard 来说，.res，.mdl,.stt,.prt,.odb,这些文件是用于重启动的，explict 是.abq,.stt,.prt,.odb.3.如何在一个分析中设置重启动来生成以上文件。这里只介绍下在 standard 的用法， 其实很简单?inp 文件里面加入*RESTART, WRITE, FREQUENCY=N 就可以了cae 默认加入了重启选项，不过可以在 stepoutput-restart request 里面设置输出的频率，也就是 frequency。
12、*技巧：因为 res 文件包含了模型的几乎全部信息，所以非常大，你可以设置 overlay 参数使后面的数据覆盖吊前面的数据，不过 restart 的话你也只能从最后一个增量步开始4.如何重启你要指定一个重启点，inp 文件里面加上*RESTART, READ, STEP=step, INC=increment 就可以了 cae 中更简单，首先在 modeledit attribute 里面选择 restart，指定前面分析的 job名和你想重启动的开始分析步和增量步就可以了，然后在 job 里面指定重新创建的工作类型，restart，thats all.5.注意重启动不能改变你的原始分析中的
13、任何参数，也就是说，你的启动点的模型必须和原始分析中的模型完全一致的，所以不要企图采用 restart 的方法来改变边界条件，材料参数或者网格的密度等等。这些需要另外的技巧来实现。ABAQUS 的材料行为模式弹性材料：Linear elasticity （线弹性）No compression or tension elasticity （无压缩或位伸弹性材料，即单力性材料）Plane stress orthotropic failure （平面应力单元）Porous elasticity （多孔弹性）Hypoelasticity （亚弹性）Hyperelasticity （超弹性）Foam e
14、lasticity （泡沫单元）Viscoelasticity （粘弹性）非弹性材料Classical metal plasticity （塑性）Metals subjected to cyclic loading （受周期荷载金属单元）Rate-dependent yield（率相关屈服单元）Creep and Swelling （蠕变）Anisotropic yield and creep （各向异性）Porous metal plasticity (多孔塑性)Deformation plasticity （塑变单元）Granular materials or polymers （粒状材料
15、或复合材料）Clay plasticity （粘土塑性）Crushable foam plasticity （可压泡沫塑性）Jointed material （？）Concrete （混凝土）二有限元理论（一）关于应力应变金属的工程应力（未变形单位面积上的力）称为名义应力，与之相对应的为名义应变（每单位未变形长度的伸长）。 -名义应力 -名义应变在只考虑 的情况下，拉伸和压缩应变是相同的，即：，其中 l 是当前长度， 是原始长度， 为真实应变或对数应变。与真实应变对应的真实应力： ，F 为材料受力，A 是当前面积。在 ABAQUS 中必须用真实应力和真实应变定义塑性.ABAQUS 需要这些值并
16、对应地在输入文件中解释这些数据。然而，大多数实验数据常常是用名义应力和名义应变值给出的。这时，必须应用公式将塑性材料的名义应力（变）转为真实应力（变）。考虑塑性变形的不可压缩性，真实应力与名义应力间的关系为：，当前面积与原始面积的关系为：将 A 的定义代入到真实应力的定义式中，得到：其中 也可以写为 。这样就给出了真实应力和名义应力、名义应变之间的关系：真实应变和名义应变间的关系很少用到，名义应变推导如下：上式各加 1，然后求自然对数，就得到了二者的关系：ABAQUS 中的*PLASTIC 选项定义了大部分金属的后屈服特性。ABAQUS 用连接给定数据点的一系列直线来逼近材料光滑的应力应变曲线。可以用任意多的数据点来逼近实际的材料性质;所以，有可能非常逼真地模拟材料的真实性质。在*PLASTIC 选项中的数据将材料的真实屈服应力定义为真实塑性应变的函数。选项的第一个数据定义材料的初始屈服应力，因此，塑性应变值应该为零。在
