ABAQUS软件功能特点及其操作要点

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1、ABAQUS 软件功能特点及其操作要点ABAQUS 是 国 际 上 最 先 进 的 大 型 通 用 有 限 元 计 算 分 析 软 件 之 一 ， 是 美 国ABAQUS 公 司 （ 原 Hibbitt,Karlsson&Sorensen,Inc） 的 产 品 。 特 别 是 它 的非 线 性 力 学 （ 几 何 、 材 料 、 接 触 ） 分 析 功 能 具 有 世 界 领 先 水 平 ， 在 北 美 、 欧洲 和 亚 洲 许 多 国 家 的 机 械 、 化 工 、 土 木 、 水 利 、 材 料 、 航 空 、 船 舶 、 冶 金 、汽 车 、 电 气 工 业 设 计 等 领 域 中 得

2、到 广 泛 的 应 用 。ABAQUS 的 功 能 特 点它 是 一 套 功 能 强 大 的 工 程 模 拟 的 有 限 元 软 件 ， 其 解 决 问 题 的 范 围 从 相 对 简单 的 线 性 问 题 到 许 多 复 杂 的 非 线 性 问 题 。它 可 以 进 行 结 构 的 静 态 和 动 态 分 析 ， 如 应 力 、 变 形 、 振 动 、 冲 击 、 热 传 导和 对 流 、 质 量 扩 散 、 声 波 、 力 电 耦 合 分 析 等 。 它 具 有 丰 富 的 单 元 模 式 ， 如杆 、 梁 、 刚 架 、 板 壳 、 实 体 、 无 限 体 元 等 ； 它 可 以 模 拟

3、 广 泛 的 材 料 性 能 ，如 金 属 、 橡 胶 、 钢 筋 混 凝 土 、 弹 性 泡 沫 、 岩 石 和 土 壤 等 。 ABAQUS 为 用 户 提 供 了 广 泛 的 功 能 ， 且 使 用 起 来 又 非 常 简 单 。 大 量 的 复 杂 问题 可 以 通 过 选 项 块 的 不 同 组 合 很 容 易 的 模 拟 出 来 。 例 如 ， 对 于 复 杂 多 构 件 问题 的 模 拟 是 通 过 把 定 义 每 一 构 件 的 几 何 尺 寸 的 选 项 块 与 相 应 的 材 料 性 质 选 项块 结 合 起 来 。 在 大 部 分 模 拟 中 ， 甚 至 高 度 非 线

4、性 问 题 ， 用 户 只 需 提 供 一 些 工程 数 据 ， 像 结 构 的 几 何 形 状 、 材 料 性 质 、 边 界 条 件 及 载 荷 工 况 。 在 一 个 非 线性 分 析 中 ， ABAQUS 能 自 动 选 择 相 应 载 荷 增 量 和 收 敛 限 度 。 他 不 仅 能 够 选 择合 适 参 数 ， 而 且 能 连 续 调 节 参 数 以 保 证 在 分 析 过 程 中 有 效 地 得 到 精 确 解 。 用户 通 过 准 确 的 定 义 参 数 就 能 很 好 的 控 制 数 值 计 算 结 果 。ABAQUS 有 两 个 主 求 解 器 模 块 ABAQUS/St

5、andard 和ABAQUS/Explicit。 ABAQUS 还 包 含 一 个 全 面 支 持 求 解 器 的 图 形 用 户 界 面 ， 即人 机 交 互 前 后 处 理 模 块 ABAQUS/CAE。 ABAQUS 对 某 些 特 殊 问 题 还 提 供 了 专用 模 块 来 加 以 解 决 。ABAQUS 被 广 泛 地 认 为 是 功 能 最 强 的 有 限 元 软 件 ， 可 以 分 析 复 杂 的 固 体 力 学结 构 力 学 系 统 ， 特 别 是 能 够 驾 驭 非 常 庞 大 复 杂 的 问 题 和 模 拟 高 度 非 线 性 问 题 。ABAQUS 不 但 可 以 做

6、单 一 零 件 的 力 学 和 多 物 理 场 的 分 析 ， 同 时 还 可 以 做 系 统 级的 分 析 和 研 究 。 ABAQUS 的 系 统 级 分 析 的 特 点 相 对 于 其 他 的 分 析 软 件 来 说 是独 一 无 二 的 。 由 于 ABAQUS 优 秀 的 分 析 能 力 和 模 拟 复 杂 系 统 的 可 靠 性 使 得ABAQUS 被 各 国 的 工 业 和 研 究 中 所 广 泛 的 采 用 。 ABAQUS 产 品 在 大 量 的 高 科 技产 品 研 究 中 都 发 挥 着 巨 大 的 作 用 。ABAQUS 的 操 作 要 点任 何 有 限 元 模 拟 的

7、 第 一 步 都 是 用 一 个 有 限 单 元 （ finite element） 的 集合 来 离 散 （ discretize） 结 构 的 实 际 几 何 形 状 ， 每 一 个 单 元 代 表 这 个 实 际 结构 的 一 个 离 散 部 分 。 这 些 单 元 通 过 共 同 节 点 （ node） 来 连 接 。 节 点 和 单 元的 集 合 称 为 网 格 （ mesh） 。 在 一 个 特 定 网 格 中 的 单 元 数 目 称 为 网 格 密 度（ mesh density） 。 在 应 力 分 析 中 ， 每 个 节 点 的 位 移 是 ABAQUS 计 算 的 基 本变

8、 量 。 一 旦 节 点 位 移 已 知 ， 这 个 单 元 的 应 力 和 应 变 就 可 以 很 容 易 求 出 。ABAQUS 软 件 完 整 分 析 过 程 的 组 成 ： 1.前 处 理 ， 通 常 做 法 是 使 用ABAQUS/CAE 或 其 它 前 处 理 程 序 ， 以 人 机 交 换 方 式 生 成 模 型 。 2.模 拟 计 算ABAQUS/standard。 3.后 处 理 ， 通 常 可 以 通 过 ABAQUS/CAE 的 可 视 化 模 块ABAQUS/viewer 或 其 他 后 处 理 软 件 在 图 形 环 境 下 人 机 交 互 式 进 行 。有 限 元

9、法 的 原 理 ： 将 连 续 的 求 解 域 离 散 为 一 组 单 元 的 组 合 体 ， 用 在 每 个 单元 内 假 设 的 近 似 函 数 来 分 片 的 表 示 求 解 域 上 待 求 的 未 知 场 函 数 ， 近 似 函 数 通常 由 未 知 场 函 数 及 其 导 数 在 单 元 各 节 点 的 数 值 插 值 函 数 来 表 达 。 从 而 使 一 个连 续 的 无 限 自 由 度 问 题 变 成 离 散 的 有 限 自 由 度 问 题 。 有 限 元 法 （ finite element method） 是 一 种 高 效 能 、 常 用 的 计 算 方 法 。 有 限

10、元 法 在 早 期 是 以 变分 原 理 为 基 础 发 展 起 来 的 ， 所 以 它 广 泛 地 应 用 于 以 拉 普 拉 斯 方 程 和 泊 松 方 程所 描 述 的 各 类 物 理 场 中 （ 这 类 场 与 泛 函 的 极 值 问 题 有 着 紧 密 的 联 系 ） 。 自 从1969 年 以 来 ， 某 些 学 者 在 流 体 力 学 中 应 用 加 权 余 数 法 中 的 迦 辽 金 法(Galerkin)或 最 小 二 乘 法 等 同 样 获 得 了 有 限 元 方 程 ， 因 而 有 限 元 法 可 应 用 于以 任 何 微 分 方 程 所 描 述 的 各 类 物 理 场

11、中 ， 而 不 再 要 求 这 类 物 理 场 和 泛 函 的 极值 问 题 有 所 联 系 。 基 本 思 想 ： 由 解 给 定 的 泊 松 方 程 化 为 求 解 泛 函 的 极 值 问 题 。ABAQUS/CAE6.4 界 面 C： 创 建 一 个 新 的 分 析 模 型 O： 打 开 以 前 存 储过 的 模 型 或 输 出 数 据 库 文 件 R： 打 开 一 个 包 含 命 令 ABAQUS/CAE 的 文 件 S： 从 在 线 文 档 中 启 动 辅 助 教 程主 窗 口 的 组 成 部 分 ： 用 户 通 过 主 窗 口 与 ABAQUS/CAE 进 行 交 互 。 主 窗

12、口 的组 成 部 分 如 下 ： 标 题 栏 （ Title bar） ， 菜 单 栏 （ Menu bar） ， 工 具 栏（ Toolbar） ， 环 境 栏 （ Context bar） ， 工 具 区 （ Toolbox area） ， 画 布和 作 图 区 （ Canvas and drawing area） ， 视 区 （ Viewport） ， 提 示 区（ Prompt area） ， 信 息 区 （ Message area） ， 命 令 行 接 口 （ Command line interface） 。单 位 制 的 选 取 ： 一 般 建 议 采 用 国 际 单 位 制

13、。功 能 模 块 ： Part（ 部 件 ） ， Property（ 特 性 ） ， Assembly（ 装 配 ） ，Step（ 分 析 步 ） ， Interaction（ 相 互 作 用 ） ， Load（ 载 荷 ） ， Mesh(网 格 )，Job（ 作 业 ） ， Visualization(可 视 化 )， Sketch（ 草 图 ） 。ABAQUS/VIEWER后 处 理 ： 由 于 在 模 拟 过 程 中 产 生 了 大 量 的 数 据 ， 所 以图 形 后 处 理 是 十 分 重 要 的 。 ABAQUS/CAE 的 Visualization(可 视 化 )模 块（ 也

14、另 外 授 权 为 ABAQUS/VIEWER） 允 许 用 户 应 用 各 种 不 同 的 方 法 观 察 图 形 化的 结 果 ， 包 括 变 形 图 、 等 值 线 图 、 矢 量 图 、 动 画 和 XY 曲 线 图 。 也 允 许 用户 创 建 一 个 输 出 数 据 的 表 格 报 告 。ABAQUS 输 入 文 件 ： 1.连 接 ABAQUS/CAE 和 分 析 产 品 ABAQUS/standard 和ABAQUS/explicit 的 方 法 作 业 提 交 之 后 ， 生 成 输 入 文 件 。 该 文 件 被 批 处理 求 解 器 读 入 。 2， 连 接 ABAQUS

15、/CAE 和 其 他 第 三 方 建 模 程 序 包 的 方 法 通 过 输 入 文 件 可 以 导 入 部 分 或 全 部 ABAQUS/CAE 模 型 。 允 许 方 便 的 使 用 文 件模 型 ； 如 果 需 要 ， 可 以 进 行 修 改 ； 可 以 创 建 并 提 交 工 作 步 ， 并 交 互 式 监 控 求解 过 程 。ABAQUS 输 入 文 件 的 细 节 ： 1.选 项 块 。 所 有 的 数 据 在 选 项 块 中 定 义 ， 选 项块 描 述 了 问 题 定 义 的 具 体 方 面 ， 比 如 单 元 定 义 等 等 。 2.关 键 字 行 ， 挂 号 开头 ， 直

16、接 跟 着 选 项 名 称 ； 可 以 包 含 可 选 的 和 必 需 的 参 数 组 合 和 参 数 值 它 们 之间 以 逗 号 分 隔 。 2， 数 据 行 ， 对 于 指 定 选 项 定 义 批 量 数 据 ， 比 如 单 元 定 义 ；关 键 字 行 可 以 有 许 多 与 之 相 关 的 数 据 行 ， 比 如 通 过 单 元 选 项 块 ， 指 定 单 元 类型 、 单 元 号 和 节 点 连 接 关 系 定 义 单 元 。 3.带 有 注 释 的 ABAQUS 输 入 文 件 。 模型 数 据 ， 注 意 标 题 选 项 块 、 节 点 选 项 块 、 节 点 集 定 义 、 单 元 选 项 块 、 属 性 参考 选 项 块 、 注 释 行 、 材 料 选 项 块 、 固 定 边 界 条 件 选 项 块 排 列 。 4.历 程 数 据 。历 程 数 据 以 一 个 *step 选 项 开 始 ， 历 程 数 据 以 最 后 一 个 *end step 选 项 结 束 。导 入 孤 立