學習ABAQUS3年經驗

1、.ABAQUS 簡介1 (pp7)在開始 程序 ABAQUS 6.5-1ABAQUS COMMAND，DOS 提示符下輸入命令Abaqus fetch job = <file name>可以提取想要的算例input 文件。ABAQUS 基本使用方法2(pp15)快捷鍵：Ctrl+Alt+左鍵來縮放模型；Ctrl+Alt+中鍵來平移模型；Ctrl+Alt+右鍵來旋轉模型。(pp16)ABAQUS/CAE 不會自動保存模型數據，用戶應當每隔一段時間自己保存模型以避免意外丟失。3(pp17)平面應力問題的截面屬性類型是Solid（實心體）而不是Shell（殼）。ABAQUS/CAE 推薦

2、的建模方法是把整個數值模型（如材料、邊界條件、載荷等）都直接定義在幾何模型上。載荷類型Pressure 的含義是單位面積上的力，正值表示壓力，負值表示拉力。4(pp22)對于應力集中問題，使用二次單元可以提高應力結果的精度。5(pp23)Dismiss 和Cancel 按鈕的作用都是關閉當前對話框，其區(qū)別在于：前者出現在包含只讀數據的對話框中；后者出現在允許作出修改的對話框中，點擊Cancel 按鈕可關閉對話框，而不保存所修改的內容。6(pp26)每個模型中只能有一個裝配件，它是由一個或多個實體組成的，所謂的“實體”（instance）是部件（part）在裝配件中的一種映射，一個部件可以對應多

3、個實體。材料和截面屬性定義在部件上，相互作用（interaction）、邊界條件、載荷等定義在實體上，網格可以定義在部件上或實體上，對求解過程和輸出結果的控制參數定義在整個模型上。7(pp26) ABAQUS/CAE 中的部件有兩種：幾何部件（native part）和網格部件（orphan mesh part）。創(chuàng)建幾何部件有兩種方法：（1）使用Part 功能模塊中的拉伸、旋轉、掃掠、倒角和放樣等特征來直接創(chuàng)建幾何部件。（2）導入已有的CAD 模型文件，方法是：點擊主菜單FileImportPart。網格部件不包含特征，只包含節(jié)點、單元、 面、集合的信息。創(chuàng)建網格部件有三種方法：（1）導入O

4、DB 文件中的網格。（2）導入INP 文件中的網格。（3）把幾何部件轉化為網格部件，方法是：進入Mesh 功能模塊，點擊主菜單MeshCreate Mesh Part。8(pp31)初始分析步只有一個，名稱是initial，它不能被編輯、重命名、替換、復制或刪除。在初始分析步之后，需要創(chuàng)建一個或多個后續(xù)分析步，主要有兩大類：（1）通用分析步（general analysis step）可以用于線性或非線性分析。常用的通用分析步包含以下類型：Static, General: ABAQUS/Standard 靜力分析Dynamics, Implicit: ABAQUS/Standard 隱式動力分

5、析Dynamics, Explicit: ABAQUS/ Explicit 顯式動態(tài)分析（2）線性攝動分析步（linear perturbation step）只能用來分析線性問題。在ABAQUS/Explicit 中不能使用線性攝動分析步。在ABAQUS/Standard 中以下分析類型總是采用線性攝動分析步。Buckle: 線性特征值屈曲。Frequency: 頻率提取分析。Modal dynamics: 瞬時模態(tài)動態(tài)分析。Random response: 隨機響應分析。Response spectrum: 反應譜分析。Steady-state dynamics: 穩(wěn)態(tài)動態(tài)分析。9（pp3

6、3）在靜態(tài)分析中，如果模型中不含阻尼或與速率相關的材料性質，“時間”就沒有實際的物理意義。為方便起見，一般都把分析步時間設為默認的1。每創(chuàng)建一個分析步，ABAQUS/CAE 就會自動生成一個該分析步的輸出要求。10 （pp34）自適應網格主要用于ABAQUS/Explicit 以及ABAQUS/Standard 中的表面磨損過程模擬。在一般的ABAQUS/Standard 分析中，盡管也可設定自適應網格，但不會起到明顯的作用。Step 功能模塊中，主菜單OtherAdaptive Mesh Domain 和OtherAdaptive Mesh Controls 分別設置劃分區(qū)域和參數。11（p

7、p37）使用主菜單Field 可以定義場變量（包括初始速度場和溫度場變量）。有些場變量與分析步有關，也有些僅僅作用于分析的開始階段。使用主菜單Load Case 可以定義載荷狀況。載荷狀況由一系列的載荷和邊界條件組成，用于靜力攝動分析和穩(wěn)態(tài)動力分析。12（pp42）獨立實體是對部件的復制，可以直接對獨立實體劃分網格，而不能對相應的部件劃分網格。非獨立實體是部件的指針，不能直接對非獨立實體劃分網格，而只能對相應的部件劃分網格。由網格部件創(chuàng)建的實體都是非獨立實體。13（pp45）Quad 單元（二維區(qū)域內完全使用四邊形網格）和Hex 單元（三維區(qū)域內完全使用六面體網格）可以用較小的計算代價得到較高

8、的精度，因此應盡可能選擇這兩種單元。14（pp45）結構化網格和掃掠網格一般采用Quad 單元和Hex 單元，分析精度相對較高。因此優(yōu)先 選用這兩種劃分技術。使用自由網格劃分技術時，一般來說，節(jié)點的位置會與種子的位置相吻合。使用結構化網格和掃掠網格劃分技術時，如果定義了受完全約束的種子，劃分可能失敗。15（pp45）劃分網格的兩種算法：中性軸算法（Medial Axis）：（1）中性軸算法（Medial Axis）更易得到單元形狀規(guī)則的網格，但網格與種子的位置吻合得較差。（2）在二維區(qū)域中，使用此算法時選擇Minimize the mesh transition（最小化網格的過渡）可提高網格質

9、量，但更容易偏離種子。當種子布置得較稀疏時，使用中性軸算法得到的單元形狀更規(guī)則。（3）如果在模型的一部分邊上定義了受完全約束的種子，中性軸算法會自動為其他的邊選擇最佳的種子分布。（4）中性軸算法不支持由CAD 模型導入的不精確模型和虛擬拓撲。Advancing Front 算法（1） 網格可以與種子的位置很好地吻合，但在較窄的區(qū)域內，精確匹配每粒種子可能會使網格歪斜。（2） 更容易得到單元大小均勻的網格。有些情況下， 單元均勻是很重要的， 例如在ABAQUS/Explicit 中，網格中的小單元會限制增量步長。（3） 容易實現從粗網格到細網格的過渡。（4） 支持不精確模型和二維模型的虛擬拓撲。

10、16（pp50）網格劃分失敗時的解決辦法與網格劃分失敗的原因：（1） 幾何模型有問題，例如模型中有自由邊或很小的邊、面、尖角、裂縫等。（2） 種子布置得太稀疏。如果無法成功地劃分Tet 網格，可以嘗試以下措施：（1） 在Mesh 功能模塊中，選擇主菜單ToolsQuery 下的Geometry Diagnostics，檢查模型中是否有自由邊、短邊、小平面、小尖角或微小的裂縫。如果幾何部件是由CAD 模型導入的，則應注意檢查是否模型本身就有問題（有時可能是數值誤差導致的）；如果幾何部件是在ABAQUS/CAE 中創(chuàng)建的，應注意是否在進行拉伸或切割操作時，由于幾何坐標的誤差，出現了上述問題。（2）

11、 在Mesh 功能模塊中，可以使用主菜單ToolsVirtual Topology（虛擬拓撲）來合并小的邊或面，或忽略某些邊或頂點。（3） 在Part 功能模塊中，點擊主菜單ToolsRepair，可以修復存在問題的幾何實體。（4） 在無法生成網格的位置加密種子。17（pp51）網格質量檢查在Mesh 功能模塊中，點擊主菜單MeshVerify，可以選擇部件、實體、幾何區(qū)域或單元，檢查其網格的質量，獲得節(jié)點和單元信息。在Verify Mesh 對話框，選擇Statistical Checks（統計檢查）可以檢查單元的幾何形狀，選擇Analysis Checks（分析檢查）可以檢查分析過程中會導

12、致錯誤或警告信息的單元。單擊Highlight 按鈕，符合檢查判據的單元就會以高亮度顯示出來。18（pp51）單元類型ABAQUS 擁有433 種單元，分8 大類：連續(xù)體單元（continuum element，即實體單元solid element、殼單元、薄膜單元、梁單元、桿單元、剛體單元、連接單元和無限元。（1） 線性單元（即一階單元）；二次單元（即二階單元）；修正的二次單元（只有Tri 或Tet 才有此類型）。（2） ABAQUS/Explicit 中沒有二次完全積分的連續(xù)體單元。（3） 線性完全積分單元的缺點：承受彎曲載荷時，會出現剪切自鎖，造成單元過于剛硬，即使劃分很細的網格，計算精

13、度仍然很差。二次單元不能用于接觸分析？（4） 二次完全積分單元的優(yōu)點：（A）應力計算結果很精確，適合模擬應力集中問題；（B）一般情況下，沒有剪切自鎖問題。但使用這種單元時要注意：（A）不能用于接觸分析；（B）對于彈塑性分析，如果材料不可壓縮（例如金屬材料），則容易產生體積自鎖；（C）當單元發(fā)生扭曲或彎曲應力有梯度時，有可能出現某種程度的自鎖。（5） 線性減縮積分單元在單元中心只有一個積分點，存在沙漏數值問題而過于柔軟。采用這種單元模擬承受彎曲載荷的結構時，沿厚度方向上至少應劃分四個單元。優(yōu)點：（A）位移計算結果較精確；（B）網格存在扭曲變形時（例如Quad 單元的角度遠遠大于或小于90

14、6;），分析精度不會受到明顯的影響；（C）在彎曲載荷下不易發(fā)生剪切自鎖。缺點：（A）需要較細網格克服沙漏問題；（B）如果希望以應力集中部位的節(jié)點應力作為分析目標，則不能選用此單元。（6） 二次減縮積分單元不但保持線性減縮積分單元的上述優(yōu)點，還具有如下特點：（A）即使不劃分很細的網格也不會出現嚴重的沙漏問題；（B）即使在復雜應力狀態(tài)下，對自鎖問題也不敏感。使用這種單元要注意：（A）不能用于接觸分析；（B）不能用于大應變問題；（C）存在與線性減縮積分單元類似的問題，即節(jié)點應力的精度往往低于二次完全積分單元。（7） 非協調模式單元可克服線性完全積分單元中的剪切自鎖問題，僅在ABAQUS/Standa

15、rd 有優(yōu)點：（A）克服了剪切自鎖問題，在單元扭曲比較小的情況下，得到的位移和應力結果很精確；（B）在彎曲問題中，在厚度方向上只需很少的單元，就可以得到與二次單元相當的結果，而計算成本卻明顯降低；（C）使用了增強變形梯度的非協調模式，單元交界處不會重疊或開洞，因此很容易擴展到非線性、有限應變得位移。但使用這種單元時要注意：如果所關心部位的單元扭曲比較大，尤其是出現交錯扭曲時，分析精度會降低。（8） 使用Tri 或Tet 單元要注意：（A）線性Tri 或Tet 單元的精度很差，不要在模型中所關心的部位及其附近區(qū)域使用；（B）二次Tri 或Tet 單元的精度較高，而且能模擬任意的幾何形狀，但計算代

16、價比Quad 或Hex 單元大，因此如果能用Quad 或Hex 單元，就盡量不要使用Tri或Tet 單元；（C）二次Tet 單元(C3D10)適于ABAQUS/Standard 中的小位移無接觸問題；修正的二次Tet 單元(C3D10M)適于ABAQUS/Explicit 和ABAQUS/Standard 中的大變形和接觸問題；（D）使用自有網格不易通過布置種子來控制實體內部的單元大小。（9） 雜交單元 在ABAQUS/Standard 中，每一種實體單元都有其對應的雜交單元，用于不可壓縮材料（泊松比為0.5，如橡膠）或近似不可壓縮材料（泊松比大于0.475）。除了平面應力問題之外，不能用普通

17、單元來模擬不可壓縮材料的響應，因為此時單元中的應力士不確定的。ABAQUS/Explicit 中沒有雜交單元。19（pp57）在混合使用不同類型單元時，應確保其交界處遠離所關心的區(qū)域，并仔細檢查分析結果是否正確。對于無法完全采用Hex 單元網格的實體，還可采用以下方法：（A）對整個實體劃分Tet 單元網格，使用二次單元C3D10 或修正的二次單元C3D10M，同樣可以達到所需精度，只是計算時間較長；（B）改變實體中不重要部位的幾何形狀，然后對整個實體采用Hex 單元網格。20（pp60）三維實體單元類型的選擇原則（1）對于三維區(qū)域，盡可能采用結構化網格劃分或掃掠網格劃分技術，從而得到Hex 單

18、元網格，減小計算代價，提高計算精度。當幾何形狀復雜時，也可以在不重要的區(qū)域使用少量楔形單元。（2）如果使用了自由網格劃分技術，Tet 單元類型應選擇二次單元。在ABAQUS/Explicit 中應選擇修正的Tet 單元C3D10M，在ABAQUS/Standard 中可以選擇C3D10，但如果有大的塑性變形，或模型中存在接觸，而且使用的是默認的硬接觸關系，則也應選擇修正的Tet 單元C3D10M。（3）ABAQUS 的所有單元均可用于動態(tài)分析，選取單元的一般原則與靜力分析相同。但在使用ABAQUS/Explicit 模擬沖擊或爆炸載荷時，應選用線性單元，因為它們具有集中質量公式，模擬應力波的效

19、果優(yōu)于二次單元所采用的一致質量公式。如果使用的是 ABAQUS/Standard，在選擇單元類型時還應該注意：（1） 對于應力集中問題，盡量不要使用線性減縮積分單元，可使用二次單元來提高精度。如果在應力集中部位進行了網格細化，使用二次減縮積分單元與二次完全積分單元得到的應力結果相差不大，而二次減縮積分單元的計算時間相對較短。（2） 對于彈塑性分析，如果材料是不可壓縮性的（例如金屬材料），則不能使用二次完全積分單元，否則會出現體積自鎖問題，也不要使用二次Tri 或Tet 單元。推薦使用的是修正的二次Tri 或Tet 單元、 非協調單元以及線性減縮積分單元。（3） 如果模型中存在接觸或大的扭曲變形

20、，則應使用線性Quad 或Hex 單元以及修正的二次Tri或Tet 單元，而不能使用其它的二次單元。（4） 對于以彎曲為主的問題，如果能夠保證在所關心的部位的單元扭曲較小，使用非協調單元可以得到非常精確的結果。（5） 除了平面應力問題之外，如果材料是完全不可壓縮的（如橡膠材料），則應使用雜交單元；在某些情況下，對于近似不可壓縮材料也應使用雜交單元。21（pp61）殼單元類型及選擇原則如果一個薄壁構件的厚度遠小于其典型結構整體尺寸（一般為小于1/10），并且可以忽略厚度方向的應力，就可以用殼單元來模擬此結構。殼體問題可分兩類：薄殼問題（忽略橫向剪切變形）和厚殼問題（考慮橫向剪切變形）。對于單一各

21、向同性材料，一般當厚度和跨度的比值小于1/15 時，可以認為是薄殼；大于1/15 時，則可以認為是厚殼。對于復合材料，這個比值要更小一些。按薄殼和厚殼分為：通用殼單元和特殊用途殼單元。前者對薄殼和厚殼均有效；按單元定義方式可分為：常規(guī)殼單元和連續(xù)體殼單元。前者通過定義單元的平面尺寸、表面法向何初始曲率來對參考面進行離散，只能在截面屬性中定義殼的厚度，不能通過節(jié)點來定義殼的厚度。后者類似于三維實體單元，對整個三維結構進行離散。選擇原則：（1） 對于薄殼問題，常規(guī) 殼單元的性能優(yōu)于連續(xù)體單元；而對于接觸問題，連續(xù)體殼單元的計算結果更加精確，因為它能在雙面接觸中考慮厚度的變化。（2） 如果需要考慮薄

22、膜模式或彎曲模式的沙漏問題， 或模型中有面內彎曲， 在ABAQUS/Standard 中使用S4 單元可獲得很高的精度。（3） S4R 單元性能穩(wěn)定，適用范圍很廣。（4） S3/S3R 單元可以作為通用殼單元使用。由于單元中的常應變近似，需要劃分較細的網格來模擬彎曲變形或高應變梯度。（5） 對于復合材料，為模擬剪切變形的影響，應使用適于厚殼的單元（例如S4、S4R、S3、S3R、S8R），并要注意檢查截面是否保持平面。（6） 四邊形或三角形的二次殼單元對剪切自鎖或薄膜自鎖都不敏感，適用于一般的小應變薄殼。（7） 在接觸模擬中，如果必須使用二次單元，不要選擇STRI65 單元，而應使用S9R5。

23、（8） 如果模型規(guī)模很大且只表現幾何線性，使用S4R5 單元（線性薄殼單元）比通用殼單元更節(jié)約計算成本。石亦平ABAQUS 有限元分析實例祥解之讀后小結第 6 頁共 6 頁（9） 在ABAQUS/Explicit 中，如果包含任意大轉動和小薄膜應變，應選用小薄膜應變單元。22 梁單元類型的選擇如果一個構件橫截面的尺寸遠小于其軸向尺度（一般的判據為小于1/10），并且沿長度方向的應力是最重要的因素，就可以考慮梁單元來模擬此結構。ABAQUS 中的所有單元都是梁柱類單元，即可以產生軸向變形、彎曲變形和扭轉變形。Timoshenko 梁單元還考慮了橫向剪切變形的影響。B21和B31（線性梁單元）以及

24、B22 和B32 單元（二次梁單元）是考慮剪切變形的Timoshenko 梁單元，它們既適用于模擬剪切變形起重要作用的深梁，又適用于模擬剪切變形不太重要的細長梁。這些單元的截面特性與厚殼單元的橫截面特性相同。ABAQUS/Standard 中三次單元B23 和B33 被稱為Euler-Bernoulli 梁單元，它們不能模擬剪切變形，但適合于模擬細長的構件（很截面的尺寸小于軸向尺度的1/10）。由于三次單元可以模擬沿長度方向的三階變量，所以只需劃分很少的單元就可以得到很精確的結果。選擇原則：（1） 在任何包含接觸的問題中，應使用B21 或B31 單元（線性剪切應變梁單元）。（2） 如果橫向剪切

25、變形很重要，則應采用B22 或B32 單元（二次Timoshenko 梁單元）。（3） 在ABAQUS/Standard 中的幾何非線性模擬中，如果結構非常剛硬或非常柔軟，應使用雜交單元，例如B21H 或B32H 單元。（4） 如果在ABAQUS/Standard 中模擬具有開口薄壁橫截面的結構，應使用基于橫截面翹曲理論的兩單元，例如B31OS 或B32OS 單元。第三章 線性靜力分析實例23 (pp78) 在劃分網格之后，我們需要檢驗網格質量：在主菜單中選擇Mesh Verify，畫一個矩形框來選中所有單元，在彈出的Verify Mesh 對話框中，將Type 設為Analysis Chec

26、ks, 然后點擊Highlight。在模型中沒有單元顯示為黃色或紅色，這說明網格劃分沒有問題。窗口底部信息區(qū)中顯示了所選區(qū)域的單元總數。24 (pp80) 如果當前的功能模塊是Assembly、Interaction、 Load 或Mesh（處在為裝配件劃分網格的狀態(tài)下），則使用主菜單Tools 定義的面或集合是屬于整個裝配間的； 而如果當前的功能模塊式Part 或Mesh（處在為部件劃分網格的狀態(tài)下），則使用主菜單Tools 定義的面或集合只是屬于此部件，不能在Assembly、Interaction 或Load 功能模塊中使用。因此，創(chuàng)建集合或面時，要注意首先選擇正確的功能模塊。25 (p

27、p82) 默認情況下，所有在前一個分析步中定義的載荷都會延續(xù)到后面的分析步。根據載荷所遵循的幅值類型，有兩種可能：（1）如果載荷所遵循的幅值是基于單個分析步時間的，或者遵循默認的Ramp 幅值，那么此載荷將保持上一分析步結束時的大??；（2）如果載荷所遵循的幅值是基于所有分析步的總體時間，那么此載荷將繼續(xù)遵循此幅值的定義。26 (pp82) 在一般分析步中，載荷必須以總量而不是以增量的形式給定。Shear 類型的面載荷方向總是作用面的切線方向。如果面載荷類型為General，則會完全遵循面載荷向量所定義的方向。27 (pp86) 在提交分析作業(yè)時，可能會遇到內存超出上限的問題。解決方法：（1）在

28、Job 功能模塊中，點擊Create Continue，在彈出的Edit Job 對話框中，點擊Memory 標簽頁；（2）還可在ABAQUS 環(huán)境文件abaqus_v6.env 中修改，這樣就不必在每次創(chuàng)建分析作業(yè)時都重新設定這個參數了。28 (pp87) 完成ABAQUS 安裝后，可以修改默認的工作目錄：點擊開始 程序 ABAQUS6.5-1，在ABAQUS CAE 上點擊右鍵，選擇屬性，然后就可以把起始位置修改為所希望的工作目錄（這同時也是ABAQUS/CAE 打開文件時的默認路徑）。同樣地，可以對ABAQUS Command 和ABAQUS Viewer 進行類似修改。29 (pp89

29、) 通過切面視圖來觀察模型內部的分析結果 在主菜單中選擇ToolsView CutManager，在View Cut Manager 對話框中可以看到，ABAQUS/CAE 已經建立了三個基于全局坐標系得切面視圖：x-plane、 y-plane 和z-plane，點擊其中的某個切面視圖前面的小方框，視圖石亦平ABAQUS 有限元分析實例詳解之讀后小結（第二部分）第 2 頁共 4 頁區(qū)中會相應地顯示出切面的效果。拖動View Cut Manager 對話框中底部的滾動條，可看到切面的位置會隨之移動。點擊次對話框中的Create，可以創(chuàng)建新的切面視圖。 30 (pp92) 定義節(jié)點路徑在主菜單中

30、選擇Tools Path Create，在Create Path 對話框中點擊Continue， 然后在Edit Node List Path 對話框中點擊Add After。在視圖區(qū)中依次點擊所希望路徑上的各個節(jié)點，最后點擊鼠標中鍵，在在Edit Node List Path 對話框中點擊OK。 31 (pp92) 沿路徑顯示分析結果 在主菜單中選擇Tools XY Data Manager，點擊Create，在Create XY Data 對話框中選擇Path，然后點擊Continue。在隨后彈出的XY Data from Path 對話框中，設置適當的參數后，點擊Plot，視圖區(qū)中顯示節(jié)

31、點位移隨路徑變化的曲線圖。點擊Save As，在彈出的Save XY Data As 對話框中點擊OK，可將此路徑保存。32 (pp93) 生成數據報告 在主菜單中選擇Report XY, 在彈出的Report XY Data 對話框中拖動鼠標，選中所有曲線。點擊Setup 標簽頁，在Name 后面輸入報告文件名，然后點擊OK。在工作目錄下可以找到生成的報告文件，可用文本編輯器（如Notepad、UltraEdit、EditPlus 等）打開。 33 (pp94) 在修改部件幾何形狀時，盡量修改頂點位置或編輯尺寸，而不要創(chuàng)建或刪除線段，這樣可以減少對已定義的部件特征、集合和面的影響。 34 (

32、pp95) 在修改幾何模型后，必須對原模型的截面屬性、面、集合、載荷、邊界條件和約束進行全面檢查，以便確定原模型是否受到影響。第四章 ABAQUS 的主要文件類型35 (pp102) INP 文件格式規(guī)則：（1）注釋行以*開頭；（2）整個文件中不能有空行；（3）除用戶子程序用到的集合或面外，關鍵詞、參數、集合名稱和面的名稱都不區(qū)分大小寫；（4）在一行的結尾使用逗號作為續(xù)行符；（5）在關鍵詞和各個參數之間，以及數據行中的各個數據之間都要用逗號隔開。如果一個數據行中只包含一個數據項，也要在結尾處加上一個逗號；（6）浮點數表示方法：5，5.0， 5.，5.0E+0，.5E+1，50E-1。36 (p

33、p105) 如果在定義載荷、邊界條件或約束時需要引用節(jié)點編號，需要加上相應得實體名稱作為前綴。37 (pp105) 所有單元必須被賦予截面屬性，因此一般每個單元都會屬于至少一個定義在Part 或Instance 數據塊中的集合。石亦平ABAQUS 有限元分析實例詳解之讀后小結（第二部分）第 3 頁共 4 頁38 (pp105) 節(jié)點集合 和單元集合的名稱不得超過80個字符，且必須以字母（包括下劃線）開頭。材料名稱也不得超過80個字符，且必須以字母（不包括下劃線）開頭。 參數INTERNAL 不是必需的，它只是表明此集合是在ABAQUS/CAE 中生成的。39 (pp107) 對于定義在Asse

34、mbly 數據塊中的集合，其表示方法與定義在Part 或Instance 數據塊中的集合基本相同，只是需要加上參數INSTANCE=<實體名稱>。40 (pp107) 對于以下列出的分析類型，需要使用關鍵詞*DENSITY 來定義密度：（1）使用進行特征頻率提取分析、瞬態(tài)動力學分析、瞬態(tài)熱傳導分析、絕熱應力分析或聲學分析。（2）在ABAQUS/Standard 中使用重力載荷、離心力載荷或旋轉加速度載荷。（3）所有使用ABAQUS/Explicit 的分析（流體靜力學問題除外）。41 (pp108) 邊界條件既可以被創(chuàng)建在初始分析步中，也可以被創(chuàng)建在后續(xù)分析步中；而載荷不能被創(chuàng)建在

35、初始分析步中，只能被創(chuàng)建在后續(xù)分析步中。42 (pp115) 修改和運行INP 文件的幾種方法：（1）使用文本編輯器修改使用EditPlus 或UltraEdit 等文本編輯軟件可以很方便地修改INP 文件。但注意，這種修改不會影響模型數據庫(.cae)文件。有三種方法可以將修改后的INP 文件提交分析：（a） 在ABAQUS/CAE 中具體方法：在Job 功能模塊中，點擊Job Manager 對話框中的Create，在Create Job 對話框中將Source 設為Input file，然后點擊Select，選中修改后的INP 文件，點擊Continue，再點擊OK。點擊Submit 來

36、提交分析，然后點擊Monitor 來監(jiān)控分析過程。（b） 將INP 文件導入ABAQUS/CAE，創(chuàng)建一個新模型。具體方法：在任何一個功能模塊下，點擊主菜單FileImportModel，選擇要導入的INP 文件。在窗口頂部環(huán)境欄的Model 下拉列表中，就會出現與此INP 文件同名的模型。注意：若INP 文件不包含模型的幾何信息，則由INP 文件生成的模型也同樣不包含集合信息。（c） 使用 ABAQUS 菜單命令具 體方法： 點擊 開始 程序 ABAQUS 6.5-1ABAQUS Command，然后在ABAQUS Command 窗口中輸入命令Abaqus job = <INP 文件

37、名稱>（2）使用Edit Keywords 功能修改在ABAQUS/CAE 任何一個功能模塊下，點擊主菜單ModelEdit Keywords<模型名稱>，在彈出的Edit Keywords 對話框中就可以修改INP 文件。但注意：應謹慎使用這種方法，盡量避免模型數據庫與 INP 文件的不一致，盡量使用ABAQUS/CAE 直接修改。石亦平ABAQUS 有限元分析實例詳解之讀后小結（第二部分）第 4 頁共 4 頁 43 (pp17)用戶提交分析作業(yè)后，ABAQUS 對各個文件的處理過程：（1）首先對INP 文件進行預處理，此時按下Ctrl+Alt+Del 鍵，打開Window

38、s 任務管理器，可看到名為pre.exe 的進程。預處理過程中出現的錯誤信息和警告信息會顯示在DAT 文件中。（2）如果在DAT 文件中出現了錯誤信息，說明在INP 文件中存在嚴重的錯誤，ABAQUS 不會開始分析計算。用戶必須修改相應的錯誤，然后重新分析計算。（3）如果INP 文件中沒有錯誤，ABAQUS 就會開始分析。在Windows 任務管理器出現相應的進程，對于ABAQUS/Standard，進程名為Standard.exe；對于ABAQUS/Explicit，進程名為Explicit.exe。如果希望在分析完成前中止它，可以直接在Windows 任務管理器中點擊“結束進程”。（4）如

39、果ABAQUS/Standard 在分析過程中出現問題，會在MSG 文件中顯示相應得錯誤信息或警告信息。另外，各個時間增量步的迭代過程也將顯示在MSG 文件中。43 (pp118) 查看分析過程信息 用戶提交分析作業(yè)后，在分析過程中生成的STA 文件、MSG 文件和DAT 文件包含著完整的分析信息。（1）ABAQUS/Explicit 會在STA 文件中列出詳細的分析過程信息，而ABAQUS/Standard 只是簡要列出已完成的分析步和迭代收斂的情況。（2）ABAQUS/Standard會在MSG 文件中詳細列出與迭代收斂有關的參數設置和分析過程信息。（3）DAT 文件的前半部分顯示了ABA

40、QUS 對INP 文件進行預處理所生成的信息以及相應的錯誤信息和警告信息。在提交分析后，可在此文件中搜索error，如果發(fā)現這樣的錯誤信息，必須首先根據提示來更正相應的錯誤，才能順利完成分析。ABAQUS/Standard 會在DAT 文件后半部分顯示用戶所要求輸出的分析結果以及模型的規(guī)模、求解所占用的內存和磁盤空間、分析所用時間等內容。44 (pp123) 建議讀者在環(huán)境文件abaqus_v6.env 中添加參數Split_dat=ON，這可將對INP 文件預處理所生成的信息寫入PRE 文件，而不再顯示在DAT 文件的開始部分。這樣，DAT 文件只用于存放分析結果數據，可以大大減小DAT 文

41、件的規(guī)模，使用戶更方便地看到所需要的結果。第五章 接觸分析實例46 (pp126) 非線性問題分為三種類型：（1）材料非線性，即材料的應力應變關系為非線性，如彈塑性問題。（2）幾何非線性，即位移的大小對結構的響應發(fā)生影響，包括大位移、大轉動、初始應力、幾何港性化和突然翻轉（snap through）等問題。（3）邊界條件非線性，即邊界條件在分析過程中發(fā)生變化，如接觸問題。47 (pp128) 解析剛體截面的圖形中只能包含線段、小于180º的弧和拋物線。48 (pp129) 對于解析性剛體部件，不需要為其劃分網格和設置單元類型，也不需在Property 功能模塊中為其指定材料和截面屬性

42、。 49 (pp129) 在接觸分析中，如果在第一個分析步就把全部載荷施加到模型上，有可能分析無法收斂。建議先定義一個只有很小載荷的分析步，讓接觸關系平穩(wěn)地建立起來，然后在下一個分析步中再施加真實的載荷。50 (pp132) 在后處理中，CPRESS 和COPEN 都顯示在從面上。51 (pp133) 如果法線方向錯誤，接觸分析就無法得到正確的結果。因此當接觸分析出現收斂問題時，可以查看接觸面的法線方向是否正確。52 (pp136) 在ABAQUS/Standard 中可以通過定義接觸面或接觸單元來模擬接觸問題。接觸面分為三類：(a)由單元構成的柔體接觸面或剛體接觸面；(b)由節(jié)點構成的接觸面

43、；(c)解析剛體接觸面。在ABAQUS/Explicit 提供兩種算法來模擬接觸問題。(a)通用接觸算法；(b)接觸對算法。提示：目前的6.8 版本中，ABAQUS/Standard 也具有通用接觸算法。53 (pp136)在ABAQUS/Standard 模擬接觸過程中，接觸方向總是主面的法線方向，從面上的節(jié)點不會穿越主面，但主面上的節(jié)點可以穿越從面。定義主面和從面的一般規(guī)則為：（1）選取剛度大的面作為主面。這里的“剛度”指材料特性和結構剛度。解析面或由剛性單元構成的面必須作為主面，從面則必須是柔體上的面（可以是施加了剛性約束的柔體）。（2）若兩接觸面剛度相似，則選取粗糙網格的面作為主面。（

44、3）如果能使兩接觸面的網格節(jié)點位置一一對應，則能使結果更精確。（4）主面必須是連續(xù)的，由節(jié)點構成的面不能作為主面。如果是有限滑移，主面在發(fā)生接觸的部位必須是光滑的，即不能有尖角。（5）若主面在發(fā)生接觸的部位存在尖銳的凹角或凸角，應該在此尖角處把主面分為兩部分來分別定義，即定義為兩個面。對于有單元構成的主面，ABAQUS 會自動進行平滑處理。（6）若是有限滑移，則在整個分析過程中，都盡量不要讓從面節(jié)點落到主面之外（尤其不要落在主面的背面），否則容易出現收斂問題。（7）一對接觸面的法線方向應該相反。一般來說，對于三維柔性實體，ABAQUS 會自動選擇正確的法線方向，而在使用梁單元、殼單元、膜單元、

45、絎架單元或剛體單元來定義接觸面時，用戶往往需要自己制訂法線方向，就容易出現錯誤。54 (pp138) 小滑移也可用于幾何非線性問題，并考慮主面的大轉動和大變形，更新接觸力的傳遞路徑。小滑移有兩種算法：點對面和面對面。后者的應力計算結果精度較高，并且可以考慮板殼和膜的初始厚度，但有些情況下代價較大。54 (pp139) 小滑移問題的接觸壓強總是根據未變形時的接觸面積來計算的，有限滑移問題的接觸壓強則是根據變化的接觸面積來計算。55 (pp139) 設定接觸面之間的距離或過盈量有三種方法：（ 1 ） 根據模型的幾何尺寸位置和ADJUST參數進入Interaction 模塊，點擊主菜單Interac

46、tionCreate，在Edit Interaction 對話框中選中Specify tolerance for adjustment zone，在其后輸入位置誤差限度值。（ 2 ） 使用關鍵詞*CONTACT INTERFERENCE進入Interaction 模塊，點擊主菜單InteractionCreate，點擊Edit Interaction 對話框底部的Interference fit。提示：這種方法類似于施加載荷，不能在initial 分析步中定義，而只能在后續(xù)分析步中定義，并且可以在分析步中改變大小、被激活或被去除。用戶需要自己定義一條幅值曲線使之在整個分析步中從0 逐漸增大到1

47、。位置誤差限度必須略大于兩接觸面間的縫隙。（3）使用關鍵詞*CLEARENCE 它只適用于小滑移，并且不需要ADJUST 參數來調整從面節(jié)點的位置。ABAQUS/CAE 不支持此關鍵詞，只能手工修改INP 文件。提示：如果過盈接觸是通過節(jié)點坐標或*CLEARENCE 來定義的，在分析的一開始全部過盈量就會被施加在模型上，而且無法在分析過程中改變過盈量的大小。56 (pp140) ABAQUS 中接觸壓力和間隙默認關系是“硬接觸”，即接觸面之間能夠傳遞的接觸壓力的大小不受限制；當接觸壓力變?yōu)榱慊蜇撝禃r，兩個接觸面分離，并且去掉相應節(jié)點上的接觸約束。57 (pp140) 在對分析步的定義中可以使用

48、下面關鍵詞*CONTACT PRINT 將接觸信息輸出到DAT 文件（ABAQUS/CAE 不支持）。CPRESS 和CFN 的區(qū)別是：CPRESS 是從面各個節(jié)點上各自的接觸壓強，而CFN 代表接觸面所有節(jié)點接觸力的合力，它包含四個變量：CFNM、CFN1、CFN2和CFN3。接觸面所有節(jié)點在垂直于接觸面方向上接觸力的合力稱為法向接觸力。如果接觸面是曲面，就無法由CFN 直接得到法向接觸力，這時可以通過各個從面節(jié)點的CPRESS 來計算法向接觸力法向接觸力=從面上所有節(jié)點的CPRESS 之和 X 從面的面積/從面上的節(jié)點數由法向接觸力可以計算庫倫摩擦力摩擦力=法向接觸力X 摩擦系數58 (p

49、p141) 利用MSG 文件可以查看分析迭代的詳細過程，從面節(jié)點有開放和閉合兩種接觸狀態(tài)。如果在一次迭代中節(jié)點的接觸狀態(tài)發(fā)生了變化，稱為“嚴重不連續(xù)迭代（SDI）”。如果分析能夠收斂，每次嚴重不連續(xù)迭代中CLOSURES 和OPENINGS 的數目會逐漸減少，最終所有從面節(jié)點的接觸狀態(tài)都不再發(fā)生變化，就進入平衡迭代，直至收斂。如果 CLOSURES 和OPENINGS 的數目逐漸減少，但最終不斷重復出現“0 CLOSURES，1 OPENINGS”和“1 CLOSURES，0 OPENINGS”（此處的數字也可以大于1），即所謂“振顫”。如果 CLOSURES 和OPENINGS 的數目逐漸減

50、少，但減小的速度很慢，達到第12 次嚴重不連續(xù)迭代后，ABAQUS 就自動減小增量步長，重新開始迭代。如果增大這個最大次數，允許ABAQUS 多進行幾次迭代，就有可能達到收斂。操作方法：進入Step 模塊，主菜單OtherGeneral Solution ControlsEdit，選擇相應的分析步，點擊Continue，選中Specify，點擊Time Incrementation 標簽頁，點擊第一個More，把Is 由默認的12 改為適當的值，然后點擊OK。如果希望在 MSG 文件中看到更詳細的接觸分析信息，可以在Step 模塊中選擇菜單OutputDiagnostic Print 然后選中

51、Contact。其相應的關鍵詞是*PRINT, CONTACT=YES。59 (pp145) 解決接觸分析中的收斂問題：（1）檢查接觸關系、邊界條件和約束。（2）消除剛體位移。表5-1 列出了各種模型類型可能出現的剛體位移。模型類型 剛體位移三維實體模型U1、U2、U3（方向1、2、3 上的平移）UR1、UR2、UR3（關于軸1、2、3 的轉動）軸對稱模型U2（方向2 上的平移）UR3（關于軸3 的轉動，只適用于軸對稱剛體）平面應力模型 U1、U2（方向1、2 上的平移）平面應變模型 UR3（關于軸3 的轉動）出現剛體位移時，在MSG 文件中會顯示Numerical Singularity（數

52、值奇異）警告信息；有些情況下，還會顯示Negative Eigenvalue（負特征值）警告信息。具體操作方法：在Visualization 功能模塊的主菜單中選擇ToolsJob Diagnostics，在彈出的對話框中選中Highlight selections in viewport，可以顯示出現了Numerical Singularity 的節(jié)點。（3）一般來說，如果從面上有90º的圓角，建議在此圓角處至少劃分10 個單元。（4）如果接觸屬性為“硬接觸”，應盡可能使用六面體一階單元（C3D8）。如果無法劃分六面體單元網格，可以使用修正的四面體二次單元(C3D10M)。（5）避

53、免過約束，即節(jié)點的某個自由度上同時定義了兩個以上的約束條件。可能造成過約束的因素有：(a)接觸：從面節(jié)點會受到沿主面法線方向的約束；(b)邊界條件；(c)連接單元； (d)子模型邊界；(e)各種約束。（6）摩擦系數越大，接觸分析就越不容易達到收斂。60 (pp145) 解決振顫收斂問題5 種方法：（1）主面必須足夠大，保證從面節(jié)點不會滑出主面或落到主面的背面。如果無法在模型中直接定義足夠大的主面，可在關鍵詞*CONTACT PAIR 中使用參數EXTENSION ZONE 來擴大主面的尺寸。*CONTACT PAIR, SMALL SLIDING, EXTENSION ZONE=<擴展尺

54、寸>（2）使用自動過盈接觸限度會有助于解決振顫問題，其相應關鍵詞為*CONTACT CONTROLS, MASTER= <從面>, SLAVE= <主面>, AUTOMATIC TOLERANCES具體操作：Interaction 模塊，主菜單InteractionContact ControlsCreate，然后點擊Continue，選中Automatic overclosure tolerance，再點擊OK。在彈出的Edit interaction 對話框中，將Contact Controls 設置為已定義的接觸控制名稱。（3）主面應足夠平滑，盡量使用解析剛

55、性面，而不要用由單元構成的剛性面。對于解析剛性面，可使用以下關鍵詞來使其平滑*SURFACE, FILLET RADIUS對于由單元構成的剛性面，可可使用以下關鍵詞來使其平滑*CONTACT PAIR, SMOOTH（4）若只有很少的從面節(jié)點和主面接觸，則應細化接觸面的網格，或將接觸屬性設置為“軟接觸”。（5）若模型有較長的柔性部件，并且接觸壓力較小，則應將接觸屬性設置為“軟接觸”。61 (pp150) 如果模型中有塑性材料，或分析過程中會發(fā)生很大的位移或局部變形，或施加載荷后會使接觸狀態(tài)發(fā)生很大的變化，則應設置較小的初始時間增量步。62 (pp153) 在創(chuàng)建軸對稱部件時，ABAQUS/CA

56、E 要求旋轉軸必須是豎直方向的輔助線，而且軸對稱部件的整個平面圖都要位于旋轉軸的右側。63 (pp157) 在邊界條件中給出的位移值是相對于模型初始狀態(tài)的絕對位移值，而不是當前分析步中的增量值。第六章 彈塑性分析實例64 (pp166) ABAQUS 默認的塑性材料特性應用金屬材料的經典塑性理論。在單向拉伸/壓縮試驗中得到的數據是以名義應變nom 和名義應力nom 表示的，其計算公式0 0,AFllnom nom = = 為了了準確地描述大變形過程中截面面積的改變，需要使用真實應力true （又稱對數應變）和真實應力true ：( ) ( ) true nom true nom nom = l

57、n 1+ , = 1+65 (pp167) 在比例加載時（即加載過程中主應力方向和比值不變），大多數材料PEMAG 和PEEQ相等。兩個量區(qū)別：PEMAG 描述的是變形過程中某一時刻的塑性應變，與加在歷史有關，而PEEQ 是整個變形過程中塑性應變的累積結果。66 (pp167) 等效塑性應變PEEQ 大于0 表明材料發(fā)生了屈服。在工程結果中，等效塑性應變一般不應超過材料的破壞應變（failure strain）。67 (pp169) 在設定關鍵詞*PLASTIC 的塑性數據時，應盡可能讓其中最大的真實應力和塑性應變大于模型中可能出現的應力應變值。68 (pp170) 在不影響重要部位分析精度的前提下， 同一個模型中可以混合使用彈塑性材料和彈性材料。可將關心的部位設置為彈塑性材料，而將不重要的部位設置為線彈性材料。70 (pp170) 盡量不要對塑性材料施加點載荷，而是根據實際情況來使用面載荷或線載荷。如果必須在某個節(jié)點上施加點載荷，可以使用耦合約束來為載荷作用點附近的幾個節(jié)點建立剛性連接，這樣這些節(jié)點就會共同承擔點載荷。71 (pp171) 如果材料是不可壓縮的（例如金屬材料），在彈塑性分析中使用二次完全積分單元（C3D20）容易產生體積自鎖。如果使用二次減縮