有限元軟件的學習和后處理操作

1、有限元軟件的學習和后處理操作1. ABAQUS軟件理論的學習：本次使用的有限元軟件為ABAQUS。首先，簡單介紹下本款軟件的特點和優(yōu)勢：ABAQUS 是一套功能強大的工程模擬的有限元軟件，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復雜的非線性問題。 ABAQUS 包括一個豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫。并擁有各種類型的材料模型庫，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質(zhì)材料，作為通用的模擬工具， ABAQUS 除了能解決大量結構（應力 / 位移）問題，還可以模擬其他工程領域的許多問題，例如熱傳導、質(zhì)

2、量擴散、熱電耦合分析、聲學分析、巖土力學分析（流體滲透 / 應力耦合分析）及壓電介質(zhì)分析。 ABAQUS所能計算的領域非常廣闊，包括如下：靜態(tài)應力/位移分析：包括線性，材料和幾何非線性，以及結構斷裂分析等動態(tài)分析粘彈性/粘塑性響應分析：粘塑性材料結構的響應分析熱傳導分析：傳導，輻射和對流的瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)分析質(zhì)量擴散分析：靜水壓力造成的質(zhì)量擴散和滲流分析等耦合分析：熱/力耦合，熱/電耦合，壓/電耦合，流/力耦合，聲/力耦合等非線性動態(tài)應力/位移分析：可以模擬各種隨時間變化的大位移、接觸分析等瞬態(tài)溫度/位移耦合分析：解決力學和熱響應及其耦合問題準靜態(tài)分析：應用顯式積分方法求解靜態(tài)和沖壓等準靜態(tài)問題退火

3、成型過程分析：可以對材料退火熱處理過程進行模擬海洋工程結構分析。本次所模擬的是管道受端壓力、端力矩作用下并在附加水壓的情況下發(fā)生彈性變形時的狀態(tài)，屬于靜態(tài)應力/位移分析。單元庫：ABAQUS包括內(nèi)容豐富的單元庫，單元種類多達562種。它們可以分為8個大類，稱為單元族，包括：實體單元、殼單元、薄膜單元梁單元、桿單元、剛體元、連接元。其有不同的模塊解決不同情況下的有限元計算問題，包括Abaqus/CAE，有限元建模、后處理以及過程自動化的完整解決方案；Abaqus/Standard，適合求解靜態(tài)和低速動力學問題。除此兩款經(jīng)典的求解模塊之外，ABAQUS還退出了幾款專門的求解模塊，針對海洋工程領域的

4、ABAQUS/Aqua, 能夠完成導管架和立管的結構分析，拖管過程模擬計算以及浮體結構分析計算;可以計算結構浮力、風載荷以及波流載荷作用下的拖曳力和慣性力等環(huán)境載荷; Abaqus/Design,作為Abaqus/Standard的補充附加模塊，主要用于設計靈敏度分析(DSA); Abaqus/Foundation,提供Abaqus/Standard中的線性靜力學和線性動力學分析功能; Abaqus/Explicit, 特別適合于模擬瞬態(tài)動力學為主的問題的有限元產(chǎn)品；Abaqus/CFD，提供了計算流體動力學分析功能。以上是我們小組對ABAQUS這款有限元軟件的一些簡單了解，有了基本的知識之后

5、我們開始了這款軟件的實用性探索和使用，開始提取加載力和力矩在水壓環(huán)境下變形管道中性層上的位移坐標數(shù)據(jù)。2. 位移最大截面處中性層坐標確定和提?。海?） 我們打開ABAQUS/Viewer界面-Viewer專門可用于結果的查看、分析及數(shù)據(jù)處理。載入odb文件，稍等片刻后管道的有限元模型便呈現(xiàn)在視圖框中。a.打開ResultActive steps/Frames，確定加載步驟step-1,step-2,step-3全部選，從而使得有限元模型在力、力矩、水壓的作用順序下發(fā)生變形。b.打開Resultsteps/Frames，勾選step-3最后一步，確定變形狀態(tài)處于全部載荷過程結束后的狀態(tài)。（2）

6、接下來我們大致確定最大位移變形的截面，并推算節(jié)點編號，方便用Node label提取點的信息。a.點擊DEFORMED SHAPE, 查看變形后的管道并確定其變形最大的截面，大致為距離端面第七個截面處。b.由于中間段管道中性層無法手動選取，只能靠從端面中性層節(jié)點編號推算其得到。利用查詢功能查詢出相鄰截面同一高度上節(jié)點編號的差值，為363。c.查詢得端面中性層最高點編號為152，則第七個截面處中性層最高點編號為152+363*7=2693，而我們只需要提取右上側的30個節(jié)點，則可推出節(jié)點編號可由一個數(shù)列表示-2664:2693:1。d.利用create X-Y data 在圖上標出這三十個點，驗

7、證其位置的正確性。點擊ODB field out put；點擊繼續(xù)之后再position選擇欄中選擇Unique Nodal,并在下方點選U-spatical displacement( 空間點位移，由于此功能只能輸出線位移、角位移和應力應變等，無法批量輸出坐標，是ABAQUS后處理的一大缺憾)；在ELEMENT NODE里點選Node labels， 在Node labels 中輸入點的坐標（此處支持數(shù)列的批量輸入）2664：:2693：1； 點擊下方highlight items in viewport。圖中便顯示出橘黃色的30個點，勾勒出右上方1/4圓弧。（3） 確定需要導出的節(jié)點編號后，我們使用查詢功能導出變形后的節(jié)點坐標。a.打開QueryNodeProbe values。查詢對象選擇Node,選擇方式選擇Keyin label(即通過節(jié)點編號選擇)b.在nodal label 框中依次輸入2664、2