本人學習abaqus五年的經(jīng)驗總結(jié)-讓你比做例子快十倍

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第二章 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(zhuǎn)模型。 (pp16)ABAQUS/CAE 不會自動保存模型數(shù)據(jù)，用戶應(yīng)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(yīng)力問題的截面屬性類型是Solid（實心體）而不是Shell（殼）。 ABAQUS/CAE 推薦的建模方法是把整個數(shù)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Pressur

2、e 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(yīng)力集中問題，使用二次單元可以提高應(yīng)力結(jié)果的精度。 5(pp23)Dismiss 和Cancel 按鈕的作用都是關(guān)閉當前對話框，其區(qū)別在于：前者出現(xiàn)在包含只讀數(shù) 據(jù)的對話框中；后者出現(xiàn)在允許作出修改的對話框中，點擊Cancel 按鈕可關(guān)閉對話框，而不保存 所修改的內(nèi)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(yīng)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(wǎng)格可以定義在部件上或?qū)嶓w上，對求解過程和輸出結(jié)果的控制參數(shù)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(wǎng)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(zhuǎn)、掃掠、倒角和放樣等特征來直 接創(chuàng)建幾何部件。（2）導(dǎo)入已有的CAD 模型文件，方法是：點擊主菜單FileImpo

4、rtPart。網(wǎng)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(wǎng)格部件有三種方法：（1）導(dǎo)入ODB 文件中的網(wǎng)格。（2）導(dǎo)入INP 文件中的網(wǎng)格。（3）把幾何部件轉(zhuǎn)化為網(wǎng)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(fù)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。

5、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AB

6、AQUS/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(yīng)分析。 Response spectrum: 反應(yīng)譜分析。 Steady-state dynamics: 穩(wěn)態(tài)動態(tài)分析。 9（pp33）在靜態(tài)分析中，如果模型中不含阻尼或與速率相關(guān)的材料

7、性質(zhì)，“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(shè)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(yīng)網(wǎng)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(shè)定自適應(yīng)網(wǎng)格，但不會起到明顯的作用。 Step 功能模塊中，主菜單OtherAdaptive Mesh Domain 和Ot

8、herAdaptive Mesh Controls 分別 設(shè)置劃分區(qū)域和參數(shù)。 11（pp37）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(guān)，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(fù)制，可以直接對獨立實體劃分網(wǎng)格，而不能對相應(yīng)的部件劃分網(wǎng)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(wǎng)格，而只能對相應(yīng)的部件劃

9、分網(wǎng)格。由網(wǎng)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(nèi)完全使用四邊形網(wǎng)格）和Hex 單元（三維區(qū)域內(nèi)完全使用六面體網(wǎng)格）可以用較小的計算代價得到較高的精度，因此應(yīng)盡可能選擇這兩種單元。 14（pp45）結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和掃掠網(wǎng)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(shù)。使用自由網(wǎng)格劃分技術(shù)時，一般來說，節(jié)點的位置會與種子的位置相吻合。使用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和掃掠網(wǎng)格劃分技術(shù)時，如果定義了受完全約束的種子，劃分可能失敗。 15（pp45）劃分

10、網(wǎng)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(wǎng)格，但網(wǎng)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(wǎng)格的過渡）可提高網(wǎng)格質(zhì)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

11、導(dǎo)入的不精確模型和虛擬拓撲。Advancing Front 算法（1） 網(wǎng)格可以與種子的位置很好地吻合，但在較窄的區(qū)域內(nèi)，精確匹配每粒種子可能會使網(wǎng)格歪斜。 （2） 更容易得到單元大小均勻的網(wǎng)格。有些情況下， 單元均勻是很重要的， 例如在ABAQUS/Explicit 中，網(wǎng)格中的小單元會限制增量步長。 （3） 容易實現(xiàn)從粗網(wǎng)格到細網(wǎng)格的過渡。 （4） 支持不精確模型和二維模型的虛擬拓撲。 16（pp50）網(wǎng)格劃分失敗時的解決辦法 網(wǎng)格劃分失敗的原因：（1

12、） 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(wǎng)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(dǎo)入的，則應(yīng)注意檢查是否模型本身就有問題（有時可能是數(shù)值誤差導(dǎo)致的）；如果幾何部件是在ABAQUS/CAE 中創(chuàng)建的，應(yīng)注意是否在進行拉伸或切割操

13、作時，由于幾何坐標的誤差，出現(xiàn)了上述問題。 （2） 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(fù)存在問題的幾何實體。 （4） 在無法生成網(wǎng)格的位置加密種子。 17（pp51）網(wǎng)格質(zhì)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(wǎng)格的質(zhì)量，獲得節(jié)點和單元信息。在Verif

14、y Mesh 對話框，選擇Statistical Checks（統(tǒng)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(dǎo)致錯誤或警告信息的單元。單擊Highlight 按鈕，符合檢查判據(jù)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

15、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(xiàn)剪切自鎖，造成單元過于剛硬，即使劃分很細的網(wǎng)格，計算精度仍然很差。 （4） 二次完全積分單元的優(yōu)點：（A）應(yīng)力計算結(jié)果很精確，適合模擬應(yīng)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

16、性分析，如果材料不可壓縮（例如金屬材料），則容易產(chǎn)生體積自鎖；（C）當單元發(fā)生扭曲或彎曲應(yīng)力有梯度時，有可能出現(xiàn)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(shù)值問題而過于柔軟。采用這種單元模擬承受彎曲載荷的結(jié)構(gòu)時，沿厚度方向上至少應(yīng)劃分四個單元。優(yōu)點：（A）位移計算結(jié)果較精確；（B）網(wǎng)格存在扭曲變形時（例如Quad 單元的角度遠遠大于或小于90º），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(wǎng)格克服沙漏問題；（B）如果希望以應(yīng)力集中部位的節(jié)點應(yīng)力作為分析目標，則不能選用此單元。（6

17、） 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(wǎng)格也不會出現(xiàn)嚴重的沙漏問題；（B）即使在復(fù)雜應(yīng)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(yīng)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(yīng)力的精度往往低于二次完全積分單元。（7） 非協(xié)調(diào)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/Standard 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(yīng)力結(jié)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

18、與二次單元相當?shù)慕Y(jié)果，而計算成本卻明顯降低；（C）使用了增強變形梯度的非協(xié)調(diào)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(yīng)變得位移。但使用這種單元時要注意：如果所關(guān)心部位的單元扭曲比較大，尤其是出現(xiàn)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(guān)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，但計算代價比Quad 或Hex 單元大，因此如果能用Qua

19、d 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(wǎng)格不易通過布置種子來控制實體內(nèi)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(yīng)的雜交單元，用于不可壓縮材料（泊松比為0.5，

20、如橡膠）或近似不可壓縮材料（泊松比大于0.475）。除了平面應(yīng)力問題之外，不能用普通單元來模擬不可壓縮材料的響應(yīng)，因為此時單元中的應(yīng)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(yīng)確保其交界處遠離所關(guān)心的區(qū)域，并仔細檢查分析結(jié)果是否正確。對于無法完全采用Hex 單元網(wǎng)格的實體，還可采用以下方法：（A）對整個實體劃分Tet 單元網(wǎng)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

21、 單元網(wǎng)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(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分或掃掠網(wǎng)格劃分技術(shù)，從而得到Hex 單元網(wǎng)格，減小計算代價，提高計算精度。當幾何形狀復(fù)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(wǎng)格劃分技術(shù)，Tet 單元類型應(yīng)選擇二次單元。在ABAQUS/Explicit 中應(yīng)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(guān)系，則也應(yīng)選擇

22、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(yīng)選用線性單元，因為它們具有集中質(zhì)量公式，模擬應(yīng)力波的效果優(yōu)于二次單元所采用的一致質(zhì)量公式。如果使用的是 ABAQUS/Standard，在選擇單元類型時還應(yīng)該注意： （1） 對于應(yīng)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(yīng)力集中部位進行了網(wǎng)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(yīng)力結(jié)果相差不大，而二次

23、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(xiàn)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(xié)調(diào)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，則應(yīng)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(guān)心的部位的單元扭曲較小，

24、使用非協(xié)調(diào)單元可以得到非常精確的結(jié)果。（5） 除了平面應(yīng)力問題之外，如果材料是完全不可壓縮的（如橡膠材料），則應(yīng)使用雜交單元；在某些情況下，對于近似不可壓縮材料也應(yīng)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(gòu)件的厚度遠小于其典型結(jié)構(gòu)整體尺寸（一般為小于1/10），并且可以忽略厚度方向的應(yīng)力，就可以用殼單元來模擬此結(jié)構(gòu)。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(fù)合材料，這個比值要更

25、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(jié)構(gòu)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(jié)果更加精確，因為它能在雙面接觸中考慮厚度的變化。（2） 如果需要考慮薄膜模式或彎曲模式的沙漏問題， 或模型中有面內(nèi)彎曲， 在ABAQUS/

26、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(yīng)變近似，需要劃分較細的網(wǎng)格來模擬彎曲變形或高應(yīng)變梯度。（5） 對于復(fù)合材料，為模擬剪切變形的影響，應(yīng)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(yīng)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(yīng)使用S9R5。（8） 如果模型規(guī)模很大且只表現(xiàn)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(jié) 第 6 頁共 6 頁