Abaqus6-14仿真分析培训教程

1、Abaqus仿真分析培训仿真分析培训1896192019872016上海交通大学上海交通大学2016-07-27- 2/61-Contents 1. Abaqus/CAE简介 2. 简单实例分析- 3/61-1.1 1.1 什么是什么是ABAQUS/CAEABAQUS/CAE？ Abaqus Abaqus是一组有限元分析模块。是一组有限元分析模块。 AbaqusAbaqus的核心是它的求解器模块，的核心是它的求解器模块，Abaqus/StandardAbaqus/Standard和和Abaqus/Explicit, Abaqus/Explicit, 是互相是互相补充的、集成的分析补充的、集成的

2、分析模块：模块： StandardStandard是通用的有限元分析是通用的有限元分析模块，模块，ExplicitExplicit是显式的动力学有是显式的动力学有限元分析模块限元分析模块。 Abaqus/CAE Abaqus/CAE将分析模块集成于将分析模块集成于Complete Abaqus Complete Abaqus EnvironmentEnvironment，用于，用于建模建模、管理、监控、管理、监控AbaqusAbaqus的分析过程和结的分析过程和结果的可视化处理。果的可视化处理。前处理前处理+ +后处理后处理- 4/61-1.1 1.1 什么是什么是ABAQUS/CAEABAQ

3、US/CAE？ Abaqus/CAE Abaqus/CAE用户界面（版本：用户界面（版本：6.146.14）菜单栏菜单栏工具条工具条模型树模型树视窗视窗信息输出及指令输入窗口信息输出及指令输入窗口环境栏环境栏- 5/61-1.2 ABAQUS/CAE1.2 ABAQUS/CAE的基本特征的基本特征 现代现代的图形用户界面的图形用户界面(GUI)(GUI)，如，如菜单菜单、图标和、图标和对话框。对话框。 应用应用菜单可以直接访问各种菜单可以直接访问各种功能功能。 对于对于经常使用的功能，图标经常使用的功能，图标可以可以提高访问的速度。提高访问的速度。 对话框对话框可以输入文本的信息可以输入文本的

4、信息，还，还可以选择不同的选项。可以选择不同的选项。- 6/61-1.2 ABAQUS/CAE1.2 ABAQUS/CAE的基本特征的基本特征创建部件的几何模型（如果需要，还需创建区域）为初始构型定位部件。如果模型中只包含一个部件，装配件将被自动创建。将装配件分割成可以分网的区域并划分网格定义分析步和输出需求定义材料定义部件区域的截面属性为部件或区域定义和分配截面属性为区域、集定义接触或其他形式的相互作用，并在指定的分析步应用它们为区域或集指定载荷、边界条件和场，并在指定的分析步应用它们提交、管理、并监控分析作业检验结果PartAssemblyStepLoadMeshVisualization

5、PropertyInteractionJob 9 9个基本模块个基本模块- 7/61-1.2 ABAQUS/CAE1.2 ABAQUS/CAE的基本特征的基本特征 一致的环境一致的环境以模块的方式表示各种以模块的方式表示各种功能。功能。每个模块包含该模块所每个模块包含该模块所有功能的子集。有功能的子集。各个模块的表示方法相各个模块的表示方法相似。理解其中一个模块似。理解其中一个模块的表示方法，可以方便的表示方法，可以方便的理解其他模块的理解其他模块。- 8/61-1.2 ABAQUS/CAE1.2 ABAQUS/CAE的基本特征的基本特征 完备的完备的CADCAD系统系统同许多同许多CADCA

6、D系统类似，系统类似，ABAQUS/CAEABAQUS/CAE中也是基于部件和部件实例装配件的概中也是基于部件和部件实例装配件的概念。念。部件可以在部件可以在ABAQUS/CAEABAQUS/CAE中创建。中创建。可以导入其它程序包生成的几何体或将可以导入其它程序包生成的几何体或将几何体导出到其它程序包。几何体导出到其它程序包。已有的已有的ABAQUSABAQUS网格可以被导入，作进网格可以被导入，作进一步的处理。一步的处理。- 9/61-1.2 ABAQUS/CAE1.2 ABAQUS/CAE的基本特征的基本特征 基于特征和参数化基于特征和参数化特征是设计过程的重要组成。模型是特征是设计过程

7、的重要组成。模型是由多个特征组成的；比如：由多个特征组成的；比如：几何特征几何特征实体拉伸，线，切割，导角等。实体拉伸，线，切割，导角等。装配件特征装配件特征轮子必须与轴同心，毛坯必须与轮子必须与轴同心，毛坯必须与刚体模具正确的接触等。刚体模具正确的接触等。分网特征分网特征将几何体分成不同的区域，利用将几何体分成不同的区域，利用不同的分网技术划分网格，不同的不同的分网技术划分网格，不同的边可以有不同的网格密度，等等。边可以有不同的网格密度，等等。- 10/61-1.2 ABAQUS/CAE1.2 ABAQUS/CAE的基本特征的基本特征 模型树模型树 模型模型树树使用户对模型使用户对模型以及模

8、型以及模型包含的对象有包含的对象有一一个图形上的直观个图形上的直观概述。概述。 结结果树用于显示输出果树用于显示输出odbodb数据数据以及以及XYXY数据的分数据的分析析结果。结果。 两两种树使得模型间操种树使得模型间操作和管理对象作和管理对象更加更加直接和直接和集中。集中。- 11/61-1.3 ABAQUS/CAE1.3 ABAQUS/CAE中的模型数据库中的模型数据库 什么是模型数据库什么是模型数据库 ( (文件扩展名文件扩展名 . .caecae)?)?对于任意数量的模型，包含所有的模型信息。对于任意数量的模型，包含所有的模型信息。一般包含一个模型或几个相关的模型。一般包含一个模型或

9、几个相关的模型。在在ABAQUS/CAEABAQUS/CAE 中，一次只可以打开一个模型数据库。中，一次只可以打开一个模型数据库。模型数据库模型数据库. .caecae文文件：件：存储分析模型存储分析模型和分析任务和分析任务。- 12/61-1.4 ABAQUS1.4 ABAQUS有限元分析中的单位一致性有限元分析中的单位一致性SISI(mm)US UnitLengthmmminForceNN1bfMasskgT (103kg)1bf s2/inTimesssStressPaMPapsiEnergyJmJ (10-3J)in 1bfDensityKg/m3t/mm31bf s2/in4Acem

10、/s2mm/s2CAECAE软件其实是数值计算软件，没有单位的软件其实是数值计算软件，没有单位的概念。概念。- 13/61-1.5 ABAQUS/CAE1.5 ABAQUS/CAE建模及分析步骤建模及分析步骤 1、几何建模、几何建模 Part 2、划分网格划分网格 Mesh 3、特性设置特性设置 Property 4、建立装配体建立装配体 Assembly 5、定义分析步、定义分析步 Step 6、相互作用相互作用 Interaction 7、载荷边界载荷边界 Load 8、提交运算提交运算 Job 9、后处理后处理 Visualization分分析析流流程程九九步步走走- 14/61-Con

11、tents 1. Abaqus/CAE简介 2. 简单实例分析- 15/61-AbaqusAbaqus有限元仿真分析练习案例有限元仿真分析练习案例 练习练习任务任务1.1.利用详细的说明，使用利用详细的说明，使用ABAQUS/CAEABAQUS/CAE 的各个模块创的各个模块创建简单的悬臂梁模型。建简单的悬臂梁模型。2.2.提交作业进行分析。提交作业进行分析。3.3.察看分析结果察看分析结果。材料：钢，杨氏模量为 209103 MPa，泊松比为 0.3- 16/61-2.1 2.1 预备步骤预备步骤1、启动ABAQUS/CAE；2、创建一个模型数据库（WithWith Standard/Exp

12、licit Standard/Explicit ）； 3、为了创建一个模型，在主菜单上选择 Model Model CreateCreate，在 Name Name 栏中输入 BEAM BEAM 后点击 OKOK；4、为保存模型数据库, 选择 FileFile SaveSave,并在 File Name: File Name: 一栏中输入 BEAM BEAM 后点击 OKOK；注：扩展名 . .caecae 自动添加量纲：量纲：ABAQUS没有固定专用的量纲系统，所有输入数据必须指定一致性的量纲。- 17/61-2.2 2.2 创建部件创建部件1、选择 PartPart CreateCreat

13、e 创建一个新部件，出现 Create Part Create Part 对话框。 2、修改 NameName：BeamBeam，接受缺省设置3D, 3D, Deformable, solid, ExtrusionDeformable, solid, Extrusion, 修改 Approximate sizeApproximate size：300300，点击 Continue Continue 进入草图绘制界面进入草图绘制界面。 后退到当前任务的前一步提示取消当前任务完成- 18/61-2.2 2.2 创建部件创建部件a.点击工具箱中的工具 Create Lines: RectangleC

14、reate Lines: Rectangle，并观察提示区。b.注意鼠标移动时，在视窗左上角对应的坐标变化。c.在坐标(-100, 10)处点击，指定矩形的一个角点。移动鼠标指定矩形的另一个角点(100, -10)；或者随意绘制一矩形，再标注尺寸。d. 点击鼠标中键，点击提示区 DoneDone ,完成矩形绘制。e.在弹出的 Edit Base ExtrusionEdit Base Extrusion 对话框中输入 Depth:Depth:2525, 并点击 OKOK。- 19/61-2.3 2.3 定义材料定义材料首先首先：创建一个线弹性材料，杨氏模量为创建一个线弹性材料，杨氏模量为 209

15、 209 103 MPa103 MPa，泊松比为，泊松比为 0.3 0.3。1.选择功能模块 ModuleModule：PropertyProperty。 2.在主菜单选择 MaterialMaterial Create Create ，创建一个新的材料；或者利用工具条中工具创建。3.在 Edit MaterialEdit Material 对话框中输入 Name: Name: SteelSteel。选择 MechanicalMechanical ElasticityElasticity ElasticElastic。4.在 Youngs ModulusYoungs Modulus 下输入 2

16、09.E3 209.E3，在 Poissons RatioPoissons Ratio 下输入 0.30.3。5.点击 OKOK 退出 Edit MaterialEdit Material 对话框。- 20/61-2.3 2.3 定义材料定义材料然后然后：定义各项同性实体截面。：定义各项同性实体截面。1.1.点击工具条上点击工具条上Create SectionCreate Section命令命令.2.在 Create Section Create Section 对话框中: a. 输入 NameName：BeamSectionBeamSection。 b. 在 CategoryCategory

17、 列表中选择缺省项 Solid Solid 。 c. 在 Type Type 列表中选择缺省项 HomogeneousHomogeneous 。 d. 点击 ContinueContinue. 出现 Edit Section Edit Section 对话框。3. 在 Edit Section Edit Section 对话框中: a. 接受缺省项 MaterialMaterial ：SteelSteel。 b. 接受缺省值 Plane stress/strain thicknessPlane stress/strain thickness ：1 1。 c. 点击 OKOK。- 21/61-2

18、.3 2.3 定义材料定义材料最后最后：分配截面属性，给悬臂梁分配截面定义。：分配截面属性，给悬臂梁分配截面定义。1. 主菜单上选择 AssignAssign SectionSection.2. 点击梁的任意处以选择该梁作为分配截面的区域。3. 在提示区点击 Done Done 。出现 Edit Edit Section Assignment Section Assignment 对话框。4. 接受缺省值 Section: Section: BeamSectionBeamSection, 点击 OKOK。- 22/61-2.4 2.4 装配模型装配模型1. 选择模块 ModuleModule：

19、AssemblyAssembly 。2. 主菜单中选择 InstanceInstance Create Create ，出现 Create Instance 对话框。3. 在 Create InstanceCreate Instance 对话框中, 选择 BeamBeam ，在 Instance Type 列表框中选择 Dependent (mesh on part) ，点击 OKOK。- 23/61-2.5 2.5 设定分析步设定分析步1. 选择模块 ModuleModule：Step Step 。2. 主菜单中选择 StepStep Create Create ，创建一个分析步。出现 Cr

20、eate StepCreate Step 对话框。3. 修改 NameName：BeamLoadBeamLoad ，在 procedure type procedure type 列表框中选择 GeneralGeneral 和 Static, Static, GeneralGeneral ，点击 Continue Continue ，出现 Edit StepEdit Step 对话框。4. 在 BasicBasic 页填写 DescriptionDescription：Load the top of the beamLoad the top of the beam.5. 点击 Incremen

21、tationIncrementation 页, 修改最初增量 InitialInitial 的值为 0.10.1 。6. 点击 OKOK 退出 Edit StepEdit Step 对话框。创建一个一般、静态分析步。创建一个一般、静态分析步。- 24/61-2.6 2.6 施加边界条件和载荷施加边界条件和载荷1.选择模块 ModuleModule：Load Load 。2.主菜单中选择 BCBC CreateCreate.3.在出现的 Create Boundary ConditionCreate Boundary Condition 对话框中: a.修改 NameName：Fixed Fix

22、ed ，改选 Step: Step: Initial Initial 。 b.在 Category Category 列表中选取缺省项 MechanicalMechanical 。 c.在 Types for Selected Step Types for Selected Step 列表框中选取 Displacement/RotationDisplacement/Rotation ，点击 ContinueContinue.4.选择悬臂梁一端面。点击提示栏中 DoneDone 。5.在提示区点击 DoneDone ,出现 Edit Boundary Edit Boundary Conditio

23、n Condition 对话框。 6. 选择 U1U1, U2 U2, U3 U3 ，点击 OKOK 完成定义。在悬臂梁的一端施加固定边界条件。在悬臂梁的一端施加固定边界条件。- 25/61-2.6 2.6 施加边界条件和载荷施加边界条件和载荷在悬臂梁的上表面施加载荷。在悬臂梁的上表面施加载荷。1. 主菜单中选择 LoadLoad Create.Create.2. 在出现的 Create LoadCreate Load 对话框中: a. 修改 NameName：PressurePressure，选择 Step: Step: BeamLoadBeamLoad. . b. 在 CategoryCa

24、tegory 列表框中选取缺省项 Mechanical.Mechanical. c. 在 Types for Selected Step Types for Selected Step 列表框中选取 PressurePressure，点击 ContinueContinue.3. 在视窗中选取悬臂梁的上表面，点击 DoneDone。弹出 Edit LoadEdit Load 对话框。4. 填写 Magnitude: 0.5Magnitude: 0.5，接受其余缺省值，点击 OKOK 完成载荷定义。- 26/61-2.7 2.7 划分网格划分网格1. 选择模块 ModuleModule：MeshM

25、esh。Object中选择Part。2. 主菜单中选择 MeshMesh Controls Controls 。出现 Mesh ControlsMesh Controls 对话框。3. 在 Element Shape Element Shape 列表框中选择缺省项 Hex Hex，在 Technique Technique 列表框中选择缺省项 Structured Structured.4. 点击 OKOK 完成网格控制配置。配置网格控制。配置网格控制。- 27/61-2.7 2.7 划分网格划分网格指定单元类型指定单元类型。1. 主菜单中选择 MeshMesh Element Type El

26、ement Type 。出现 Element Type Element Type 对话框。2. 在 Element Library Element Library 列表框中选择缺省项 Standard Standard ，在 Geometric Order Geometric Order 列表框中选择缺省项 Linear Linear ，在 Family Family 列表框中选择缺省项 3D Stress 3D Stress 。3. 在下面关于各种单元形状的描述中，点击 HexHex 页，选择 Incompatible Incompatible modesmodes（非（非协调模式）协调模式

27、），查看页面底部关于选取的单元类型 C3D8I C3D8I 的描述。4. 点击 OKOK 完成指定单元类型。- 28/61-2.7 2.7 划分网格划分网格播撒种子并完成网格划分播撒种子并完成网格划分。1. 主菜单中选择 SeedSeed InstanceInstance 。弹出 Global Global SeedsSeeds 对话框。2. 修改 Approximate global size:10Approximate global size:10 ，点击 OkOk，查看视窗中实体的种子分布，点击提示区 Done.Done.3. 主菜单中选择 MeshMesh InstanceInstance，点击提示区 Yes Yes ，完成网格划分 。- 29/61-2.8 2.8 创建并提交一个分析任务创建并提交一个分析任务1. 选择模块 ModuleModule： JobJob 。2. 主菜单中选择 JobJob CreateCreate 。出现 Create Job Create Job 对话框。3. 修改 NameName： DeformDeform，在列表框中选择 BEAMBEAM，点击 Continue Cont