abaqus介绍-带小例子

1、ABAQU队门教程1.什么是有限元对于连续的实体，或者流体，如果形状，边界条件较复杂，是不能得到位 移或者应力应变的 解析解的，因此提出了利用 有限个单元(Finite Element)的 集合来离散(Discretize )表示结构的实际几何形状，如下图，该实体由六面体 单元和四面体单元(Element)组成，每一个单元代表这个实际结构的一个离散部 分。单元由节点构成，单元和单元之间通过 共有的节点(Nod*连接。节点与单 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 ),可以很轻易地得到网格密度是和计算精度密切相关的，但是过密的网格会导致

2、庞大的计算量，因此需要根据情况合理确定网格尺寸。膜由同无限单元岬,同朝韦桁梨单元停管用尻，尼辑各种单元类型，不同的单元类型适用于不同的情况。有限元求解方法：隐式方法（Implicit）由胡克定理得：F Kx其中F代表力矩阵，K为刚度矩阵，由每个单元的局部刚度矩阵结合得到, x为位移矩阵，代表每个节点的各个方向的位移。隐式方法主要就是求解该方程 位移法步骤如下：.结构离散.单元分析，形成单元刚度矩阵.结构分析，形成总刚度矩阵（包含所有单元刚度矩阵）.约束处理.求解线性方程组，求得节点位移（求得所有节点的位移）.根据节点位移求出各个单元的内力和应变如下图所示，桁架及其离散化模型：显示方法（expl

3、icit ）显示方法与隐式方法不同，例如应用在ABAQUS/Explicit中的显示方法，并 不需要求解一套方程组或计算整体刚度矩阵。求解式通过动态方法从一个增量步 前推到下一个增量步得到的，简单来说，就是假设有一个炸弹爆炸的过程， 将该 过程分成很多个时间增量步，从初始炸弹只有一个点开始，根据增量步一步步递 推计算炸弹的冲击波膨胀的过程。ABAQUS/Explicit适用于求解复杂非线性动力学问题和准静态问题，特别是模拟短暂、瞬时的动态时间，如冲击和爆炸问题。Abaqus 简介ABAQUS国际上最先进的大型通用有限元计算分析软件之一，具有惊人的广泛的模拟能力。它拥有大量不同种类的单元模型、材

4、料模型、分析过程等。可以 进行结构的静态与动态分析，如：应力、变形、振动、冲击、热传递与对流、质 量扩散、声波、力电耦合分析等；它具有丰富的单元模型，如杆、梁、钢架、板 壳、实体、无限体元等；可以模拟广泛的材料性能，如金属、橡胶、聚合物、复合材料、塑料、钢筋混凝土、弹性泡沫，岩石与土壤等对于多部件问题，可以通过对每个部件定义合适的材料模型，然后将它们组 合成几何构形。对于大多数模拟，包括高度非线性问题，用户仅需要提供结构的 几何形状、材料性能、边界条件、荷载工况等工程数据。在非线性分析中，ABAQUS 能自动选择合适的荷载增量和收敛准则， 它不仅能自动选择这些参数的值，而且 在分析过程中也能不

5、断调整这些参数值，以确保获得精确的解答。用户几乎不必 去定义任何参数就能控制问题的数值求解过程。Abaqus包括三个主要的分析模块：ABAQUS/Standard（!I用求解器，隐式求解） ABAQUS/Explicit （显式），以及ABAQUS/CF的体），分析模块的选择是通过定 义不同种类的step （分析步）实现，这些模块求解通常是在 后台进行的。而我们常常看到的 abaqus 界面是 ABAQUS/CAE（Computerided Engineering） ABAQUS/CAE各种功能模块（module）集成在一个窗口内，通过 ABAQUS/CAE 以方便地实现整个分析过程。ABAQ

6、US/CAB是一个GUI界面，因此我们也可以通过 python程序直接调用 各种模块，而不用打开 ABAQUS/CAE面进行求解计算。Abaqus求解流程一个完整的 ABAQUS/Standard隐式求解）或ABAQUS/Explicit分析过程, 通常由三个明确的步骤组成： 前处理、分析计算和后处理。使用ABAQUS/CAE般步骤如下：前处理前处理即输入，定义所求物理问题的模型，输入所有已知信息，如几何形状，单元类型和尺寸，网格类型等，以及材料属性，载荷，边界条件，相互作用，环境属性（如温度，电磁场）等。Part 模块：创建几何体Property 模块 ：定义材料属性Assembly 模块

7、：将几何体生成实体（instance ） ，并装配Step 模块：创建分析步（step ） ，选择何种求解方式Interaction 模块 ：创建相互作用（比如不同部件接触，部件位移耦合，力耦合等）load 模块 ：定义载荷（ load ）和边界（ boundary ）条件Mesh模块：确定单元类型和尺寸，确定网格类型（mesh）,划分网 格所有的步骤完成后，ABAQUS/CAE的Job模块 WriteInput会生成一 个ABAQUS&入文件，该文件为inp格式（input的缩写）,这个inp 文件中包含了模型的所有信息，并以一种通用的格式存储，因此这个inp 文件对其它的有限元也是同样适用

8、的，同理其他有限元软件生成的inp文件也可以提交给abaqus计算（可能会出现兼容性问题）。2.2 分析计算Job 模块即将我们要解决的问题提交给abaqus 进行计算， 这一步通过Job 模块的实现，从前处理得到 inp 文件后， abaqus 将该文件提交给abaqus内核进行计算，使用ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit求解输入 文件中所定义的数值模型，它通常以后台方式运行；2.3 后处理visualization 模块后处理即我们得到了计算结果， 该结果存储在一个odb 格式的文件中，abaqus提供了 visualization 模块，用于结果的可视化处理，

9、我们可以通过 visualization 模块得到变形后的形状，或者冲击的动画，或者某个变量变化的曲线。同时我们也可以通过其他的后处理软件来处理我们的结果。简单的算例一个简单的矩形截面梁计算。Abaqus计算时是没有单位的，因此输入的数值必须保证单位的一致性:* 2*1 一致性的单恒系虢51中i及S】单位1Em）US单位UDUS 他位 fineh长度mmmftin力MNIhfIM的itkatunnfC JO3 HJilUflIM sx/iri时间s*$应力PN N/k .】bf/Fpj f)旗坡Jft Ihfin IM密度H/m1Ennc7mmshjc/if9bf sa /in4启动 abaq

10、us通过开始菜单，或者快捷方式打开 abaqus,如果不能打开，则需要重新启动abaqus证书。 如下， Abaqus 5.11 Documentation Abaqus 6.11-3回 Abaqus LicensingLitgriGinq Lrtiliu5)Uninstall Abaqus Licensing新建分析模型打开abaqus,已经默认生成一个新的空白模型，可以直接进行操作，或者新建模型或导入 模型，必须保证至少有一个模型（model）。Part Shape Feature Tools PI js-ins Help Fi e Model ViEwaort 砥*Moduki : Pa

11、rt* Modelt i Medtl 1 v PartNetiYork ODS ConnectarClose ODB,kjrth E-lectromagnetic MedelHelp11Model Results.1_ -I- DtlaLrta1S jj Mcndik (1)八ParteMaterialsCslibritionsSgctiohSiProfileA5sembbi,Steps (1)先 Field Cutout Fieqtesrs 粗 History Output ReqLts选择模型的类别，有标准及显式，计算流体力学，电磁场AbaqusyCAE .13-1 Viewport:Hi

12、e Model ViewportPart hape Feature Tools Plu-insMod 国 Mtab-e卜 |With Sta ridard/ Expli ci t Mode IQper.CtrlO With CFD ModelSet ?/ork: Directory.SaveSaue As.,C nmnm MHR.或者导入模型，如下图:New Model Database%即,Network ODE Connector lose ODE.Set Woric Directoiy.kCtri+OKSaveSave As-CompiEss MDB.Save D-isplay Opti

13、ons, SaveSesdon Objects. Load Seswri Objects. rkCtrk 51 ImportBp ort工Run Script,rMacro Manager.囿 File Model Viewport Mew Part 的即u Feature Tool;Adduk：Model.fk或由i“ Part.Assem bly,-.L I *.可以导入不同软件生成的模型，abaqus的模型保存为cae格式3.2.1新建部件几何体使用默认的空白模型，选择part模块，点击CreatParti|Abaqus/C4 6.15-1 Viewport 1 File Model V

14、iawport View Part Shap-e Feature Joels：国分塞建Model Results& Model Database 7qH Models 13Id Model-1Parts MaterialsCalibrations弹出creatpart对话框，设置如图，然后 continue。Name是部件的名称；Modeling space是要生成的几何体的类型，是 3维立体，2维平面图形，或者轴对称，根据 不同的简化需要来确定，比如一个轴，就可以 选择轴对称，然后只需要画出旋转的界面就可 以，而不用整个3维建模Type分为可变形的，离散刚体，解析刚体等， 其中在任何力的作用

15、下，体积和形状都不发 生改变的物体叫做刚体(Rigid body),通常需 要定义一个参考点，这个点的运动就可代表整 个刚体的运动。对于形状简单得刚体部件来说，解析刚体可以 比较准确得模拟零部件得几何形状，可以减小 计算代价；刚体零部件得几何形状比较复杂时， 就需要使用离散刚体了。离散刚体通常用于接 触分析中，类似与可变形体，可以模拟任何形 状的物体Shape定义该几何体是什么形状，实体，壳，线，点，注意的是 space不同，同样的形状得 到的形状性质不同，比如3维的点自由度比 2维的点自由度多一个。Type定义该部件是通过何种方式生成，几何拉伸，旋转，扫掠。比如长方体就通过拉伸长方 体的一个

16、面得到。Approximat size部件近似大小，通过该尺寸生成合适大小的画布得到一张画布，在画布的左边有各种工具用来画各种图形，同时还有各种修改和约束工具。通过滑动鼠标中键，可以放大缩小画面，同时按住 Ctrl和shift,再按住鼠标中键，可以移动 画面。前面我们选择了拉伸来生成长方体， 因此在这个二维的画布上，需要画出拉伸的截面，点击 矩形，然 in 后窗口最下方的输入矩形的两个对角点，(100,-10),按enter确认，输入(-100, 10) enter确认。如果画错了，可以通过得删除，或者 C撤销；矩形画好后，确认矩形正确，按 ESC键，发现下方信息栏出现，如果此时确认截面ok,

17、点击Done,或者点击鼠标中键确认。X Slceteh the eectien fcrthe solid eirtruiion Done弹出拉伸属性对话框，这是因为我们新建 part的时候，选择的type是extrusion ：设置如图,拉伸30mm ,确认。depth :这个截面拉伸的长度, options :扭转矩形梁如图：按住ctrl+shift,然后按住鼠标左键，可以旋转视角。保存模型：保存为默认的 cae格式，要养成经常保存的习惯。W Abaqus/CAE 6Hlm-1 Viewport: 1圃 | File Model Viewport View Part SFCtrl* 0Ner

18、 Model DatabaseNetwork ODB ConnectorClose 000.Set Work Directory,.SaveCtri+SSave As.,Compress MDB.,C -Mi rm Pili rin I i 门 c*,i cc l3.2.2设置材料属性至此几何体建立完成，在 Module 图列表中，选择 Property模块。点击creat material按钮，如create material表示新建一个材料属性，当一个模型中包含不同材料时，需要定义多个材料属性，同时通过 creatematerial 旁边的 material manager 进行管理。弹出

19、edit material对话框，选择定义材料的 弹性属性。Name：Materia 日听h的i口gGenerml Mecha nicil Thermal El ectrical/M agneticOther Fl，k |EldblkPlasticitykHypferehstiCQain age f or Ductik M KakMyperfcamDam age for Ira ction Sepantio n LawskLew 口entity Faarn口占巾，9 刃，Filer-Re nfcrced 匚口mpo5i比占，H/poelitticDa niiBigc far Llaitp 情皿

20、Roroub EideticDormalien PlasticityViscoelfsticDam p i ngExpansionerntleCrjckinoEosViscosity可以看到，在 edit material对话框中， 材料可以定义弹性， 塑形，失效形式，粘 性等属性，在前一个选项 general中还可以定 义材料的密度等属 性。本算例中不考虑体 力，所以没有设置密 度。Elastic选项卡中Type,选择各向同性定义截面， 点击 creat sectionModule: T Property材料特性设置如下图，弹性模量210000Mpa,注意和mm对应白是Mpa ,泊松比0.3

21、,名称为steel。点击 Ok确认。按钮，弹出创建材料截面对话框，设置如图，点击continue和材料属性一样，同一个模型可以定义多个截面属性，并通过section manager来管理。矩形量是 3维的梁，因此选择 实体，类型选择均匀。弹出Edit section对话框，在 material选项中自动选择了上一步定义的材料属性steel, ok确认。如果所建的模型是 2维的板，还需要定义厚度。点击 assign section 按钮Module； : Property在下方的信息栏出现：（选择需要赋予截面的区域）在窗口中点击我们所建的长方体，红色表示选中，然后点击 Done,或者单击鼠标中键

22、。Creat set选项勾选表示，系统自动对我们所选择的区域建一个集合，并命名为Set-1;一一二二二4量霆盂 M 监 / xI( zX骂也U去由更鸟 +laF T如弹出Edit Section Assignment对话框，上一步我们选择了需要赋予截面的区域，这个对话框选择对该区域赋予的截面属T即我们创建的截面Section-1.然后确认。如果section列表为需要修改界面属性。空，没有选择，很可能是上一步所创建的截面属性不能赋予给当前区域,成功赋予截面后的 part是绿色。3.2.3装配至此几何体建立完成，在Module列表中，选择 Assembly模块。点击creat Instance

23、（生成实体），弹出create instance对话框,ETil朽CDMedel: T Model-1P（YI） !% Z设置如图：creat instance from从刚才创建的parts中生成实 体，在列表中选择部件。一个 模型中只包含一个装配件，它可以由一个或多个部件实体 组成，同时一个部件也可以生 成多个实体，部件实体是部件 在装配件中的映射。部件修改,部件实体也会自动更新 从已有的模型中导入Instance可以减少重复建模。instance type ：非独立实体，多个部件实体对 应同一个部件时，只需对部件 划分一次网格即可。独立实体，是对应部件的一个 复制，划分网格时可以同时显

24、示多个相邻的部件实体，便于设定网格密度。3.2.3设置分析步在Module列表中，选择 step模块点击creat step ,弹出creat step 对话框，设置如图。弹出Edit step 对话框，设置如下,Mig： Step-11岁的 Static GencrnlrKhErneirtat orCt lb erTime period： 1M *。肝 (Fhfcs gertiing contrch ihe Rdusai ottffectsk 0 5 5131rd . 15K emertc a*i d effects su bqucrt sr毕箫 1Autonr 1atit stabil i

25、zati sn: WoneName新建的分析步名称Insert new step after系统会自动创建一个分析步(Initial step ), 可以在其中施加边界条件，用户必须自己创建后 续的分析步，用来施加载荷，当有多个分析步时， 需要考虑分析步的顺序。通过选择分析步的类型，来选择显式或者隐式求 解，确定该分析是静态还是动态过程等。time period : 选择的分 析步是静态分析步，时 间默认。NIgeom：非线性开关，在分析过程中存在大位 移非线性影响时，必须 打开。General static 默认关 闭,_| Include- aditibutic hfutinig 出亡匚t

26、y3.2.3设置载荷和边界条件在Module列表中，选择load模块|MadulE： | ? Load肘口del:1.施加约束，在悬臂梁的左侧固支。设置如图,continue注意边界条件施加的载荷步， 一般将边界条件施加在系统 自动生成的initial step上。在约束类型中，第一行是对称，反对称，端 部固定第二行，是位移和角度边界条件在下方信息栏出现:选择左端需要固定的面：（若不能选到，同时按住 ctrl+shift ,再安装左键旋转视图）选中 的面成红色。单击 Done,或者单击鼠标中键确认。Region: Set-2编辑所选的面的边界条件，选择端部固定，如图，确认，边界条件施加如图。E

27、dit Boundary ConditionNmrne： EC-1Type：5ym m etry； Anti Sym m EtryjE n ca streStep: InitialCSY5: (Global)片又o XSYMM (5. = UR2 = UR3 = 0)O YSYMM (U2 = URI = UR3 = 0)： ZSYMM (U3 = URI = UR2 =。)O XASVMM (U2 j IP = UR1 = 0; Abaqus/Standard only)O YASYMM (UI = U3 = UR2 = 0; Abaqu”ten由* only)O 2ASVMM (UI =

28、U2 = UR3 =。;岫叫us/EtandaE onlyO PINNED (UL = U2 = U3 = OjSBS .SI li-： ill ： ill Sliill：.：!：-I fa-*到三空工隹三配三 里.三虫星.三.H三旦胆.三5OKCancel2.施加载荷，点击 creat Load弹出Creat load窗口，设置如图，pressure是施加在面上的，因此要选择一个面，continuegLoadw Mfideh K hAdel-1, Step: Step-l在下方的信息栏出现：（选择施加压力的面） X Select surfaces for the lod individudl

29、ly w Create surfaceSurf-1)Done选中梁的上表面，选中为红色，（若不能选到，同时按住ctrl+shift ，再按住左键旋转视图）， 中键滑动放大缩小，同时按住 ctrl+shift ,再按住中键，可以平移视图。单击 Done,或者 单击鼠标中键确认。弹出edit load对话框，编辑载荷大小如图:Module： : Loadv Model： : Model-1 v Step：distribution :压力的分布 情况，均布或者其他分布 Magnitude :压力的大小， 注 意该处的单位必须统一，为 MpaAmplitude :载荷的幅值，若 需要加载变载荷，需定义

30、此 项，是一个最大幅值为1相对于时间的曲线，可以通过 解析或者列表等方式建立。压力加载如图:3.2.3划分网格 AgquC厩 EGfe伊就在Module列表中，选择 mesh模块Dependent part instances cannot lae edited or assigned mesh attributes.Try the operation on the associated part or select Male n depen dent ,from the instance in the Model TretDirnix可以看到模型变为绿色，表示该part可以使用结构化网格划分

31、。结构化网格只包含四边形这是因为，在前面Assembly步，我们选择了 Dependent instance ,因此不能对整个 Assembly 划分网格，因此需要单独对 part划分网格，在视窗的上方将 Assembly改为part 。或者六面体，非结构化网格是三角形和四面体。设置单元类型，点击,在下方信息栏出现:（选择需要划网格的 part ） X Ssierttht regions ta aligned element typ Dane：选择梁：选中后变红。单击 Done,或者单击鼠标中键确认。选择单元类型 C3D8R Hex表示六面体单元， Wedge是楔形单元，Tet表示四面体单元，

32、 可以 看到单元有显式单元库和通用单元库。单元类型设置后，需要设置单元尺寸：点击,设置全局单元尺寸,设置局部边上的单元尺寸，因为六面体单元越接近正方体越好，因此设置全局单元尺寸 话框单元尺寸设置为2,其余默认。3.设置网格类型（不是单元类型）点击 卜为Element Shspe Hex-dominated 二:Tet .)WedgeT echniqueO As aO Free Structured SweepBottom-upO Multiple自动选择为六面体， 结构化网格，structured结构化网格只有六面体和四边形，质量最好sweep扫掠通常适用于圆柱类几何体bottom-up相当于在厚度方向，每一层划分的网格都和其他层一样，free ,自由网格，用于较 复杂的模型网格划分。OKAssign Stack D irection.Cancel4.划分网格，点击,选择y