ABAQUS软件功能特点及其操作要点

ABAQUS软件功能特点及其操作要点

ABAQUS是国际上最先进的大型通用有限元计算分析软件之一，是美国ABAQUS公司（原Hibbitt,Karlsson&Sorensen,Inc）的产品。特别是它的非线性力学（几何、材料、接触）分析功能具有世界领先水平，在北美、欧洲和亚洲许多国家的机械、化工、土木、水利、材料、航空、船舶、冶金、汽车、电气工业设计等领域中得到广泛的应用。

ABAQUS的功能特点

它是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性问题到许多复杂的非线性问题。

它可以进行结构的静态和动态分析，如应力、变形、振动、冲击、热传导和对流、质量扩散、声波、力电耦合分析等。它具有丰富的单元模式，如杆、梁、刚架、板壳、实体、无限体元等；它可以模拟广泛的材料性能，如金属、橡胶、钢筋混凝土、弹性泡沫、岩石和土壤等。

ABAQUS为用户提供了广泛的功能，且使用起来又非常简单。大量的复杂问题可以通过选项块的不同组合很容易的模拟出来。例如，对于复杂多构件问题的模拟是通过把定义每一构件的几何尺寸的选项块与相应的材料性质选项块结合起来。在大部分模拟中，甚至高度非线性问题，用户只需提供一些工程数据，像结构的几何形状、材料性质、边界条件及载荷工况。在一个非线性分析中，ABAQUS能自动选择相应载荷增量和收敛限度。他不仅能够选择合适参数，而且能连续调节参数以保证在分析过程中有效地得到精确解。用户通过准确的定义参数就能很好的控制数值计算结果。

ABAQUS有两个主求解器模块—ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit。ABAQUS还包含一个全面支持求解器的图形用户界面，即人机交互前后处理模块—ABAQUS/CAE。ABAQUS对某些特殊问题还提供了专用模块来加以解决。

ABAQUS被广泛地认为是功能最强的有限元软件，可以分析复杂的固体力学结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。ABAQUS不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析，同时还可以

做系统级的分析和研究。ABAQUS的系统级分析的特点相对于其他的分析软件来说是独一无二的。由于ABAQUS优秀的分析能力和模拟复杂系统的可靠性使得ABAQUS被各国的工业和研究中所广泛的采用。ABAQUS产品在大量的高科技产品研究中都发挥着巨大的作用。

ABAQUS的操作要点

任何有限元模拟的第一步都是用一个有限单元（finite element）的集合来离散（discretize）结构的实际几何形状，每一个单元代表这个实际结构的一个离散部分。这些单元通过共同节点（node）来连接。节点和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）。在应力分析中，每个节点的位移是ABAQUS计算的基本变量。一旦节点位移已知，这个单元的应力和应变就可以很容易求出。

ABAQUS软件完整分析过程的组成：1.前处理，通常做法是使用ABAQUS/CAE 或其它前处理程序，以人机交换方式生成模型。2.模拟计算ABAQUS/standard。3.后处理，通常可以通过ABAQUS/CAE的可视化模块ABAQUS/viewer或其他后处理软件在图形环境下人机交互式进行。

有限元法的原理：将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数，近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表达。从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。有限元法（finite element method）是一种高效能、常用的计算方法。有限元法在早期是以变分原理为基础发展起来的，所以它广泛地应用于以拉普拉斯方程和泊松方程所描述的各类物理场中（这类场与泛函的极值问题有着紧密的联系）。自从1969年以来，某些学者在流体力学中应用加权余数法中的迦辽金法(Galerkin)或最小二乘法等同样获得了有限元方程，因而有限元法可应用于以任何微分方程所描述的各类物理场中，而不再要求这类物理场和泛函的极值问题有所联系。基本思想：由解给定的泊松方程化为求解泛函的极值问题。

ABAQUS/CAE6.4界面——C：创建一个新的分析模型 O：打开以前存储过的模型或输出数据库文件 R：打开一个包含命令ABAQUS/CAE的文件 S：

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主窗口的组成部分：用户通过主窗口与ABAQUS/CAE进行交互。主窗口的

组成部分如下：标题栏（Title bar），菜单栏（Menu bar），工具栏（Toolbar），环境栏（Context bar），工具区（Toolbox area），画布和作图区（Canvas and drawing area），视区（Viewport），提示区（Prompt area），信息

区（Message area），命令行接口（Command line interface）。

单位制的选取：一般建议采用国际单位制。

功能模块：Part（部件），Property（特性），Assembly（装配），Step（分

析步），Interaction（相互作用），Load（载荷），Mesh(网格)，Job（作业），Visualization(可视化)，Sketch（草图）。

ABAQUS/VIEWER——后处理：由于在模拟过程中产生了大量的数据，所以

图形后处理是十分重要的。ABAQUS/CAE的Visualization(可视化)模块（也

另外授权为 ABAQUS/VIEWER）允许用户应用各种不同的方法观察图形化的

结果，包括变形图、等值线图、矢量图、动画和X—Y曲线图。也允许用户

创建一个输出数据的表格报告。

ABAQUS输入文件：1.连接ABAQUS/CAE和分析产品ABAQUS/standard和ABAQUS/explicit的方法——作业提交之后，生成输入文件。该文件被批处

理求解器读入。2，连接ABAQUS/CAE和其他第三方建模程序包的方法——

通过输入文件可以导入部分或全部ABAQUS/CAE模型。允许方便的使用文件

模型；如果需要，可以进行修改；可以创建并提交工作步，并交互式监控

求解过程。

ABAQUS输入文件的细节：1.选项块。所有的数据在选项块中定义，选项

块描述了问题定义的具体方面，比如单元定义等等。2.关键字行，挂号开头，直接跟着选项名称；可以包含可选的和必需的参数组合和参数值它们

之间以逗号分隔。2，数据行，对于指定选项定义批量数据，比如单元定义；关键字行可以有许多与之相关的数据行，比如通过单元选项块，指定单元

类型、单元号和节点连接关系定义单元。3.带有注释的ABAQUS输入文件。模型数据，注意标题选项块、节点选项块、节点集定义、单元选项块、属

性参考选项块、注释行、材料选项块、固定边界条件选项块排列。4.历程

数据。历程数据以一个*step选项开始，历程数据以最后一个*end step选项结束。

导入孤立网络：1.可以通过ABAQUS输入文件（.inp）或输出数据库文件（.odb）导入已有网络；2.被导入的网络称为孤立网络，因为它没有几何体；默认情况下，导入对网络被认为是单个的部件，然而part copy工具可以将模型中不相连的区域分成单独的部件；3.移动节点，用户可以指定任意一种移动节点的方法——新的坐标或在任意坐标系中坐标的改变。在不需要重新选择节点的前提下，可以进行连续的增量变化。创建单元。提示按钮将显示选定单元形状的节点顺序。检测无效单元。4.为平面孤立网格重新划分网络。网格或者包含一阶或者包含二阶三角形单元：网格重划分基于边界的尺寸或新的一致总体尺寸。将保留所有的材料面积。