ansys与abaqus的对比学习

前段时间一直采用anasys模型来分析结构，由于结构所涉及到的非线性较多（预应力、接触、混凝土），结果总是不如人意，查阅网上所有资料均说abaqus非线性性能要比ansys好。老一辈的人总说：“办法总比困难多”，在这句话的激励下，在ansys分析模型到达穷途末路的时候，想到了将ansys中的模型倒入abaqus中进行计算。初始接触abaqus有点害怕，有点茫然。原因之一为abaqus的学习资料少，会用的人少，精通的人更少，学习起来困难。于是乎，看书，看帮助，打电话求教，磕磕碰碰走到今。为了减少有志学习abaqus后生的学习难度，在此将abaqus初级关键词的用法与格式进行解释，并与ansys进行对照（虽然采用python语言编写的.inp文件更加简洁明朗，但对于初始学者，关键词也是一种快速入门的捷径）。由于学习的时间不长（三天左右吧），难免有不知或不正确的地方，如有意请各看官加以指正与补充，在此先行谢过了。(一)总规则1、关键词必须以*符号开头，且关键词前无空格；2、**为解释行，它可以出现在文件中的任何地方；2、当关键词后带有参数时，关键词后必须采用逗号相隔；3、参数间采逗号相隔；4、关键词可以采用简写的方式，只要程序能够识别就可以了；5、没有隔行符，如果参数比较多，一行放不下，可以另起一行，只要在上一行的末尾加逗号便可以；(二)建模部分关键词在我的学习过程中，是将ansys的模型倒入abaqus的，最简单的方法就是在ansys中提取单元与节点信息，将提取出来的信息在abaqus中形成有限元模型。因此首先从节点的关键词来开始吧。1、*heading描述行这是.inp文件的开头语，相当于你告诉abaqus，我要进行工程建模与分析了。另起一行可以对模型进行描述，这个描述可有可无，只是为了以后阅读的方便。abaqus中对每个模块没有清晰的界定，根据关键词的不同来判别进入哪个模块。而在ansys中对模块要求比较严格，如/prep7为前处理模块，/solu为求解模块,/post26为后处理模块。2、*node,<input>,<nset=结点集名称>,<system>数据行(a)通知软件，我要开始建立结点了。<>的意思是<>中的内容可有可无，这两个也称为node命令的参数。(b)<input>:指出包含结点所在的文件名称，包括文件的扩展名。当这项参数省略时，程序认为*node下的数据为所需要建立的结点。(c)<nset=结点集名称>:熟悉ansys的人应该了解，为了选择的方便对某些合适的点可以采用cm命令建立component(cm,结点集名称,node)，在abaqus中<nset=结点集名称>与此相对应。(d)<system>:坐标系标识参数，system=r（缺省）定义坐标系为笛卡尔坐标系，system=c定义坐标系为柱面坐标系，system=s定义坐标系为球面坐标系。这个坐标系为局部坐标系.3、*element,type=单元类型,<elset=>,<input>数据行(a)建立单元关键词；这一命令将单元类型，单元特性，单元结点以及单元集这几个过程全部统一起来。(b)*element与type=单元类型必须同时使用，否则程序不知道你的单元是什么形状，哪种类型。在ansys中对模型划分网格，你需要做两步：指定单元类型（et），确定单元特性（keyopt）,然后建立单元;在abaqus中单元类型与单元特性通过单元的名称可以完全确定下来。(c)<elset=>这个参数来确定单元集的名称;ansys中需要采用（cm,,elem）来定义。(d)<input>指出包含单元信息的文件名称,包括文件的扩展名。4、*solidsection,elset,material(a)对实体单元、无限元以及truss单元的特性作出声明；(b)elset指出单元集的名称；(c)material指定此类单元对应的材料。(d)此项命令类似于ansys中给几何体确定相应的属性，如vatt,latt等命令，不同的是ansys中一般对集合体确定单元、材料、实常数，而在abaqus中，材料通过*solidsection命令赋予单元。5、*nset,nset=,<elset>,<instance>,<internal>,<generate>,<unsorted>数据行(a)指定结点集以及结点集的名称，相当于ansys中的cm,name,node。其中*nset于nset=是同时出现的，既然定义了结点集，就一定得给出结点集的名称；(b)<elset>将前面定义的单元集中所有结点定义成结点集，注意此项不能与<generate>参数选项同时使用；(b)<instance>(c)<internal>确定结点集中的结点是内部确定的。缺省的设置是省略这项；(d)<generate>此参数可以根据用户指定的参数自动确定结点集中的结点.如果使用了这个参数，那么在*nset的命令中需要按照一定的格式来确定并产生结点。如*nset,nset=long,generaten1,n2,i其中n1是起始结点，n2是终止结点，i是步长。如*nset,nset=long,generate1,9,2那么结点编号为1、3、5、7、9的结点均为结点集long所包含的结点。(e)这个命令比较体现了封装的优点，将对单元中结点的选择，结点的自动产生等功能全部封装在一个命令中；ansys中对于这些功能是分开使用的，例如想选择某些单元的结点，则先选择需要的单元(esel,s,,,),然后选中单元下的所有结点(allsel,below,elem),最后定位结点集(cm,,node)。6、*elset,elset=,<generate>,<instance>,<internal>数据行(a)同*nset7、*assembly*instance,name,part，<instance>数据行*endinstance*endassembly(a)创建部件的命令，此命令中四个关键词必须同时配套使用。*assembly指出现在进入装配阶段，*instance表明要创建一个部件，*endinstance提示退出部件创建平台，*endinstance提示退出组装平台。(b)由于建模理念的不同，在ansys中没有相应的命令。在abaqus中，相同的几何实体只创建一次，通过定位组装的方式建立模型；而在ansys中，无论集合实体的尺寸是否相同，都要对其进行模型创建。(c)name与part是必要参数，name指出部件的名称，part指定已经建立的几何部件（即没有划分网格前的几何实体）。当模型是从ansys中导入的，此时只有结点信息与单元信息，没有形成part，此时可以设置一个为空的part。(d)<instance>参数为引入先前定义的部件。三）材料部分关键词abaqus材料部分的内容比较丰富，是分析中最重要的一步，但同时又是理解起来最困难的一部分，其中有些定义还不是很明白，其中的逻辑也不是很清晰，如果在关键词的解释中有什么不对的地方，请多多指教。1、*material,name(a)*material命令提示以下命令进入材料定义模块，它只起到提示的作用,无数据行；(b)name指定材料的名称。abaqus采用文字的形势定义材料类型，达到看词知意的效果;而ansys中通过材料号来区分材料，其命令为mp;当定义完材料的名称后，首先需要定义的是材料的弹性行为2、*elastic,<type>数据行（弹性模量,泊松比,温度,......）(a)*elastic命令必须紧跟*material关键词，即在*material之后立即定义*elastic，否则程序会出现错误提示；(b)材料的弹性行为可以用弹性模量以及泊松比来定义。ansys中采用mp,mu,,,与mp,es,,,来定义材料的弹性特性；(c)type=isotropic定义材料为各向同性材料；type=orthotropic定义材料为正交各向异性材料type=anisotropic定义材料为完全各向异性材料type=shortfiber定义材料为复合材料3、*density(a)定义材料的密度土木结构中常用的材料有钢材、混凝土，以下简单列举这两种材料的塑性行为：***钢材材料定义4、*plastic,<harding>数据行(a)此项关键词是定义钢材的塑性行为，即屈服后的应力应变关系；(b)harding=isotropic指定材料为各向同性硬化，缺省设置；harding=kinematic定义线性随动强化模型；harding=combined定义非线性各项同性/随动强化模型harding=combined指定johson-cook强化模型harding=user用户自定义的各向同性强化模型(c)根据可选参数的不同，*plastic关键词的数据行有不同的形式，常用的参数有*plastic,harding=isotropic屈服应力，塑性应变，温度，第一场变量，第二场变量，，，第四场变量*plastic,harding=kinematic屈服应力，塑性应变，温度，(d)数据行中，屈服应力以及塑性应变为真实的数据，且第一个塑性应变必须为零。(e)ansys中通过tb,命令定义材料的应力－应变曲线，且给出了应力－应变曲线上从弹性到塑性阶段的点，而在abaqus中要分别对弹性与塑性进行定义。***混凝土材料的特性混凝土有两种模型：弥散裂纹混凝土模型与混凝土损伤塑性模型。两种不同的模型具有不同的定义内容弥散裂纹混凝土模型的关键词词组为（三项/四项）：*concrete*tensionstiffning*failureratios(*shearretention)可选项混凝土损伤塑性模型的关键词词组为（五项）：*concretedamagedplasticity*concretetensionstiffening*concretecompressionharding*concretetensiondamage*concretecompressiondamage***弥散裂纹混凝土模型5、*concrete数据行（抗压应力，塑性应变）(a)在abaqus/standard中定义素混凝土塑性阶段行为，必须同*tensionstiffening关键词同时使用(b)塑性应变以0.0作为起始6、*tensionstffening,<dependencies>,<type>数据行(a)定义混凝土开裂后混凝土的后续行为；(b)对denpendencies的理解一直很模糊，所以在这里不知该怎么解释；(c)type=displacement选项的意思是：通过位移来解释混凝土开裂后的特性，type=strain（缺省）通过直接定义混凝土开裂后的应力－应变曲线来描述混凝土裂后特性；(d)当type的内容不同时，数据行的内容也有所改变*tensionstiffening,type=strain混凝土的剩余应力与开裂时应力之比，直接应变减去开裂应变的绝对值，温度，第一场变量，，，，第五场变量*tensionstiffening,type=displacement开裂后混凝土丧失强度时的位移，温度，第一场变量，，，，第五场变量7、*failureratio,<dependencies>数据行（双轴极限压应力与单轴极限压应力之比（默认1.16），单轴极限拉应力与单轴极限压应力之比的绝对值（默认0.09），双轴极限压应力对应的塑性应变主分量与单轴极限压应力对应的塑性应变之比（默认为1.28），平面应变状态下开裂时受拉主应力与