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IntroductiontoABAQUS/CAEAbaqus仿真分析培训数值模拟方法介绍数值模拟也叫计算机模拟。它以电子计算机为手段，通过数值计算和图像显示的方法，达到对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题研究的目的。节约时间、成本实验数值理论数值模拟的基本步骤（1）建立数学模型--基本守衡方程（2）建立物理问题模型--前处理建模（3）离散方程--选择离散方法和格式（4）求解方程--选择求解算法（5）编制、调试程序（6）研究结果--后处理（7）改进模型或提出指导方案x二维热传导y1.00.5ABCDE0.2Conductivity=52W/m/oCFilmcoefficient=750W/m2/oCBoundaryconditions:=100oCCalongABHeatflux=0alongDAConvectiontoambienttemperatureof0oCalongBCandCDObjective:FindqatETargetsolution:18.3oCatE使用软件分析的优势有限元软件的介绍三种数值分析方法：有限元方法，有限差分，有限体积方法有限元分析是对结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法。有限元分析软件目前最流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC四个比较知名比较大的公司。有限元软件的对比ANSYS是商业化比较早的一个软件，目前公司收购了很多其他软件在旗下。ABAQUS专注结构分析，目前没有流体模块。MSC是比较老（1963）的一款软件目前更新速度比较慢。ADINA是在同一体系下开发有结构、流体、热分析的一款软件，功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开。有限元软件的对比结构分析能力排名：ABAQUS、ADINA、MSC、ANSYS流体分析能力排名：ANSYS、ADINA、MSC、ABAQUS耦合分析能力排名：ADINA、ANSYS、MSC、ABAQUS性价比排名：ADINA，ABAQUS、ANSYS、MSCANSYS与ABAQUS的对比应用领域：1.ANSYS软件注重应用领域的拓展，目前已覆盖流体、电磁场和多物理场耦合等十分广泛的研究领域。2.ABAQUS则集中于结构力学和相关领域研究，致力于解决该领域的深层次实际问题。其强大的非线性分析功能在设计和研究的高端用户群中得到了广泛的认可ANSYS与ABAQUS的对比求解器功能（1）对于常规的线性问题，两种软件都可以较好的解决，在模型规模限制、计算流程、计算时间等方面都较为接近。（2）ABAQUS软件在求解非线性问题时具有非常明显的优势。其非线性涵盖材料非线性、几何非线性和状态非线性等多个方面。综合性能对比综合性能对比1.ANSYS软件的命令流操作非常方便，对于结构循环优化方面比较有优势，但目前还只是局限于线性方面，非线性方面功能较差、近几年有一定发展；2.ABAQUS软件则在显式非线性方面有些特色，但隐式非线性方面比不上ADINA，且不具备流体的功能3.ADINA软件则在结构非线性及多物理场耦合方面非常出色，是全球非线性功能最强大的有限元软件之一，而且具有全球最好的流固耦合分析功能。软件分析的基本流程前处理建模、划分网格设置边界条件解算器求解控制方程、输出结果后处理分析结果开始结束ABAQUS分析的主要过程ABAQUS/CAEABAQUS/CAE(CompleteABAQUSEnvironment)交互式图形环境生成或输入将要分析模型模型结构分解并划分网格设置材料属性、载荷及边界条件提交和、监视、控制分析作业可视化分析结果ABAQUS/CAE用户界面1可以用于建模、管理和监控分析过程，并进行结果的可视化处理。2类似CAD，基于部件装配实体的概念3可以从其它系统中导入模型或网格。求解器ABAQUS/STANDARD|ABAQUS/EXPLICIT为用户提供两种互补的分析工具。ABAQUS/STANDARD是一个通用分析模块，它能求解广泛领域的线性和非线性问题，包括静力、动力、构件的热和电响应。ABAQUS/EXPLICIT采用显示动力学有限元格式，适用于模拟短暂、瞬时的动态事件，如冲击和爆炸问题。ABAQUS求解器的特点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Standard隐式算法（稳定，费用高）当每一个求解增量步结束的时候，隐式的有限元要解一组方程组。Explicit显示方法（条件稳定，费用低）并不需要求解方程组，通过动态方法推进增量计算ABAQUS主要功能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模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料其它工程问题：热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析（流体渗透/应力耦合分析）及压电介质分析。ABAQUS主要功能IntroductiontoABAQUS/CAE软件功能静态应力/位移分析：包括线性，材料和几何非线性，以及结构断裂分析等动态分析粘弹性/粘塑性响应分析：粘塑性材料结构的响应分析热传导分析：传导，辐射和对流的瞬态或稳态分析质量扩散分析：静水压力造成的质量扩散和渗流分析等耦合分析：热/力耦合，热/电耦合，压/电耦合，流/力耦合，声/力耦合等非线性动态应力/位移分析：可以模拟各种随时间变化的大位移、接触分析等瞬态温度/位移耦合分析：解决力学和热响应及其耦合问题准静态分析：应用显式积分方法求解静态和冲压等准静态问题退火成型过程分析：可以对材料退火热处理过程进行模拟海洋工程结构分析：对海洋工程的特殊载荷如流载荷、浮力、惯性力等进行模拟对海洋工程的特殊结构如锚链、管道、电缆等进行模拟对海洋工程的特殊的连接，如土壤/管柱连接、锚链/海床摩擦、管道/管道相对滑动等进行模拟IntroductiontoABAQUS/CAE软件功能水下冲击分析：对冲击载荷作用下的水下结构进行分析柔体多体动力学分析：对机构的运动情况进行分析，并和有限元功能结合进行结构和机械的耦合分析，并可以考虑机构运动中的接触和摩擦疲劳分析：根据结构和材料的受载情况统计进行生存力分析和疲劳寿命预估设计灵敏度分析：对结构参数进行灵敏度分析并据此进行结构的优化设计软件除具有上述常规和特殊的分析功能外，在材料模型，单元，载荷、约束及连接等方面也功能强大并各具特点：材料模型：定义了多种材料本构关系及失效准则模型，包括：弹性：线弹性，可以定义材料的模量、泊松比等弹性特性正交各向异性，具有多种典型失效理论，用于复合材料结构分析多孔结构弹性，用于模拟土壤和可挤压泡沫的弹性行为亚弹性，可以考虑应变对模量的影响超弹性，可以模拟橡胶类材料的大应变影响粘弹性，时域和频域的粘弹性材料模型IntroductiontoABAQUS/CAE模型操作Ctrl+Alt+鼠标左键旋转模型Ctrl+Alt+鼠标右键缩放模型Ctrl+Alt+鼠标中键平移模型IntroductiontoABAQUS/CAE单位一致性SISI(mm)USUnitLengthmmminForceNN1bfMasskgT(103kg)1bfs2/inTimesssStressPaMPapsiEnergyJmJ(10-3J)in1bfDensityKg/m3t/mm31bfs2/in4Acem/s2mm/s2CAE软件其实是数值计算软件，没有单位的概念。IntroductiontoABAQUS/CAE分析流程九步走1、几何建模Part2、划分网格Mesh3、特性设置Property4、建立装配体Assembly5、定义分析步Step6、相互作用Interaction7、载荷边界Load8、提交运算Job9、后处理VisualizationIntroductiontoABAQUS/CAE1、几何建模PartIntroductiontoABAQUS/CAE导入PartPro/E等CAD软件建好的模型后，另存成iges、sat、step等格式；然后导入Abaqus可以直接用。推荐采用step格式文件导入！IntroductiontoABAQUS/CAE创建Part如同其他CAE软件，Abaqus的建模功能有限，只适合建立简单Part，如跌落分析中的地面等。特征修改、删除等，很少用到Part模块专有线、面、体分割工具，辅助网格划分基准点、线、面及坐标系等小面修复等，辅助网格划分备注：如果按钮右下方有小黑三角，左键按住该按钮不放，可展开其他类似功能，向右移动鼠标即可切换功能。如：IntroductiontoABAQUS/CAE创建新PartModelingSpace三维立体模型、二维平面模型、轴对称模型Type部件类型：可变形体、离散刚体、解析刚体（为接触分析提供刚性表面）、欧拉体Shape部件形态：点线面体，随ModelingSpace和Type不同而不同Type建模方式：拉伸、旋转、扫略截面的大致尺寸，便于建模IntroductiontoABAQUS/CAE创建新Part之刚性地面1Namerigid-floorModelingSpace2DPlanarTypeAnalyticalrigidApproximatesize200IntroductiontoABAQUS/CAE创建新Part之刚性地面2如左图，画一个100X100的正方形，来模拟刚性地面。点击鼠标中键或点击按钮，完成。200IntroductiontoABAQUS/CAEPart管理器Part管理器的功能完全可以在窗口左侧模型树的右键快捷菜单实现。创建新Part，功能同复制Part重命名Part，便于管理删除Part锁定及解锁Part，锁定后Part将不能被修改修正Part退出IntroductiontoABAQUS/CAECreateSolidCreateSolid的方法依次为：Extrude、Revolve、Sweep和Loft。现以Extrude为例说明如何CreateSolid：1、选择草绘平面2、为草绘平面定向3、草绘截面4、设置拉伸深度及拉伸方向等IntroductiontoABAQUS/CAECreateShellCreateShell的方法依次为：Extrude、Revolve、Sweep、Loft、Planar、Fromsolid和Removeface。现以Fromsolid为例说明如何CreateSshell：1、选择要生成Face的体，操作完成后体将被删除，只保留表面。IntroductiontoABAQUS/CAECreateWireCreateWire的方法依次为：Planar、PointtoPoint和Spline。现以Planar为例说明如何CreateWire：1、选择草绘平面2、为草绘平面定向3、草绘WireIntroductiontoABAQUS/CAECreateCutCreateCut的方法依次为：Extrude、Revolve、Sweep、Loft和Circularhole。CreateCut与CreateSolid类似。现以Circularhole为例说明如何CreateCut：1、选择孔的类型：通孔或盲孔2、选择草绘平面3、确定孔的方向（Flip反向）4、选择基准边，并指定距离5、设置孔的直径IntroductiontoABAQUS/CAE倒角CreateRoundorFillet倒圆角与CreasteChamfer倒直角。现以CreateRoundorFillet为例说明如何倒圆角：1、选择要进行倒圆角的边（按住Shift，左键拾取可进行多选）2、指定圆角半径IntroductiontoABAQUS/CAE2、划分网格MeshIntroductiontoABAQUS/CAEMeshPartition分割，化复为简拓扑修改，该省就省网格控制网格密度网格