Abaqus基本使用方法

使用ABAQUS進(jìn)行有限元分析包括三個(gè)步驟:

1.使用ABAQUS/CAE或其他前處理器進(jìn)行前處理

2.使用ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit進(jìn)行分析計(jì)算

3.使用ABAQUS/Viewer進(jìn)行后處理

1.ABAQUS/CAE的模型數(shù)據(jù)庫保存在擴(kuò)展名為.cae的文件中,每個(gè)ABAQUS模型中只能有一個(gè)裝配件(assembly),它是由一個(gè)或多個(gè)實(shí)體(instance)組成的,一個(gè)部件(part)可以對應(yīng)多個(gè)實(shí)體。

2.ABAQUS/CAE由以下功能模塊構(gòu)成:Part(部件)、Property(特性)、Assembly(裝配)、Step(分析步)、Interaction(相互作用)、Load(載荷)、Mesh(網(wǎng)格)、Job(分析作業(yè))、Visualization(后處理)、Sketch(繪圖)。

3.Part模塊的主要功能包括:創(chuàng)建、編輯和管理部件,通過創(chuàng)建特征(feature)來定義部件的幾何形狀,指定剛體部件的參考點(diǎn)。

4.Property模塊的主要功能包括:創(chuàng)建和管理材料、截面屬性、梁截面,指定部件的截面屬性、取向、法線方向和切線方向。

5.Assembly模塊的主要功能包括:創(chuàng)建、合并和切割實(shí)體,為實(shí)體定位。

6.Step模塊的主要功能包括:創(chuàng)建分析步,設(shè)定輸出數(shù)據(jù),設(shè)定自適應(yīng)網(wǎng)格,控制求解過程。

7.Interaction模塊的主要功能是定義相互作用(例如接觸)、約束、連接件、慣量、裂紋、彈簧和阻尼器。

8.Load模塊的主要功能是定義載荷、邊界條件、場變量和載荷狀況。

9.Mesh模塊的主要功能包括:布置網(wǎng)格種子,設(shè)置單元形狀、單元類型、網(wǎng)格劃分技術(shù)和算法、劃分網(wǎng)格,檢驗(yàn)網(wǎng)格質(zhì)量。

10.Job模塊的主要功能包括:創(chuàng)建分析作業(yè),提交和運(yùn)行分析作業(yè),生成INP文件,監(jiān)控分析作業(yè)的運(yùn)行狀態(tài),中止分析作業(yè)的運(yùn)行。

11.Sketch模塊的主要功能是繪制二維平面圖。

12.Visualization模塊的主要功能是顯示ODB文件中的分析結(jié)果。

1.對于二維問題,可供選擇的單元形狀包括Quad(四邊形單元)和Tri(三角形單元);

對于三維問題,可供選擇的單元形狀包括Hex(六面體單元)、Tet(四面體單元)、Wedge(楔形單元)

2.Quad單元和Hex單元可以用較小的計(jì)算代價(jià)得到較高的精度,因此應(yīng)盡可能選擇這種單元。

3.在ABAQUS/CAE中有三種網(wǎng)格劃分技術(shù):Structured(結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格)、Sweep(掃掠網(wǎng)格)和Free(自由網(wǎng)格)。結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和掃掠網(wǎng)格一般采用Quad單元和Hex單元,分析精度相對較高,因此應(yīng)盡可能有限選用這兩種劃分技術(shù)。

4.使用Quad單元和Hex單元劃分網(wǎng)格時(shí),有兩種可供選擇的算法:Medial Axis(中軸算法)和Advancin Front (進(jìn)階算法),二者各有優(yōu)缺點(diǎn),可以根據(jù)模型的情況來選用。

5.有多種原因可能導(dǎo)致劃分網(wǎng)格失敗,例如種子設(shè)置的不恰當(dāng),模型中有自由邊或很小的邊、面、尖角、縫隙等。

6.如果無法成功地劃分網(wǎng)格,可以嘗試一下措施:檢查幾何模型,修復(fù)存在問題的幾何實(shí)體,使用虛擬拓?fù)?加密種子,分割部件。

1.每種單元都有其優(yōu)缺點(diǎn),有其特定的適合場合。不存在一種完美的單元類型,可以不受限制地使用各種問題。

2.按照節(jié)點(diǎn)位移插值的階數(shù),可以將ABAQUS單元分為線性單元、二次單元和修正的二次單元。

3.線性完全積分單元在承受彎曲荷載時(shí)會出現(xiàn)剪切自鎖,造成單元過于剛硬,即使劃分很細(xì)的網(wǎng)格,計(jì)算精度仍然很差。

4.二次完全積分單元適于模擬應(yīng)力集中問題,一般情況下不會出現(xiàn)剪切自鎖,但不能在接觸分析和彈塑性分析中使用。

5.線性減縮積分單元對位移的求解結(jié)果較準(zhǔn)確,在彎曲載荷下不容易發(fā)生剪切自鎖,網(wǎng)格的扭曲變形(例如Quad單元的角度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于或小于90°)對其分析精度影響不大,但這種單元需要劃分較細(xì)的網(wǎng)格來克服沙漏問題,且不適于求解應(yīng)力集中部位的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力。

6.二次減縮積分單元不但保持了線性減縮積分單元的優(yōu)點(diǎn),而且不劃分很細(xì)的網(wǎng)格也不會出現(xiàn)嚴(yán)重的沙漏問題,即使在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下,對自鎖問題也不敏感,但它不適于接觸分析和大應(yīng)變問題。

7.非協(xié)調(diào)模式單元克服了剪切自鎖問題,在單元扭曲比較小的情況下得到的位移和應(yīng)力結(jié)果很精確,但如果所關(guān)心部位的單元扭曲比較大,其分析精度會降低。

8.線性Tri單元和Tet單元的精度很差,二次Tet單元(C3D10)適于ABAQUS/Standard中的小位移無接觸問題,修正的二次Tet單元(C3D10M)適于ABAQUS/Explicit,以及ABAQUS/Standard中的大變形和接觸問題。

9.ABAQUS的殼單元可以有多種分類方法,按照薄殼和厚殼來劃分,可以分為通用目的(general-purpose)殼單元和特殊用途(special-purpose)殼單元;按照單元的定義方式,可以分為常規(guī)(conventional)殼單元和連續(xù)體(continuum)殼單元。

10.ABAQUS中的所有兩單元都可以產(chǎn)生軸向變形、彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形,B21和B31單元(線性梁單元)以及B22和B32單元(二次梁單元)既適用于模擬剪切變形起重要作用的深梁,又適用于模擬剪切變形不太重要的細(xì)長梁,三次單元B23和B33只需劃分很少的單元就可以得到較精確的結(jié)果。