1、第二章ABAQUS基本使用方法2(pp15)快捷鍵：Ctrl+Alt+左鍵來縮放模型；Ctrl+Alt+中鍵來平移模型；Ctrl+Alt+右鍵來旋轉模型。(pp16)ABAQUS/CAE不會自動保存模型數據，用戶應當每隔一段時間自己保存模型以避免意外丟失。3(pp17)平面應力問題的截面屬性類型是Solid (實心體)而不是 Shell (殼)。ABAQUS/CAE®薦的建模方法是把整個數值模型(如材料、邊界條件、載荷等)都直接定義在幾何模型上。載荷類型Pressure的含義是單位面積上的力，正值表示壓力，負值表示拉力。4(pp22)對于應力集中問題，使用二次單元可以提高應力結果的精

2、度。5(pp23)Dismiss和Cancel按鈕的作用都是關閉當前對話框，其區別在于：前者出現在包含只讀數據的對話框中；后者出現在允許作出修改的對話框中，點擊Cancel按鈕可關閉對話框，而不保存所修改的內容。6(pp26)每個模型中只能有一個裝配件，它是由一個或多個實體組成的，所謂的“實體”(instance)是部件(part)在裝配件中的一種映射，一個部件可以對應多個實體。材料和截面屬性定義在部件上， 相互作用(interaction)、邊界條件、載荷等定義在實體上，網格可以定義在部件上或實體上，對求解過程 和輸出結果的控制參數定義在整個模型上。7(pp26) ABAQUS/CAE中的部

3、件有兩種：幾何部件( native part)和網格部件(orphan mesh part)。創建幾何部件有兩種方法：(1)使用Part功能模塊中的拉伸、旋轉、掃掠、倒角和放樣等特征來直接創建幾何部件。(2)導入已有的 CAD模型文件，方法是：點擊主菜單 File-Import-Part。網格部件不 包含特征，只包含節點、單元、 面、集合的信息。創建網格部件有三種方法：(1)導入ODB文件中的網格。(2)導入INP文件中的網格。(3)把幾何部件轉化為網格部件，方法是：進入 Mesh功能模塊，點擊 主菜單 Mesh fCreate Mesh Part。8(pp31)初始分析步只有一個，名稱是 i

4、nitial ,它不能被編輯、重命名、替換、復制或刪除。在初始分析步 之后，需要創建一個或多個后續分析步，主要有兩大類：(1)通用分析步(general analysis step)可以用于線性或非線性分析。常用的通用分析步包含以下類型：Static, General: ABAQUS/Standard 靜力分析 Dynamics, Implicit: ABAQUS/Standard 隱式動力分析 Dynamics, Explicit: ABAQUS/ Explicit 顯式動態分析(2)線性攝動分析步(linear perturbation step )只能用來分析線性問題。在 ABAQUS/

5、Explicit中 不能使用線性攝動分析步。在ABAQUS/Standard中以下分析類型總是采用線性攝動分析步。一Buckle:線性特征值屈曲。 Frequency:頻率提取分析。 Modal dynamics:瞬時模態動態分析。 Random response:隨機響應分析。 Response spectrum:反應譜分析。 Steady-state dynamics:穩態動態分析。9 (pp33)在靜態分析中，如果模型中不含阻尼或與速率相關的材料性質，“時間”就沒有實際的物理意義。為方便起見，一般都把分析步時間設為默認的1。每創建一個分析步，ABAQUS/CAEM會自動生成一個該分析步的

6、輸出要求。10 (pp34)自適應網格主要用于ABAQUS/Explicit以及ABAQUS/Standard中的表面磨損過程模擬。在一般的 ABAQUS/Standard分析中，盡管也可設定自適應網格，但不會起到明顯的作用。Step 功能模塊中，主菜單OtherfAdaptive Mesh Domain 和 Other fAdaptive Mesh Controls 分別設置劃分區域和參數。11 (pp37)使用主菜單 Field可以定義場變量(包括初始速度場和溫度場變量)。有些場變量與分析步有關，也有些僅僅作用于分析的開始階段。使用主菜單 Load Case可以定義載荷狀況。載荷狀況由一系

7、列的 載荷和邊界條件組成，用于靜力攝動分析和穩態動力分析。12 (pp42)獨立實體是對部件的復制，可以直接對獨立實體劃分網格，而不能對相應的部件劃分網格。 非獨立實體是部件的指針，不能直接對非獨立實體劃分網格，而只能對相應的部件劃分網格。由網格部件 創建的實體都是非獨立實體。13 (pp45) Quad單元(二維區域內完全使用四邊形網格)和Hex單元(三維區域內完全使用六面體網格)可以用較小的計算代價得到較高的精度，因此應盡可能選擇這兩種單元。14 (pp45)結構化網格和掃掠網格一般采用Quad單元和Hex單元，分析精度相對較高。因此優先選用這兩種劃分技術。使用自由網格劃分技術時，一般來說

8、，節點的位置會與種子的位置相吻合。 使用結構化網格和掃掠網格劃分技術時，如果定義了受完全約束的種子，劃分可能失敗。15 (pp45)劃分網格的兩種算法：中性軸算法(Medial Axis):(1)中性軸算法(Medial Axis)更易得到單元形狀規則的網格，但網格與種子的位置吻合得較差。(2)在二維區域中，使用此算法時選擇Minimize the mesh transition (最小化網格的過渡)可提高網格質量，但更容易偏離種子。當種子布置得較稀疏時，使用中性軸算法得到的單元形狀更規則。(3)如果在模型的一部分邊上定義了受完全約束的種子，中性軸算法會自動為其他的邊選擇最佳的種子 分布。(4

9、)中性軸算法不支持由CAD模型導入的不精確模型和虛擬拓撲。Advancing Front 算法(1)網格可以與種子的位置很好地吻合，但在較窄的區域內，精確匹配每粒種子可能會使網格歪斜。(2)更容易得到單元大小均勻的網格。有些情況下，單元均勻是很重要的，例如在ABAQUS/Explicit中,網格中的小單元會限制增量步長。(3)容易實現從粗網格到細網格的過渡。(4)支持不精確模型和二維模型的虛擬拓撲。16 (pp50)網格劃分失敗時的解決辦法網格劃分失敗的原因：(1)幾何模型有問題，例如模型中有自由邊或很小的邊、面、尖角、裂縫等。(2)種子布置得太稀疏。如果無法成功地劃分Tet網格，可以嘗試以下

10、措施：(1) 在Mesh功能模塊中，選擇主菜單Tool/Query下的Geometry Diagnostics ,檢查模型中是否有自由邊、短邊、小平面、小尖角或微小的裂縫。如果幾何部件是由CAD模型導入的，則應注意檢查是否模型本身就有問題(有時可能是數值誤差導致的)；如果幾何部件是在ABAQUS/CAE中創建的，應注意是否在進行拉伸或切割操作時，由于幾何坐標的誤差，出現了上述問題。(2)在Mesh功能模塊中，可以使用主菜單Toolsf Virtual Topology (虛擬拓撲)來合并小的邊或面，或忽略某些邊或頂點。(3)在Part功能模塊中，點擊主菜單ToolsfRepair,可以修復存在

11、問題的幾何實體。(4)在無法生成網格的位置加密種子。17 (pp51)網格質量檢查在 Mesh功能模塊中，點擊主菜單Mesh Verify,可以選擇部件、實體、幾何區域或單元，檢查其網格的質量，獲得節點和單元信息。在 Verify Mesh對話框，選擇 Statistical Checks (統計檢查)可以檢查單元的幾何形狀，選擇 Analysis Checks (分析檢查)可以檢查分析過程中會導 致錯誤或警告信息的單元。單擊Highlight按鈕，符合檢查判據的單元就會以高亮度顯示出來。18 (pp51)單元類型ABAQUS擁有433種單元，分 8大類：連續體單元(continuum ele

12、ment ,即實體單元 solid element) 殼單 元、薄膜單元、梁單元、桿單元、剛體單元、連接單元和無限元。(1)線性單元(即一階單元)；二次單元(即二階單元)；修正的二次單元(只有 Tri或Tet才有此類型)。(2) ABAQUS/Explicit中沒有二次完全積分的連續體單元。(3)線性完全積分單元的缺點：承受彎曲載荷時，會出現剪切自鎖，造成單元過于剛硬，即使劃分很細的網格，計算精度仍然很差。（4）二次完全積分單元的優點：（A）應力計算結果很精確，適合模擬應力集中問題；（B） 一般情況下，沒有剪切自鎖問題。但使用這種單元時要注意：（A）不能用于接觸分析；（B）對于彈塑性分析，如果

13、材料不可壓縮（例如金屬材料），則容易產生體積自鎖；（C）當單元發生扭曲或彎曲應力有梯度時，有可能出 現某種程度的自鎖。（5）線性減縮積分單元在單元中心只有一個積分點，存在沙漏數值問題而過于柔軟。采用這種單元模擬 承受彎曲載荷的結構時，沿厚度方向上至少應劃分四個單元。優點：（A）位移計算結果較精確；（B）網格存在扭曲變形時（例如 Quad單元的角度遠遠大于或小于90o）,分析精度不會受到明顯的影響；（C）在彎曲載荷下不易發生剪切自鎖。缺點：（A）需要較細網格克服沙漏問題；（B）如果希望以應力集中部位的節點應力作為分析目標，則不能選用此單元。（6）二次減縮積分單元不但保持線性減縮積分單元的上述優點

14、，還具有如下特點：（A）即使不劃分很細的網格也不會出現嚴重的沙漏問題；（B）即使在復雜應力狀態下，對自鎖問題也不敏感。使用這種單元要注意：（A）不能用于接觸分析；（B）不能用于大應變問題；（C）存在與線性減縮積分單元類似的問題，即節點應力的精度往往低于二次完全積分單元。（7）非協調模式單元可克服線性完全積分單元中的剪切自鎖問題，僅在ABAQUS/Standard有。優點：（A）克服了剪切自鎖問題，在單元扭曲比較小的情況下，得到的位移和應力結果很精確；（B）在彎曲問題中，在厚度方向上只需很少的單元，就可以得到與二次單元相當的結果，而計算成本卻明顯降低；（C）使用了增強變形梯度的非協調模式，單元交

15、界處不會重疊或開洞，因此很容易擴展到非線性、有限應變得位移。但使用這種單元時要注 意：如果所關心部位的單元扭曲比較大，尤其是出現交錯扭曲時，分析精度會降低。（8）使用Tri或Tet單元要注意：（A）線性Tri或Tet單元的精度很差，不要在模型中所關心的部位及其附 近區域使用；（B）二次Tri或Tet單元的精度較高，而且能模擬任意的幾何形狀， 但計算代價比 Quad或Hex單 元大，因此如果能用 Quad或Hex單元，就盡量不要使用 Tri或Tet單元；（C）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

16、/Explicit和ABAQUS/Standard中的大變形和接觸問題；（D）使用自有網格不易通過布置種子來控制 實體內部的單元大小。（9）雜交單元 在ABAQUS/Standard中，每一種實體單元都有其對應的雜交單元， 用于不可壓縮材料（泊松比為0.5,如橡膠）或近似不可壓縮材料（泊松比大于0.475）。除了平面應力問題之外，不能用普通單元來模擬不可壓縮材料的響應，因為此時單元中的應力士不確定的。 ABAQUS/Explicit中沒有雜交單元。19 （pp57）在混合使用不同類型單元時，應確保其交界處遠離所關心的區域，并仔細檢查分析結果是否 正確。對于無法完全采用Hex單元網格的實體，還可

17、采用以下方法：（A）對整個實體劃分 Tet單元網格，使用二次單元 C3D10或修正的二次單元 C3D10M,同樣可以達到所需 精度，只是計算時間較長；（B）改變實體中不重要部位的幾何形狀，然后對整個實體采用Hex單元網格。20 （pp60）三維實體單元類型的選擇原則（1）對于三維區域，盡可能采用結構化網格劃分或掃掠網格劃分技術，從而得到Hex單元網格，減小計算代價，提高計算精度。當幾何形狀復雜時，也可以在不重要的區域使用少量楔形單元。（2）如果使用了自由網格劃分技術，Tet單元類型應選擇二次單元。在ABAQUS/Explicit中應選擇修正的Tet單元C3D10M,在ABAQUS/Standa

18、rd中可以選擇 C3D10,但如果有大的塑性變形，或模型中存在接觸， 而且使用的是默認的硬接觸關系，則也應選擇修正的Tet單元C3D10M。（3） ABAQUS的所有單元 均可用于動態分析，選取單元的一般原則與靜力分析相同。但在使用 ABAQUS/Explicit模擬沖擊或爆炸載荷時，應選用線性單元，因為它們具有集中質量公式，模擬應力波的效 果優于二次單元所采用的一致質量公式。如果使用的是 ABAQUS/Standard,在選擇單元類型時還應該注意：（1）對于應力集中問題，盡量不要使用線性減縮積分單元，可使用二次單元來提高精度。如果在應力集 中部位進行了網格細化，使用二次減縮積分單元與二次完全

19、積分單元得到的應力結果相差不大，而二次減 縮積分單元的計算時間相對較短。(2)對于彈塑性分析，如果材料是不可壓縮性的(例如金屬材料)，則不能使用二次完全積分單元，否則會出現體積自鎖問題，也不要使用二次Tri或Tet單元。推薦使用的是修正的二次Tri或Tet單元、非協調單元以及線性減縮積分單元。(3)如果模型中存在接觸或大的扭曲變形，則應使用線性Quad或Hex單元以及修正的二次 Tri或Tet單元，而不能使用其它的二次單元。(4)對于以彎曲為主的問題，如果能夠保證在所關心的部位的單元扭曲較小，使用非協調單元可以得到 非常精確的結果。(5)除了平面應力問題之外，如果材料是完全不可壓縮的(如橡膠材

20、料)，則應使用雜交單元；在某些情況下，對于近似不可壓縮材料也應使用雜交單元。21 (pp61)殼單元類型及選擇原則如果一個薄壁構件的厚度遠小于其典型結構整體尺寸(一般為小于1/10),并且可以忽略厚度方向的應力，就可以用殼單元來模擬此結構。殼體問題可分兩類：薄殼問題(忽略橫向剪切變形)和厚殼問題(考慮橫 向剪切變形)。對于單一各向同性材料，一般當厚度和跨度的比值小于1/15時，可以認為是薄殼；大于1/15時，則可以認為是厚殼。對于復合材料，這個比值要更小一些。按薄殼和厚殼分為：通用殼單元和特 殊用途殼單元。前者對薄殼和厚殼均有效；按單元定義方式可分為：常規殼單元和連續體殼單元。前者通 過定義單

21、元的平面尺寸、表面法向何 初始曲率來對參考面進行離散，只能在截面屬性中定義殼的厚度，不能通過節點來定義殼的厚度。后者類似于三維實體單元，對整個三維結構進行離散。選擇原則：(1)對于薄殼問題，常規 殼單元的性能優于連續體單元；而對于接觸問題，連續體殼單元的計算結果更加精確，因 為它能在雙面接觸中考慮厚度的變化。(2)如果需要考慮薄膜模式或彎曲模式的沙漏問題，或模型中有面內彎曲，在ABAQUS/Standard中使用S4單元可獲得很高的精度。(3) S4R單元性能穩定，適用范圍很廣。(4) S3s3R單元可以作為通用殼單元使用。由于單元中的常應變近似，需要劃分較細的網格來模擬彎曲 變形或高應變梯度。(5)對于復合材料，為模擬剪切變形的影響，應使用適于厚殼的單元(例如S4 S4R S& S3R S8R),并要注意檢查截面是否保持平面。(6)四邊形或三角形的二次殼單元對剪切自鎖或薄膜自鎖都不敏感，適用于一般的小應變薄殼。(7)在接觸模擬中，如果必須使用二次單元，不要選擇STRI65單元，而應使用 S9R5(8)如果模型規模很大且只表現幾何線性，使用S4R5單元(線性薄殼單元)比通