Abaqus基本使用方法

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ABAQUS 分析步骤

使用ABAQUS进行有限元分析包括三个步骤：

1.使用ABAQUS/CAE或其他前处理器进行前处理

2.使用ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit进行分析计算

3.使用ABAQUS/Viewer进行后处理

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ABAQUS/CAE简介

1.ABAQUS/CAE的模型数据库保存在扩展名为.cae的文件中，每个ABAQUS模型中只能有一个装配件（assembly），它是由一个或多个实体（instance）组成的，一个部件（part）可以对应多个实体。

2.ABAQUS/CAE由以下功能模块构成：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(分析作业)、Visualization(后处理)、Sketch(绘图)。

3.Part模块的主要功能包括：创建、编辑和管理部件，通过创建特征（feature）来定义部件的几何形状，指定刚体部件的参考点。

4.Property模块的主要功能包括：创建和管理材料、截面属性、梁截面，指定部件的截面属性、取向、法线方向和切线方向。

5.Assembly模块的主要功能包括：创建、合并和切割实体，为实体定位。

6.Step模块的主要功能包括：创建分析步，设定输出数据，设定自适应网格，控制求解过程。

7.Interaction模块的主要功能是定义相互作用（例如接触）、约束、连接件、惯量、裂纹、弹簧和阻尼器。

8.Load模块的主要功能是定义载荷、边界条件、场变量和载荷状况。

9.Mesh模块的主要功能包括：布置网格种子，设置单元形状、单元类型、网格划分技术和算法、划分网格，检验网格质量。

10.Job模块的主要功能包括：创建分析作业，提交和运行分析作业，生成INP文件，监控分析作业的运行状态，中止分析作业的运行。

11.Sketch模块的主要功能是绘制二维平面图。

12.Visualization模块的主要功能是显示ODB文件中的分析结果。

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划分网格的基本方法

1.对于二维问题，可供选择的单元形状包括Quad(四边形单元)和Tri（三角形单元）；

对于三维问题，可供选择的单元形状包括Hex(六面体单元)、Tet(四面体单元)、Wedge(楔形单元)

2.Quad单元和Hex单元可以用较小的计算代价得到较高的精度，因此应尽可能选择这种单元。

3.在ABAQUS/CAE中有三种网格划分技术：Structured(结构化网格)、Sweep（扫掠网格）和Free(自由网格)。结构化网格和扫掠网格一般采用Quad单元和Hex单元，分析精度相对较高，因此应尽可能有限选用这两种划分技术。

4.使用Quad单元和Hex单元划分网格时，有两种可供选择的算法：Medial Axis(中轴算法)和Advancin Front (进阶算法)，二者各有优缺点，可以根据模型的情况来选用。

5.有多种原因可能导致划分网格失败，例如种子设置的不恰当，模型中有自由边或很小的边、面、尖角、缝隙等。

6.如果无法成功地划分网格，可以尝试一下措施：检查几何模型，修复存在问题的几何实体，使用虚拟拓扑，加密种子，分割部件。

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选择单元类型

1.每种单元都有其优缺点，有其特定的适合场合。不存在一种完美的单元类型，可以不受限制地使用各种问题。

2.按照节点位移插值的阶数，可以将ABAQUS单元分为线性单元、二次单元和修正的二次单元。

3.线性完全积分单元在承受弯曲荷载时会出现剪切自锁，造成单元过于刚硬，即使划分很细的网格，计算精度仍然很差。

4.二次完全积分单元适于模拟应力集中问题，一般情况下不会出现剪切自锁，但不能在接触分析和弹塑性分析中使用。

5.线性减缩积分单元对位移的求解结果较准确，在弯曲载荷下不容易发生剪切自锁，网格的扭曲变形（例如Quad单元的角度远远大于或小于90°）对其分析精度影响不大，但这种单元需要划分较细的网格来克服沙漏问题，且不适于求解应力集中部位的节点应力。

6.二次减缩积分单元不但保持了线性减缩积分单元的优点，而且不划分很细的网格也不会出现严重的沙漏问题，即使在复杂应力状态下，对自锁问题也不敏感，但它不适于接触分析和大应变问题。

7.非协调模式单元克服了剪切自锁问题，在单元扭曲比较小的情况下得到的位移和应力结果很精确，但如果所关心部位的单元扭曲比较大，其分析精度会降低。

8.线性Tri单元和Tet单元的精度很差，二次Tet单元（C3D10）适于ABAQUS/Standard中的小位移无接触问题，修正的二次Tet单元（C3D10M）适于ABAQUS/Explicit,以及ABAQUS/Standard中的大变形和接触问题。

9.ABAQUS的壳单元可以有多种分类方法，按照薄壳和厚壳来划分，可以分为通用目的（general-purpose）壳单元和特殊用途（special-purpose）壳单元；按照单元的定义方式，可以分为常规（conventional）壳单元和连续体（continuum）壳单元。

10.ABAQUS中的所有两单元都可以产生轴向变形、弯曲变形和扭转变形，B21和B31单元（线性梁单元）以及B22和B32单元（二次梁单元）既适用于模拟剪切变形起重要作用的深梁，又适用于模拟剪切变形不太重要的细长梁，三次单元B23和B33只需划分很少的单元就可以得到较精确的结果。