Abaqus基本操作中文教程.docx
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Abaqus基本操作中文教程
Abaqus基本操作中文教程
1Abaqus软件基本操作
1.1常用的快捷键
旋转模型—Ctrl+Alt+鼠标左键
平移模型—Ctrl+Alt+鼠标中键
缩放模型—Ctrl+Alt+鼠标右键
1.2单位的一致性
CAE软件其实是数值计算软件，没有单位的概念，常用的国际单位制如下表1所示，建议采用SI（mm）进行建模。
国际单位制
SI（m）
SI（mm）
长度
m
mm
力
N
N
质量
kg
t
时间
s
s
应力
Pa（N/m2）
MPa（N/mm2）
质量密度
kg/m3
t/mm3
加速度
m/s2
mm/s2
例如，模型的材料为钢材，采用国际单位制SI（m）时，弹性模量为2.06e11N/m2，重力加速度9.800m/s2，密度为7850kg/m3，应力Pa；采用国际单位制SI（mm）时，弹性模量为2.06e5N/mm2，重力加速度9800mm/s2，密度为7850e-12 T/mm3，应力MPa。
1.3分析流程九步走
几何建模（Part）→属性设置（Property）→建立装配体（Assembly）→定义分析步（Step）→相互作用（Interaction）→载荷边界（Load）→划分网格（Mesh）→作业（Job）→可视化（Visualization）
1.3.1几何建模（Part）
关键步骤的介绍：
Ø部件（Part）导入
Pro/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，实体模型的导入通常采用sat格式文件导入。
Ø部件（Part）创建
简单的部件建议直接在abaqus中完成创建，复杂的可以借助Pro/E或者Solidworks等专业软件进行建模，然后导入。
常用按键的说明：
1.3.2属性设置（Property）
1.3.3建立装配体（Assembly）
其中：
①实例类型中的独立（网格在实例上），耗用内存较多，生成的inp文件也较大。
②编号1和2分别是线性阵列和辐射阵列，可以对实例进行批量生成；
③编号3和4分别是平移和旋转；
④编号5是平移到，该命令只能用于实体模型；
5编号6是定位，常用：
Ø面平行，面匹配，边平行；
Ø边共线，共轴，点重合；
Ø坐标系平行；
⑥编号7为合并/剪切来生成新的部件，这个命令可以将导入的多个部件合并成一个整体。
可以选择多个部件进行装配
部件实例的显示控制：
替换：
在区域1选择部件后，点击此按钮，则仅显示选中的部件；
添加：
在区域3选择部件后，点击此按钮，则选中的部件被显示，已经显示的部件仍显示。
删除：
在区域3选择部件后，点击此按钮，则选中的部件被隐藏。
1.3.4定义分析步（Step）
1.3.5相互作用（Interaction）
首先需要定义相互作用的属性，主要包括法向接触属性和切向的摩擦属性，关键步骤如下所示：
Ø接触分析建模主要包括以
下几个步骤：
（1）定义接触面；
（2）定义接触属性；接触面主要分为主面和从面，在选择时，有着比较严格的主从关系，需要满足如下条件：
1）选择刚度大、网格粗的为主面；2）主面发生接触部位不能有尖角或较大的凹角；3）主面不能是由节点构成的面，并且必须是连续的。
Ø单元类型选为六面体一阶
单元C3D8I时，能够很好的解决接触问题。
当无法划分六面体单元网格，可以使用修正的四面体二次单元（C3D10M）。
通常遇到的接触问题，在定义接触属性定义中，将接触面的法线行为定义为“硬”接触，切线行为的摩擦公式定义为“罚”，钢材之间的摩擦系数取0.15，钢材与混凝土之间的摩擦系数取0.5。
然后创建相互作用，定义接触，包括主面、从面、滑动公式、从面位置调整、接触属性、接触面距离和接触控制等，需要注意的关键点有以下几个：
1主面和从面
定义的接触对由主面和从面构成，在接触模拟中，接触方向总是主面的法线方向，从面上的节点不会穿越主面，但主面上的点可以穿越从面。
主次面的选择原则如前面文本框所示。
2有限滑移和小滑移
有限滑移：
两个接触面之间可以有任意的相对滑动，在分析中需要不断的判定从面的节点和主面的哪一部分发生接触，因此计算的代价较大，同时要求主面是光滑的，即每个节点有唯一的法线方向。
小滑移：
两个接触面之间只有很小的相对滑动，滑动量的大小只是单元尺寸的一小部分，在分析的开始就确定了从面节点和主面的哪一部分发生了接触，在整个分析过程中这种接触关系不会再发生变化。
因此，小滑移的计算代价小于有限滑移。
离散化方法：
主要有点对面和面对面两种算法。
其中面对面的应力结果的精度较高，并且可以考虑板壳和膜的初始厚度，但在有些情况下计算代价比较大。
3谨慎地定义摩擦系数
对摩擦的计算会增大收敛的难度，摩擦系数越大，就越不容易收敛，因此，如果摩擦对分析结果的影响不大，例如摩擦面之间没有大的滑动，可以尝试令摩擦系数为0。
④abaqus提供了自动查找接触对的功能，在工具栏中，选择以下按键：
【相互作用】→【查找接触对】。
常用的约束类型有：
绑定、刚体、耦合和MPC约束。
1绑定约束：
模型中的两个面被牢固的粘结在一起，在分析过程中不再分开，被绑定的两个面可以有不同的几何形状和网格。
2刚体约束：
在模型的某个区域和一个参考点间建立刚性连接，此区域变为一个刚体，各节点之间相对位置在分析过程中保持不变。
3耦合约束：
在模型的某个区域和一个参考点间建立约束。
4MPC约束：
用来定义多点约束，类似主要包括：
梁、绑定、链接、铰接和关节等类型，在实体模型施加荷载和边界的时候，常用的是刚性梁类型。
1.3.6载荷边界（Load）
注意的关键点：
Ø在对计算模型进行荷载施加的时候，要注意荷载的施加方向，通常
需要建立局部坐标系，荷载的数值大小应该与前面章节的单位制吻合；
Ø为了能够与sap2000、midas这类有限元软件更好的衔接，建议荷载和边
界约束都施加在杆件的截面中心位置。
通过在截面中心位置建立参照点RP，将参考点RP与杆件截面建议耦合约束或者MPC刚性梁约束。
Ø采用整个截面施加约束与建立参考点施加约束相比，当约束为固结时，
以上两种方法是相同的；当边界约束为铰接时，在截面划分网格后的多个节点上施加铰接约束，则截面的转动会受到限制，实际产生了刚接的效果。
因此建议采用第二种方法对截面进行约束的施加。
1.3.7划分网格（Mesh）
网格划分需要注意的关键点：
①单元的形状，四边形单元（二维区域）和六面体单元（三维区域）可以用较小的计算代价得到较高的精度，因此尽可能选择这两种单元；
拆分几何元素的方法有以下六种：
（1）定义切割平面
一点一法线；三点；一点一边。
（2）用基准平面切割
（3）用延伸面切割
（4）拉伸或扫掠边进行切割
（5）选定边界边形成切割面
（6）对体的表面进行草绘切割
组装后的模型中，不同颜色代表该区域可以采用哪种网格划分技术。
具体可参考《abaqus有限元分析实例详解》第二章网格划分部分。
②如果某个区域的显示为橙色，表明无法使用目前赋予它的网格划分技术来生成网格。
当模型复杂时，往往不能直接采用结构化网格或扫略网格，这是可以首先把实体模型分割为几个简单的区域，然后再划分结构化网格或扫略网格。
当某些区域过于复杂，不得不采用自由网格（即四面体单元）时，一般应选择带内部节点的二次单元来保证精度；
③通过分割还可以更好地控制单元的位置和密度，对所关心的区域进行网格细化，或者为不同的区域赋予不同的单元类型。
这样可以节省计算所花费的成本，得到更为理想的计算结果。
④在模型进行初算或者计算机配置不高时，可以选用大一些的网格，这样可以节约计算所需的时间，同时可以快速的了解模型的应力分布情况。
⑤对模型中存在的一些小的倒角面，可以运用虚拟拓扑中的合并面才进行修改，保证模型在该区域网格划分的顺利进行。
当进行钢节点实体的弹塑性分析时，建议采用C3D10M、C3D8R和C3D8I；当存在接触时，建议采用C3D10M和C3D8I。
⑥选择三维实体单元类型的基本原则：
Ø对于三维区域，尽可能采用结构化网格划分或扫掠网格划分技术，从而
得到六面体单元网格，减小计算代价，提高计算精度。
当几何形状复杂时，也可以在不重要的区域使用少量楔形单元。
Ø如果使用了自由网格划分技术，Tet单元类型应选择二次单元，可以选
择C3D10，但如果有大的塑性变形，或模型中存在接触，而且使用的是默认的硬接触关系，则也应选择修正的Tet单元C3D10M。
Ø对于应力集中问题，尽量不要使用线性减缩积分单元，可使用二次单元
来提高精度。
Ø对于弹塑性分析，如果材料是不可压缩性的（例如金属材料），使用二
次完全积分单元（C3D20）容易产生体积自锁。
建议使用的单元：
线性减缩积分单元（C3D8R）、非协调单元（C3D8I），以及修正的二次四面体单元（C3D10M）。
如果使用二次减缩积分单元（C3D20R），当应变大于20%~40%时，需要划分足够密的网格。
如果模型中存在接触或大的扭曲变形，则应使用线性六面体单元以及修正的二次四面体单元，而不能使用其它的二次单元。
Ø对于以弯曲为主的问题，如果能够保证在所关心的部位的单元扭曲较
小，使用非协调单元可以得到非常精确的结果。
：
分别是全局网格尺寸指定和指定边上网格数量。
：
部件网格划分、局部网格划分、删除网格。
在网格划分结束后，需要进行检查网格，其中橙色区域为错误网格，黄色区域为警告网格。
点高亮按钮可以在模型中显示错误和警告网格，要保证错误网格数量为0，警告的网格数量越少越好。
1.3.8作业（Job）
Ø创建作业，为了加快计算
的速度，可以将内存选项中，用于预处理和分析的最大内存比例调大（比如95%）；并行选项中可以使用多个处理器进行参与结构模型的计算分析。
其中，监控用于查看预算的状况，结果用于进入后处理模块，查看计算结果。
1.3.9可视化（Visualization）
云图输出设置：
可以设置输出为应力云图、应变云图、位移云图、能量云图等。
图标数据相关：
以上给出的是绘制荷载-挠度曲线时常用到的操作步骤，建议将得到的数据点复制到excle中进行处理得到样式比较美观的曲线图。
在以下的例子中会详细进行介绍。
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