abaqus系列教程-02基础.docx

2-#2.ABAQUS基础一个完整的ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit分析过程，通常由三个明确的步骤组成：前处理、模拟计算和后处理这三个步骤通过文件之间建立的联系如下前处理ABAQUS/CAE或其他软件输入文件:job.inp模拟计算ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit输出文件：job.odb,job.dat,job.res,job.fil后处理ABAQUS/CAE或其他软件前处理(ABAQUS/CAE)在前处理阶段需要定义物理问题的模型并生成一个ABAQUS输入文件尽管一个简单分析可以直接用文本编辑器生成ABAQUS输入文件，通常的做法是使用ABAQUS/CAE或其它前处理程序，在图形环境下生成模型模拟计算(ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit)模拟计算阶段使用ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit求解输入文件中所定义的数值模型，它通常以后台方式运行以应力分析的输出为例，包括位移和应力的输出数据保存在二进制文件中以便于后处理完成一个求解过程所需的时间可以从几秒到几天不等，这取决于所分析问题的复杂程度和所使用计算机的运算能力。

后处理(ABAQUS/CAE)一旦完成了模拟计算并得到了位移、应力或其它基本变量后，就可以对计算结果进行评估评估通常可以通过ABAQUS/CAE的可视化模块或其它后处理软件在图形环境下交互式进行可视化模块可以将读入的二进制输出数据库中的文件以多种方法显示结果，包括彩色等值线图、动画、变形图和X-Y曲线图等2.1ABAQUS分析模型的组成ABAQUS模型通常由若干不同的部分组成，它们共同描述了所分析的物理问题和获得的结果一个分析模型至少要包含如下的信息：离散化的几何形体、单元特性(elementsectionproperties)、材料数据、荷载和边界条件、分析类型和输出要求离散化的几何形体有限单元和节点定义了ABAQUS所模拟的物理结构的基本几何形状模型中的每一个单元都代表了物理结构的离散部分，即许多单元依次相连组成了结构,单元之间通过公共节点彼此相互连结，模型的几何形状由节点坐标和节点所属单元的联结所确定模型中所有的单元和节点的集合称为网格(mesh)通常，网格只是实际结构几何形状的近似表达网格中单元类型、形状、位置和所有单元的总数都会影响模拟计算的结果一般说来，网格的密度越高(即在网格中单元的数量越大)，计算结果就越精确。

随着网格密度增加，分析结果会收敛到唯一解，但用于分析计算所需的时间也会增加通常，数值解是所模拟的物理问题的近似解答，近似的程度取决于模型的几何形状、材料特性、边界条件和载荷对物理问题描述的准确程度单元特性ABAQUS拥有广泛的单元选择范围，其中许多单元的几何形状不能完全由它们的节点坐标来定义例如，复合材料壳的叠层或工字型梁截面的尺寸数据就不能通过单元节点来定义这些附加的几何数据可由单元的物理特性定义，对于定义完整的模型几何形状它们是必要的见第3章“有限单元和刚性体”材料数据对于所有单元必须指定其材料特性然而由于高质量的材料数据是很难得到的，尤其是对于一些复杂的材料模型，所以ABAQUS计算结果的有效性受材料数据的准确程度和范围的制约加载和边界条件加载干扰了实际结构并因而产生应力最常见的加载形式包括：•点载荷•表面压力载荷•体力，如重力•热载荷应用边界条件可以约束模型的某一部分保持固定（零位移）或移动指定大小的位移值（非零位移）在静态分析中需要应用足够的边界条件以防止模型在任意方向上的刚体移动；否则，没有约束的刚体位移会导致刚度矩阵产生奇异在求解阶段，求解器将发生问题，并可能引起模拟过程过早中断。

在模拟过程中，如果查出了求解器问题，ABAQUS/Standard将发出警告信息用户要知道如何解释这些错误信息，这一点十分重要如果在静态应力分析时看见警告信息“numericalsingularity”数值奇异）或“zeropivot”（主元素为零），用户必须检查是否整个或者部分模型缺少限制刚体平动或转动的约束在动态分析中，由于结构模型中的所有分离部分都具有一定的质量，其惯性力可防止模型产生无限大的瞬时运动；因此，在动力分析时，求解器的警告信息通常提示了某些其它的模拟问题，如过度塑性分析类型ABAQUS可以进行多种不同类型的模拟分析但本指南仅涉及两种最常见的类型：静态(static)和动态(dynamic)应力分析静态分析获得的是外载作用下结构的长期响应在其它情况下，可能令人感兴趣的是加载结构的动态响应：例如，在部件上突然加载的影响，如发生在冲击过程中的响应，或在地震时建筑物的响应输出要求ABAQUS的模拟计算过程会产生大量的输出数据为了避免占用过多的磁盘空间，用户可根据所研究问题的需要对输出数据进行限制通常应用ABAQUS/CAE等前处理工具来定义模型中必要的输出信息2.2ABAQUS/CAE简介ABAQUS/CAE是完整的ABAQUS运行环境(CompleteABAQUSEnvirment),它为生成ABAQUS模型、交互式地提交和监控ABAQUS作业，以及评估ABAQUS模拟结果提供了一个风格简明、一致的界面。

ABAQUS/CAE分为若干个功能模块，每一个模块定义了模拟过程的一个逻辑方面；例如，定义几何形状、定义材料性质和生成网格等等通过完成一个功能模块进入下一个模块，逐步地建立计算模型建模完成后，ABAQUS/CAE生成了可提交给ABAQUS分析工具的一个输入文件ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit读入由ABAQUS/CAE生成的输入文件，进行分析计算，将信息发送给ABAQUS/CAE以便用户对作业的进程进行监控，并生成输出数据库最后，用户可使用ABAQUS/CAE的可视化模块读入输出数据，观察分析结果用户在使用ABAQUS/CAE的同时会产生一个包含ABAQUS/CAE命令的执行文件(replayfile)，它记录了用户进行的每个模拟操作过程2・2・1启动ABAQUS/CAE启动ABAQUS/CAE，只需在操作系统的命令提示符下键入命令:abaquscae这里abaqus是用来运行ABAQUS的命令这个命令可能与你的系统中对应的命令不同当ABAQUS/CAE启动后，会出现StartSession（开始任务）对话框，如图2-1所示下面是对话框中的选项：• CreatemodelDatabase，开始一个新的分析；• OpenDatabase，打开一个以前存贮过的模型或输出数据文件；• RunScript，运行一个包含ABAQUS/CAE命令的文件（Script脚本）。

• StartTutorial从文档中启动教程•图2-1StartSession对话框2-#2・2・2主窗□的组成部分标题栏Titlebar菜单栏Menubar工具栏Toolbar环境栏Contextbar提示区信息区或命令行接口PromptMessageareaorareacommandlineinterface工具箱画布和作图区图形窗ToolboxCanvasandViewportareadrawingarea图2-2主窗口的各组成部分用户是通过主窗口与ABAQUS/CAE进行交互的图2-2演示了出现在主窗口的各个部分，它们是：标题栏（Titlebar）标题栏显示了正在运行的ABAQUS/CAE版本和当前的模型数据库的名字菜单栏（Menubar）菜单栏中包含了所有当前可用的菜单，通过对菜单的操作可调用ABAQUS/CAE的全部功能用户在环境栏中选择不同的模块时，菜单栏中所包含的菜单项也会有所不同如果需要详细信息，请查阅ABAQUS/CAE用户手册第6.2.2节“Componentsofthemainmenubar”工具栏（Toolbar）工具栏提供了快捷的方式进入选项，在菜单中也可以选项。

如果需要详细信息，请查阅ABAQUS/CAE用户手册第6.2.3节“Componentsofthetoolbar”环境栏（Contextbar）ABAQUS/CAE划分为一组的功能模块（modules），其中每一模块针对模型的某一方面用户可以在环境栏的Module（模块）的列表中在各模块之间进行切换环境栏中的其它项则是当前正在操作模块相关的功能；例如，用户在创建模型的几何形状时，可以通过环境栏提取一个已经存在的部件（part）如果需要详细信息，请查阅ABAQUS/CAE用户手册第6.2.4节“Thecontextbar”工具区（Toolboxarea）当用户进入某一功能模块，工具区中就会显示该功能模块相应的工具工具箱使得用户可快速调用该模块的许多功能，这些功能也可通过菜单栏调用如果需要详细信息，请查阅ABAQUS/CAE用户手册第7.3节“Understandingandusingtoolboxes”画布和作图区（Canvasanddrawingarea）可把画布（Canvas）设想为一个无限大的屏幕或布告板，用户在其中摆放图形窗（Viewport）如果需要详细信息，请查阅ABAQUS/CAE用户手册第8章“Managingviewpointsonthecanvas”。

作图区是指画布当前显示的部分图形窗(Viewport)ABAQUS/CAE通过画布上的图形窗显示用户的模型如果需要详细信息，请查阅ABAQUS/CAE用户手册第8章“Managingviewpointsonthecanvas”提示区(Promptarea)用户在进行各种操作时会从这里得到相应的提示例如在创建一个集合(set)时，提示区会提示你选择相应的对象如果需要详细信息，请查阅ABAQUS/CAE用户手册7.3节“Understandingandusingtoolboxes”信息区(Messagearea)ABAQUS/CAE在信息区显示状态信息和警告拖动其顶边可以改变信息区的大小；而利用右边的滚动条可以查阅已滚出信息区的信息信息区是在默认状态下显示的，但是这里也是命令行接口(commandlineinterface)的位置如果你正在使用命令行接口，你需要点击主窗口左下角的・选项页切换到信息区注意：如果在显示命令行接口时在信息区中有新的信息加入，ABAQUS/CAE会将围绕该信息区图标的背景颜色改为红色，而当显示消息区时，背景返回到它的正常颜色命令行接口(commandlineinterface)利用ABAQUS/CAE内置的Python编译器，可以使用命令行接口键入Python命令和数学计算表达式。

接口中包含了主(>>>)从(…)提示符，随时提示你按照Python的语法缩进命令行在默认情况下，命令行接口是隐藏的，它和信息区共用同一个位置你需要点击主窗口左下角的2・2・3什么是功能模块？如前所述，ABAQUS/CAE划分为一系列的功能单元即功能模块每一个模块只包含与模拟作业的某一指定部分相关的一些工具例如，Mesh（网格）模块只包含生成有限元网格的工具，而Job（作业）模块只包含建模、编辑、提交和监控分析作业的工具用户可以从环境栏的Module（模块）列表中选择各个模块，见图2-3列表中的模块次序与创建一个分析模型应遵循的逻辑次序是一致的在许多情况下，用户必须遵循这个自然次序来完成模拟作业；例如，用户在生成装配件（。