abaqus学习经验.docx
《abaqus学习经验.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《abaqus学习经验.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
abaqus学习经验
abaqus学习经验
第一章ABAQUS简介
[1]（pp7）在[开始]→[程序]→[ABAQUS6.5-1]→[ABAQUSCOMMAND]，DOS提示符下输入命令
Abaqusfetchjob=
可以提取想要的算例input文件。
第二章ABAQUS基本使用方法
[2]（pp15）快捷键：
Ctrl+Alt+左键来缩放模型；Ctrl+Alt+中键来平移模型；Ctrl+Alt+右键来旋转模型。
②（pp16）ABAQUS/CAE不会自动保存模型数据，用户应当每隔一段时间自己保存模型以避免意外
丢失。
[3]（pp17）平面应力问题的截面属性类型是Solid（实心体）而不是Shell（壳）。
ABAQUS/CAE推荐的建模方法是把整个数值模型（如材料、边界条件、载荷等）都直接定义在几
何模型上。
载荷类型Pressure的含义是单位面积上的力，正值表示压力，负值表示拉力。
[4]（pp22）对于应力集中问题，使用二次单元可以提高应力结果的精度。
[5]（pp23）Dismiss和Cancel按钮的作用都是关闭当前对话框，其区别在于：
前者出现在包含只读数
据的对话框中；后者出现在允许作出修改的对话框中，点击Cancel按钮可关闭对话框，而不保存
所修改的内容。
[6]（pp26）每个模型中只能有一个装配件，它是由一个或多个实体组成的，所谓的“实体”（instance）
是部件（part）在装配件中的一种映射，一个部件可以对应多个实体。
材料和截面属性定义在部件
上，相互作用（interaction）、边界条件、载荷等定义在实体上，网格可以定义在部件上或实体上，
对求解过程和输出结果的控制参数定义在整个模型上。
[7]（pp26）ABAQUS/CAE中的部件有两种：
几何部件（nativepart）和网格部件（orphanmeshpart）。
创建几何部件有两种方法：
（1）使用Part功能模块中的拉伸、旋转、扫掠、倒角和放样等特征来直
接创建几何部件。
（2）导入已有的CAD模型文件，方法是：
点击主菜单File→Import→Part。
网
格部件不包含特征，只包含节点、单元、面、集合的信息。
创建网格部件有三种方法：
（1）导入
ODB文件中的网格。
（2）导入INP文件中的网格。
（3）把几何部件转化为网格部件，方法是：
进
入Mesh功能模块，点击主菜单Mesh→CreateMeshPart。
[8]（pp31）初始分析步只有一个，名称是initial，它不能被编辑、重命名、替换、复制或删除。
在初
始分析步之后，需要创建一个或多个后续分析步，主要有两大类：
（1）通用分析步（generalanalysis
step）可以用于线性或非线性分析。
常用的通用分析步包含以下类型：
—Static,General:
ABAQUS/Standard静力分析
—Dynamics,Implicit:
ABAQUS/Standard隐式动力分析
—Dynamics,Explicit:
ABAQUS/Explicit显式动态分析
（2）线性摄动分析步（linearperturbationstep）只能用来分析线性问题。
在ABAQUS/Explicit中
不能使用线性摄动分析步。
在ABAQUS/Standard中以下分析类型总是采用线性摄动分析步。
—Buckle:
线性特征值屈曲。
—Frequency:
频率提取分析。
—Modaldynamics:
瞬时模态动态分析。
—Randomresponse:
随机响应分析。
—Responsespectrum:
反应谱分析。
—Steady-statedynamics:
稳态动态分析。
[9]（pp33）在静态分析中，如果模型中不含阻尼或与速率相关的材料性质，“时间”就没有实际的物
理意义。
为方便起见，一般都把分析步时间设为默认的1。
每创建一个分析步，ABAQUS/CAE就
会自动生成一个该分析步的输出要求。
[10]（pp34）自适应网格主要用于ABAQUS/Explicit以及ABAQUS/Standard中的表面磨损过程
模拟。
在一般的ABAQUS/Standard分析中，尽管也可设定自适应网格，但不会起到明显的作用。
Step功能模块中，主菜单Other→AdaptiveMeshDomain和Other→AdaptiveMeshControls分别
设置划分区域和参数。
[11]（pp37）使用主菜单Field可以定义场变量（包括初始速度场和温度场变量）。
有些场变量与分
析步有关，也有些仅仅作用于分析的开始阶段。
使用主菜单LoadCase可以定义载荷状况。
载荷状
况由一系列的载荷和边界条件组成，用于静力摄动分析和稳态动力分析。
[12]（pp42）独立实体是对部件的复制，可以直接对独立实体划分网格，而不能对相应的部件划分
网格。
非独立实体是部件的指针，不能直接对非独立实体划分网格，而只能对相应的部件划分网格。
由网格部件创建的实体都是非独立实体。
[13]（pp45）Quad单元（二维区域内完全使用四边形网格）和Hex单元（三维区域内完全使用六
面体网格）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两种单元。
[14]（pp45）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。
因此优
先选用这两种划分技术。
使用自由网格划分技术时，一般来说，节点的位置会与种子的位置相吻
合。
使用结构化网格和扫掠网格划分技术时，如果定义了受完全约束的种子，划分可能失败。
[15]（pp45）划分网格的两种算法：
中性轴算法（MedialAxis）：
（1）中性轴算法（MedialAxis）更易得到单元形状规则的网格，但网格与种子的位置吻合得较差。
（2）在二维区域中，使用此算法时选择Minimizethemeshtransition（最小化网格的过渡）可提
高网格质量，但更容易偏离种子。
当种子布置得较稀疏时，使用中性轴算法得到的单元形状更规则。
（3）如果在模型的一部分边上定义了受完全约束的种子，中性轴算法会自动为其他的边选择最佳
的种子分布。
（4）中性轴算法不支持由CAD模型导入的不精确模型和虚拟拓扑。
AdvancingFront算法
（1）网格可以与种子的位置很好地吻合，但在较窄的区域内，精确匹配每粒种子可能会使网格
歪斜。
（2）更容易得到单元大小均匀的网格。
有些情况下，单元均匀是很重要的，例如在
ABAQUS/Explicit中，网格中的小单元会限制增量步长。
（3）容易实现从粗网格到细网格的过渡。
（4）支持不精确模型和二维模型的虚拟拓扑。
[16]（pp50）网格划分失败时的解决办法
网格划分失败的原因：
（1）几何模型有问题，例如模型中有自由边或很小的边、面、尖角、裂缝等。
（2）种子布置得太稀疏。
如果无法成功地划分Tet网格，可以尝试以下措施：
（1）在Mesh功能模块中，选择主菜单Tools→Query下的GeometryDiagnostics，检查模型中
是否有自由边、短边、小平面、小尖角或微小的裂缝。
如果几何部件是由CAD模型导入的，
则应注意检查是否模型本身就有问题（有时可能是数值误差导致的）；如果几何部件是在
ABAQUS/CAE中创建的，应注意是否在进行拉伸或切割操作时，由于几何坐标的误差，出
现了上述问题。
（2）在Mesh功能模块中，可以使用主菜单Tools→VirtualTopology（虚拟拓扑）来合并小的边
或面，或忽略某些边或顶点。
（3）在Part功能模块中，点击主菜单Tools→Repair，可以修复存在问题的几何实体。
（4）在无法生成网格的位置加密种子。
[17]（pp51）网格质量检查
在Mesh功能模块中，点击主菜单Mesh→Verify，可以选择部件、实体、几何区域或单元，检查其
网格的质量，获得节点和单元信息。
在VerifyMesh对话框，选择StatisticalChecks（统计检查）
可以检查单元的几何形状，选择AnalysisChecks（分析检查）可以检查分析过程中会导致错误或
警告信息的单元。
单击Highlight按钮，符合检查判据的单元就会以高亮度显示出来。
[18]（pp51）单元类型
ABAQUS拥有433种单元，分8大类：
连续体单元（continuumelement，即实体单元solid
element）、壳单元、薄膜单元、梁单元、杆单元、刚体单元、连接单元和无限元。
（1）线性单元（即一阶单元）；二次单元（即二阶单元）；修正的二次单元（只有Tri或Tet才有
此类型）。
（2）ABAQUS/Explicit中没有二次完全积分的连续体单元。
（3）线性完全积分单元的缺点：
承受弯曲载荷时，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）二次完全积分单元的优点：
（A）应力计算结果很精确，适合模拟应力集中问题；（B）一般
情况下，没有剪切自锁问题。
但使用这种单元时要注意：
（A）不能用于接触分析；（B）对
于弹塑性分析，如果材料不可压缩（例如金属材料），则容易产生体积自锁；（C）当单元发
生扭曲或弯曲应力有梯度时，有可能出现某种程度的自锁。
（5）线性减缩积分单元在单元中心只有一个积分点，存在沙漏数值问题而过于柔软。
采用这种
单元模拟承受弯曲载荷的结构时，沿厚度方向上至少应划分四个单元。
优点：
（A）位移计
算结果较精确；（B）网格存在扭曲变形时（例如Quad单元的角度远远大于或小于90º），
分析精度不会受到明显的影响；（C）在弯曲载荷下不易发生剪切自锁。
缺点：
（A）需要较
细网格克服沙漏问题；（B）如果希望以应力集中部位的节点应力作为分析目标，则不能选
用此单元。
（6）二次减缩积分单元不但保持线性减缩积分单元的上述优点，还具有如下特点：
（A）即使不
划分很细的网格也不会出现严重的沙漏问题；（B）即使在复杂应力状态下，对自锁问题也
不敏感。
使用这种单元要注意：
（A）不能用于接触分析；（B）不能用于大应变问题；（C）
存在与线性减缩积分单元类似的问题，即节点应力的精度往往低于二次完全积分单元。
（7）非协调模式单元可克服线性完全积分单元中的剪切自锁问题，仅在ABAQUS/Standard有。
优点：
（A）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；（B）在弯曲问题中，在厚度方向上只需很少的单元，就可以得到与二次单元相当的
结果，而计算成本却明显降低；（C）使用了增强变形梯度的非协调模式，单元交界处不会
重叠或开洞，因此很容易扩展到非线性、有限应变得位移。
但使用这种单元时要注意：
如
果所关心部位的单元扭曲比较大，尤其是出现交错扭曲时，分析精度会降低。
（8）使用Tri或Tet单元要注意：
（A）线性Tri或Tet单元的精度很差，不要在模型中所关心的
部位及其附近区域使用；（B）二次Tri或Tet单元的精度较高，而且能模拟任意的几何形状，
但计算代价比Quad或Hex单元大，因此如果能用Quad或Hex单元，就尽量不要使用Tri
或Tet单元；（C）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和ABAQUS/Standard中的大变形和
接触问题；（D）使用自有网格不易通过布置种子来控制实体内部的单元大小。
（9）杂交单元在ABAQUS/Standard中，每一种实体单元都有其对应的杂交单元，用于不可压
缩材料（泊松比为0.5，如橡胶）或近似不可压缩材料（泊松比大于0.475）。
除了平面应力
问题之外，不能用普通单元来模拟不可压缩材料的响应，因为此时单元中的应力士不确定
的。
ABAQUS/Explicit中没有杂交单元。
[19]（pp57）在混合使用不同类型单元时，应确保其交界处远离所关心的区域，并仔细检查分析结
果是否正确。
对于无法完全采用Hex单元网格的实体，还可采用以下方法：
（A）对整个实体划分
Tet单元网格，使用二次单元C3D10或修正的二次单元C3D10M，同样可以达到所需精度，只是计
算时间较长；（B）改变实体中不重要部位的几何形状，然后对整个实体采用Hex单元网格。
[20]（pp60）三维实体单元类型的选择原则
（1）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Hex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。
（2）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。
在ABAQUS/Explicit中应选择
修正的Tet单元C3D10M，在ABAQUS/Standard中可以选择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。
（3）ABAQUS的所有单元均可用于动态分析，选取单元的一般原则与静力分析相同。
但在使用
ABAQUS/Explicit模拟冲击或爆炸载荷时，应选用线性单元，因为它们具有集中质量公式，模拟应
力波的效果优于二次单元所采用的一致质量公式。
如果使用的是ABAQUS/Standard，在选择单元类型时还应该注意：
（1）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。
如果
在应力集中部位进行了网格细化，使用二次减缩积分单元与二次完全积分单元得到的应力
结果相差不大，而二次减缩积分单元的计算时间相对较短。
（2）对于弹塑性分析，如果材料是不可压缩性的（例如金属材料），则不能使用二次完全积分单
元，否则会出现体积自锁问题，也不要使用二次Tri或Tet单元。
推荐使用的是修正的二次
Tri或Tet单元、非协调单元以及线性减缩积分单元。
（3）如果模型中存在接触或大的扭曲变形，则应使用线性Quad或Hex单元以及修正的二次Tri
或Tet单元，而不能使用其它的二次单元。
（4）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。
（5）除了平面应力问题之外，如果材料是完全不可压缩的（如橡胶材料），则应使用杂交单元；
在某些情况下，对于近似不可压缩材料也应使用杂交单元。
[21]（pp61）壳单元类型及选择原则
如果一个薄壁构件的厚度远小于其典型结构整体尺寸（一般为小于1/10），并且可以忽略厚度
方向的应力，就可以用壳单元来模拟此结构。
壳体问题可分两类：
薄壳问题（忽略横向剪切变形）
和厚壳问题（考虑横向剪切变形）。
对于单一各向同性材料，一般当厚度和跨度的比值小于1/15时，
可以认为是薄壳；大于1/15时，则可以认为是厚壳。
对于复合材料，这个比值要更小一些。
按薄壳和厚壳分为：
通用壳单元和特殊用途壳单元。
前者对薄壳和厚壳均有效；
按单元定义方式可分为：
常规壳单元和连续体壳单元。
前者通过定义单元的平面尺寸、表面法向何
初始曲率来对参考面进行离散，只能在截面属性中定义壳的厚度，不能通过节点来定义壳的厚度。
后者类似于三维实体单元，对整个三维结构进行离散。
选择原则：
（1）对于薄壳问题，常规壳单元的性能优于连续体单元；而对于接触问题，连续体壳单元的计
算结果更加精确，因为它能在双面接触中考虑厚度的变化。
（2）如果需要考虑薄膜模式或弯曲模式的沙漏问题，或模型中有面内弯曲，在
ABAQUS/Standard中使用S4单元可获得很高的精度。
（3）S4R单元性能稳定，适用范围很广。
（4）S3/S3R单元可以作为通用壳单元使用。
由于单元中的常应变近似，需要划分较细的网格来
模拟弯曲变形或高应变梯度。
（5）对于复合材料，为模拟剪切变形的影响，应使用适于厚壳的单元（例如S4、S4R、S3、S3R、
S8R），并要注意检查截面是否保持平面。
（6）四边形或三角形的二次壳单元对剪切自锁或薄膜自锁都不敏感，适用于一般的小应变薄壳。
（7）在接触模拟中，如果必须使用二次单元，不要选择STRI65单元，而应使用S9R5。
（8）如果模型规模很大且只表现几何线性，使用S4R5单元（线性薄壳单元）比通用壳单元更
节约计算成本。
石亦平ABAQUS有限元分析实例祥解之读后小结
第6页共6页
（9）在ABAQUS/Explicit中，如果包含任意大转动和小薄膜应变，应选用小薄膜应变单元。
[22]梁单元类型的选择
如果一个构件横截面的尺寸远小于其轴向尺度（一般的判据为小于1/10），并且沿长度方向的应力
是最重要的因素，就可以考虑梁单元来模拟此结构。
ABAQUS中的所有单元都是梁柱类单元，即可
以产生轴向变形、弯曲变形和扭转变形。
Timoshenko梁单元还考虑了横向剪切变形的影响。
B21
和B31（线性梁单元）以及B22和B32单元（二次梁单元）是考虑剪切变形的Timoshenko梁单
元，它们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。
这
些单元的截面特性与厚壳单元的横截面特性相同。
ABAQUS/Standard中三次单元B23和B33被称为Euler-Bernoulli梁单元，它们不能模拟剪切变形，
但适合于模拟细长的构件（很截面的尺寸小于轴向尺度的1/10）。
由于三次单元可以模拟沿长度方
向的三阶变量，所以只需划分很少的单元就可以得到很精确的结果。
选择原则：
（1）在任何包含接触的问题中，应使用B21或B31单元（线性剪切应变梁单元）。
（2）如果横向剪切变形很重要，则应采用B22或B32单元（二次Timoshenko梁单元）。
（3）在ABAQUS/Standard中的几何非线性模拟中，如果结构非常刚硬或非常柔软，应使用杂交
单元，例如B21H或B32H单元。
（4）如果在ABAQUS/Standard中模拟具有开口薄壁横截面的结构，应使用基于横截面翘曲理论
的两单元，例如B31OS或B32OS单元。
第三章线性静力分析实例
[23]（pp78）在划分网格之后，我们需要检验网格质量：
在主菜单中选择Mesh→Verify，画一个矩形
框来选中所有单元，在弹出的VerifyMesh对话框中，将Type设为AnalysisChecks,然后点击
Highlight。
在模型中没有单元显示为黄色或红色，这说明网格划分没有问题。
窗口底部信息区中显示
了所选区域的单元总数。
[24]（pp80）如果当前的功能模块是Assembly、Interaction、Load或Mesh（处在为装配件划分网
格的状态下），则使用主菜单Tools定义的面或集合是属于整个装配间的；而如果当前的功能模块式
Part或Mesh（处在为部件划分网格的状态下），则使用主菜单Tools定义的面或集合只是属于此部
件，不能在Assembly、Interaction或Load功能模块中使用。
因此，创建集合或面时，要注意首
先选择正确的功能模块。
[25]（pp82）默认情况下，所有在前一个分析步中定义的载荷都会延续到后面的分析步。
根据载荷所遵
循的幅值类型，有两种可能：
（1）如果载荷所遵循的幅值是基于单个分析步时间的，或者遵循默认的
Ramp幅值，那么此载荷将保持上一分析步结束时的大小；
（2）如果载荷所遵循的幅值是基于所有分
析步的总体时间，那么此载荷将继续遵循此幅值的定义。
[26]（pp82）在一般分析步中，载荷必须以总量而不是以增量的形式给定。
Shear类型的面载荷方向总
是作用面的切线方向。
如果面载荷类型为General，则会完全遵循面载荷向量所定义的方向。
[27]（pp86）在提交分析作业时，可能会遇到内存超出上限的问题。
解决方法：
（1）在Job功能模块
中，点击Create→Continue，在弹出的EditJob对话框中，点击Memory标签页；
（2）还可在
ABAQUS环境文件abaqus_v6.env中修改，这样就不必在每次创建分析作业时都重新设定这个参数
了。
[28]（pp87）完成ABAQUS安装后，可以修改默认的工作目录：
点击[开始]→[程序]→[ABAQUS
6.5-1]，在ABAQUSCAE上点击右键，选择[属性]，然后就可以把[起始位置]修改为所希望的工作目
录（这同时也是ABAQUS/CAE打开文件时的默认路径）。
同样地，可以对ABAQUSCommand和
ABAQUSViewer进行类似修改。
[29]（pp89）通过切面视图来观察模型内部的分析结果在主菜单中选择Tools→ViewCut→
Manager，在ViewCutManager对话框中可以看到，ABAQUS/CAE已经建立了三个基于全局坐标
系得切面视图：
x-plane、y-plane和z-plane，点击其中的某个切面视图前面的小方框，视图
石亦平《ABAQUS有限元分析实例详解》之读后小结（第二部分）
第2页共4页
区中会相应地显示出切面的效果。
拖动ViewCutManager对话框中底部的滚动条，可看到切面的位
置会随之移动。
点击次对话框中的Create，可以创建新的切面视图。
[30]（pp92）定义节点路径在主菜单中选择Tools→Path→Create，在CreatePath对话框中点
击Continue，然后在EditNodeListPath对话框中点击AddAfter。
在视图区中依次点击所希望
路径上的各个节点，最后点击鼠标中键，在在EditNodeListPath对话框中点击OK。
[31]（pp92）沿路径显示分析结果在主菜单中选择Tools→XYData→Manager，点击Create，
在CreateXYData对话框中选择Path，然后点击Continue。
在随后弹出的XYDatafromPath对
话框中，设置适当的参数后，点击Plot，视图区中显示节点位移随路径变化的曲线图。
点击SaveAs，
在弹出的SaveXYDataAs对话框中点击OK，可将此路径保存。
[32]（pp93）生成数据报告在主菜单中选择Report→XY,在弹出的ReportXYData对话框中拖
动鼠标，选中所有曲线。
点击Setup标签页，在Name后面输入报告文件名，然后点击OK。
在工作
目录下可以找到生成的报告文件，可用文本编辑器（如Notepad、UltraEdit、EditPlus等）打开。
[33]（pp94）在修改部件几何形状时，尽量修改顶点位置或编辑尺寸，而不要创建或删除线段，这样可
以减少对已定义的部件特征、集合和面的影响。
[34]（pp95）在修改几何模型后，必须对原模型的截面属性、面、集合、载荷、边界条件和约束进行全
面检查，以便确定原模型是否受到影响。
第四章ABAQUS的主要文件类
升级会员 