ABAQUS是國際上比較流行的、被譽(yù)為功能最強(qiáng)大的有限元分析軟件之一，特別是在非線性分析領(lǐng)域，它可以分析復(fù)雜的工程力學(xué)問題，具有駕馭龐大求解規(guī)模的能力。 本書以ABAQUS 2021最新版本為講解對象，由淺入深地講解ABAQUS仿真計(jì)算的各種功能。全書分為兩部分共18章，其中基礎(chǔ)部分包括ABAQUS的基本操作、前處理、網(wǎng)格劃分、相互作用定義、分析及后處理等內(nèi)容，案例分析部分包括結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、接觸問題、材料非線性、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、熱應(yīng)力、多體系統(tǒng)、顯式非線性、多步驟分析、用戶子程序、復(fù)雜工程分析等內(nèi)容。本書每個(gè)實(shí)例都以圖文并茂的形式詳細(xì)介紹ABAQUS/CAE的操作流程，并對INP文件進(jìn)行細(xì)致的解釋。此外，書中還著重討論了用戶常犯的錯(cuò)誤和經(jīng)常遇到的疑難問題，以及常見的錯(cuò)誤信息和警告信息，并給出了相應(yīng)的解決方法。 本書結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、條理清晰、重點(diǎn)突出，適合ABAQUS初學(xué)者和中級用戶使用，既可以供大中專院校理工科相關(guān)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)，也可以作為工程技術(shù)人員的參考用書。
陳海燕，畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)，研究生學(xué)歷，高級工程師，業(yè)界資深CAE工程師。精通ABAQUS、ANSYS等CAE工程分析與應(yīng)用軟件，擅長結(jié)構(gòu)分析、力學(xué)建模、有限元仿真、系統(tǒng)優(yōu)化等，從事相關(guān)工作近20年，先后在專業(yè)CAE項(xiàng)目咨詢公司、國有企業(yè)力學(xué)分析研究室、全球500強(qiáng)企業(yè)擔(dān)任重要職務(wù)，多年承擔(dān)國家及企業(yè)重要研發(fā)項(xiàng)目的有限元分析任務(wù)，擁有豐富的ABAQUS有限元分析經(jīng)驗(yàn)。
目錄
第1部分 基礎(chǔ)知識
第1章 ABAQUS概述 1
1.1 ABAQUS簡介 1
1.2 ABAQUS分析模塊 2
1.3 ABAQUS使用環(huán)境 4
1.3.1 啟動ABAQUS/CAE 5
1.3.2 ABAQUS的主窗口 5
1.3.3 ABAQUS/CAE 模塊 7
1.4 ABAQUS文件系統(tǒng) 9
1.5 ABAQUS幫助文檔 11
1.5.1 ABAQUS幫助文檔的內(nèi)容 11
1.5.2 如何使用ABAQUS幫助文檔 12
1.6 快速入門實(shí)例 14
1.6.1 問題的描述 14
1.6.2 啟動ABAQUS 14
1.6.3 創(chuàng)建部件 14
1.6.4 創(chuàng)建材料和截面屬性 17
1.6.5 定義裝配件 18
1.6.6 設(shè)置分析步 19
1.6.7 定義邊界條件和載荷 20
1.6.8 劃分網(wǎng)格 22
1.6.9 提交分析作業(yè) 23
1.6.10 后處理 24
1.6.11 退出ABAQUS/CAE 26
本章小結(jié) 27
第2章 前處理模塊 28
2.1 部件模塊和草圖模塊 28
2.1.1 在ABAQUS中創(chuàng)建部件 28
2.1.2 導(dǎo)入部件 31
2.1.3 模型的修復(fù)與修改 32
2.2 屬性模塊 34
2.2.1 定義材料屬性 34
2.2.2 創(chuàng)建和分配截面屬性 36
2.2.3 設(shè)置梁的截面屬性和方向 38
2.2.4 特殊設(shè)置菜單的功能 38
2.3 裝配模塊 40
2.3.1 創(chuàng)建部件實(shí)體 40
2.3.2 部件實(shí)體的定位 42
2.3.3 合并/剪切部件實(shí)體 45
2.4 分析步模塊 46
2.4.1 設(shè)置分析步 47
2.4.2 定義輸出 54
2.4.3 分析步模塊的其他功能 57
2.5 載荷模塊 58
2.5.1 定義載荷 59
2.5.2 定義邊界條件 63
2.5.3 設(shè)置預(yù)定義場 65
2.5.4 定義工況 67
本章小結(jié) 68
第3章 相互作用定義 69
3.1 定義相互作用 69
3.1.1 接觸屬性的定義 69
3.1.2 接觸的定義 73
3.1.3 接觸控制的定義 79
3.1.4 接觸實(shí)例 79
3.2 定義約束 81
3.2.1 綁定約束 81
3.2.2 剛體約束 83
3.2.3 耦合約束 84
3.2.4 顯示體約束 85
3.3 定義連接器 86
3.3.1 定義連接器的截面屬性 87
3.3.2 創(chuàng)建連接器的特征線 90
3.3.3 定義連接單元 92
本章小結(jié) 93
第4章 劃分網(wǎng)格 94
4.1 定義網(wǎng)格密度對模型進(jìn)行種子的設(shè)置與刪除 95
4.2 設(shè)置網(wǎng)格控制 99
4.2.1 選擇單元形狀 99
4.2.2 選擇網(wǎng)格劃分技術(shù) 100
4.3 設(shè)置單元類型 105
4.4 劃分網(wǎng)格 108
4.5 檢查網(wǎng)格 113
4.6 提高網(wǎng)格質(zhì)量 114
4.6.1 劃分網(wǎng)格前的參數(shù)設(shè)置 114
4.6.2 編輯幾何模型 115
4.6.3 編輯網(wǎng)格模型 118
本章小結(jié) 121
第5章 分析和后處理 122
5.1 分析作業(yè)模塊 122
5.1.1 創(chuàng)建和管理分析作業(yè) 123
5.1.2 創(chuàng)建和管理網(wǎng)格自適應(yīng)過程 127
5.2 可視化模塊 129
5.2.1 顯示無變形圖和變形圖 129
5.2.2 顯示云圖 135
5.2.3 顯示向量/張量符號圖和材料方向圖 142
5.2.4 顯示剖面圖 145
5.2.5 顯示X-Y圖表 147
5.2.6 輸出數(shù)據(jù)表格 154
5.2.7 顯示動畫 155
本章小結(jié) 158
第二部分 應(yīng)用實(shí)例分析
第6章 結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析 159
6.1 結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析簡介 159
6.1.1 靜力學(xué)分析的特點(diǎn) 160
6.1.2 靜力學(xué)分析的步驟 160
6.2 桁架結(jié)構(gòu)靜力分析 160
6.2.1 問題描述 161
6.2.2 問題分析 161
6.2.3 inp文件 167
6.3 軸對稱結(jié)構(gòu)靜力分析 167
6.3.1 軸對稱結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 168
6.3.2 軸對稱結(jié)構(gòu)分析要素 168
6.3.3 壓力容器應(yīng)力分析實(shí)例 168
6.4 彈性體的五個(gè)基本假設(shè) 176
6.5 如何書寫inp文件 177
6.5.1 inp文件的組成和結(jié)構(gòu) 177
6.5.2 書寫inp文件的語法和規(guī)則 178
6.5.3 從外存儲器中引入模型或者歷史數(shù)據(jù) 180
6.5.4 舉例 180
6.5.5 文件的執(zhí)行 185
6.5.6 文件的類型介紹和常用指令 185
本章小結(jié) 190
第7章 接觸問題分析 191
7.1 非線性問題分類 191
7.2 圓片與平板的接觸分析 192
7.2.1 問題描述 192
7.2.2 創(chuàng)建部件 193
7.2.3 創(chuàng)建材料和截面屬性 193
7.2.4 定義裝配件 194
7.2.5 劃分網(wǎng)格 194
7.2.6 設(shè)置分析步 194
7.2.7 定義接觸 195
7.2.8 定義邊界條件和載荷 196
7.2.9 提交分析作業(yè) 197
7.2.10 后處理 197
7.2.11 inp文件 198
7.3 接觸分析中需要注意的問題 198
7.3.1 ABAQUS/Standard、ABAQUS/Explicit中的接觸分析 199
7.3.2 定義接觸對 199
7.3.3 小滑移和有限滑移 200
7.3.4 定義接觸屬性 201
7.3.5 設(shè)定接觸面之間的距離或過盈量 201
7.3.6 將接觸信息輸出至dat文件 203
7.3.7 迭代過程和msg文件中的信息 204
7.3.8 解決接觸分析中的收斂問題 206
7.4 過盈裝配過程模擬 211
7.4.1 問題描述 211
7.4.2 問題分析 212
7.4.3 繪制平面圖 212
7.4.4 創(chuàng)建部件 213
7.4.5 創(chuàng)建材料和截面屬性 214
7.4.6 定義裝配件 214
7.4.7 劃分網(wǎng)格 214
7.4.8 設(shè)置分析步 214
7.4.9 定義接觸 215
7.4.10 定義邊界條件 218
7.4.11 提交分析作業(yè) 219
7.4.12 后處理 219
7.4.13 inp文件 221
本章小結(jié) 221
第8章 材料非線性分析 223
8.1 材料非線性分析中的常見問題 223
8.1.1 塑性 223
8.1.2 超彈性 226
8.1.3 黏彈性 227
8.2 矩形截面簡支梁的彈塑性分析 227
8.2.1 問題描述 227
8.2.2 問題分析和求解 228
8.2.3 inp文件 230
8.3 單向壓縮試驗(yàn)過程模擬 230
8.3.1 問題描述 231
8.3.2 問題分析和求解 232
8.3.3 inp文件 237
8.4 橡膠墊圈的受壓分析 237
8.4.1 問題描述 237
8.4.2 問題分析和求解 238
8.4.3 inp文件 248
本章小結(jié) 248
第9章 結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析 249
9.1 動力學(xué)分析簡介 249
9.1.1 動力學(xué)有限元法的基本原理 249
9.1.2 動力學(xué)分析的類型 251
9.2 結(jié)構(gòu)模態(tài)分析 252
9.2.1 進(jìn)行模態(tài)分析的功能 252
9.2.2 模態(tài)分析的步驟 252
9.2.3 固定機(jī)床的振動模態(tài)分析 253
9.3 瞬態(tài)動力學(xué)分析 262
9.3.1 瞬態(tài)動力學(xué)分析的原理 262
9.3.2 鋼球?qū)︿摪宓那謴啬M分析 263
本章小結(jié) 277
第10章 熱應(yīng)力分析 278
10.1 熱應(yīng)力分析簡介 278
10.1.1 熱應(yīng)力分析的基本原理 279
10.1.2 熱應(yīng)力分析中的主要問題 280
10.2 帶孔平板的熱應(yīng)力分析 281
10.2.1 問題描述 281
10.2.2 問題分析和求解 282
10.2.3 inp文件 287
10.3 剎車盤熱應(yīng)力分析 288
10.3.1 問題描述 288
10.3.2 問題分析和求解 288
10.3.3 inp文件 300
本章小結(jié) 300
第11章 多體系統(tǒng)分析 302
11.1 多體系統(tǒng)分析簡介 302
11.2 ABAQUS的連接單元和連接屬性 303
11.2.1 連接單元邊界條件和連接載荷 303
11.2.2 連接單元行為 304
11.2.3 ABAQUS的連接屬性 305
11.2.4 基本連接屬性 306
11.2.5 組合連接屬性 309
11.3 矩形螺旋槳旋轉(zhuǎn)過程模擬 311
11.3.1 問題描述 312
11.3.2 問題分析和求解 312
11.3.3 inp文件 321
11.4 多體系統(tǒng)分析要注意的問題 321
11.4.1 多體系統(tǒng)分析中的過約束 321
11.4.2 選擇連接屬性和邊界條件 322
11.5 雙萬向聯(lián)軸器機(jī)構(gòu)分析 322
11.5.1 問題描述 323
11.5.2 問題分析 323
11.5.3 inp文件 331
本章小結(jié) 331
第12章 顯式非線性動態(tài)分析 332
12.1 ABAQUS/Explicit適用的問題類型 332
12.2 動力學(xué)顯式的有限元方法 333
12.2.1 顯式時(shí)間積分 334
12.2.2 隱式和顯式分析的比較 335
12.3 應(yīng)力波在棒中傳播的分析 336
12.3.1 問題描述 336
12.3.2 問題分析 336
12.3.3 ABAQUS/CAE求解過程 336
12.3.4 inp文件 349
12.4 水中圓桶在爆炸沖擊下的響應(yīng)分析 349
12.4.1 問題描述 350
12.4.2 問題分析和求解 350
12.4.3 inp文件 362
本章小結(jié) 362
第13章 多步驟分析 364
13.1 分析過程 364
13.1.1 分析過程的分類 364
13.1.2 一般分析步 365
13.1.3 線性攝動分析 366
13.2 管道系統(tǒng)的振動 369
13.2.1 問題描述 369
13.2.2 問題分析和求解 370
13.2.3 重啟動分析 378
13.2.4 創(chuàng)建重啟動分析模型 379
13.3 金屬板成型模擬分析 382
13.3.1 問題描述 383
13.3.2 問題分析和求解 384
13.3.3 inp文件 399
本章小結(jié) 399
第14章 用戶子程序 400
14.1 用戶子程序接口概述 400
14.1.1 用戶子程序的功能和優(yōu)點(diǎn) 400
14.1.2 在ABAQUS中使用用戶子程序 401
14.1.3 用戶子程序詳解 401
14.2 ABAQUS用戶子程序 406
14.2.1 ABAQUS/Standard中的用戶子程序 407
14.2.2 ABAQUS/Explicit中的用戶子程序 409
14.3 ABAQUS中調(diào)用用戶子程序 410
14.3.1 問題描述 410
14.3.2 問題分析和求解 411
14.3.3 inp文件 421
14.3.4 UMAT子程序 421
14.4 單向壓縮試驗(yàn)有限元模擬 422
14.4.1 問題描述 422
14.4.2 問題分析和求解 423
14.4.3 inp文件 429
14.4.4 UMAT的Fortran程序 429
本章小結(jié) 434
第15章 復(fù)雜工程分析 435
15.1 工程鉸接結(jié)構(gòu)的分析模擬 435
15.1.1 問題描述 435
15.1.2 問題分析和求解 435
15.1.3 inp文件 451
15.2 鈑金成型過程的分析模擬 452
15.2.1 問題描述 452
15.2.2 問題分析和求解 453
15.2.3 inp文件 467
本章小結(jié) 467
附錄A 錯(cuò)誤信息和警告信息總匯 468
A.1 DAT文件中的錯(cuò)誤信息和警告信息 468
A.1.1 文件中有空行 468
A.1.2 未注明實(shí)體名稱 469
A.1.3 關(guān)鍵詞拼寫錯(cuò)誤 470
A.1.4 關(guān)鍵詞前沒有星號 470
A.1.5 關(guān)鍵詞的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤與警告 470
A.1.6 關(guān)鍵詞的參數(shù)錯(cuò)誤 471
A.1.7 標(biāo)點(diǎn)符號錯(cuò)誤 471
A.1.8 關(guān)鍵詞位置錯(cuò)誤 472
A.1.9 沒有為單元賦予截面屬性 473
A.1.10 過約束 473
A.1.11 重啟動分析數(shù)據(jù)錯(cuò)誤 473
A.1.12 材料塑性數(shù)據(jù)不符合格式要求 473
A.1.13 環(huán)境參數(shù)pre_memory設(shè)置 474
A.1.14 磁盤空間不足 475
A.2 MSG文件中的錯(cuò)誤信息和警告信息 475
A.2.1 負(fù)特征值 475
A.2.2 零主元 476
A.2.3 數(shù)值奇異 476
A.2.4 接觸的過盈量太大 476
A.2.5 過多次迭代嘗試 477
A.2.6 局部塑性變形過大 477
A.2.7 時(shí)間增量步達(dá)到下限 478
A.2.8 環(huán)境參數(shù)standard _ memory設(shè)置問題 478
A.3 LOG文件中的錯(cuò)誤信息 478
A.3.1 用戶子程序出現(xiàn)錯(cuò)誤 479
A.3.2 ABAQUS本身的缺陷 479
A.3.3 環(huán)境參數(shù)pre_memory設(shè)置得過大 479
A.4 ABAQUS/CAE中的錯(cuò)誤信息 和警告信息 480
A.4.1 不能為非獨(dú)立實(shí)體設(shè)置網(wǎng)格參數(shù) 480
A.4.2 不支持inp文件中的關(guān)鍵詞 480
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