发布时间 : 星期五 文章石亦平书笔记-abaqus入门更新完毕开始阅读da4555be960590c69ec37669
2) 如果.希望以应力集中部位的节点应力作为分析指标，则不能选用此类单元，因为线性减缩积分单元只有在单元的中心有一个积分点，相当于常应力单元，经过外差值和平均后得到的节点应力则不精确。
二次减缩积分（quadratic reduced-integration）单元
优于线性减缩积分单元，不能用于接触分析、大应变问题，精度往往低于二次完全积分单元。 非协调摸式（incompatible modes）单元的优点如下
1) 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。
2) 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而计算成本明显降低。
3)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、有限应变的位移。
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。
综上所述，选择三维实体单元类型时应遵循以下原则。
1)对于三维区域，尽可能采用结构化网格划分技术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模形(Wedge) 单元。
2) 如果使用了自由网格划分技术， Tet 单元的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C3Dl0M 。
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精力分析相同。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。
如果使用的求解器是ABAQUS/Standard，在选择单元类型时还应注意以下方面。
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 单元或Tet 单元。推荐使用的是修正的二次Tri 单元或Tet 单元、非协调单元，以及线性减缩积分单元。如果使用二次减缩积分单元，当应变超过20% -40% 时要划分足够密的网格。
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 单元或Tet 单元，而不能使用其他的二次单元。
4) 对于以弯曲为主的问题，如果能够保证在所关心部位的单元扭曲较小，使用非协调单元(例如C3D81 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(例如橡胶材料)，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。
梁单元的类型选择原则：ABAQUS 中的所有梁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
1)在任何包含接触的问题中，应使用B21 或B31 单元(线性剪切变形梁单元) 2) 如果横向剪切变形很重要，则应采用B22 和B32 单元(二次Timoshenko 梁单元)。
3) 在ABAQUS/Standard 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 和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 曲理论的梁单元，例如B310S 、B320S 单元。 定义耦合约束：
1、 定义参考点 tools—reference point（interaction module）
2、 创建参考点集合 tools—set—manager—create set（assembly module） 3、 定义受约束的面 tools—surface—manager （assembly module）
4、 定义耦合约束 create constraint –coupling—sets，选择点集作为耦合约束控制点；surface，选择面
集作为约束面---设置couplingt type（耦合类型）为distributing （模型树中位于constraints下） 处在assembly划分网格状态下，面和集合属于整个装配件，若处在部件划分网格的状态下，则面和集合仅属于部件，不能在assembly、interaction or load module 中使用。 定义荷载：
1、定义载荷随时间变化的幅值 Load模块，Tools→amplitude→ Create ， Tabular（表格) ，
Continue。输入分析步时间和幅值。Time span 默认为step time（单个分析步中的时间），若为total time ，则表示所有分析步中的全部时间。（模型树：amplitudes/）在分析步中荷载以总量而不是以增量的形式给定。
2、定义荷载面，局部荷载定义需事先在mesh module中分割面。 3、默认幅值ramp 含义：幅值从零线性增长至给定值。
定义边界条件：
1、 创建集合 load module tools---set—manager（点击show/Hide selection option），只选择面 2、 定义边界条件 BC—manager
INP在处理器和求解器之间建立了一个传递数据的桥梁 *keyword，参数，参数 《abaqus keywords reference manual》 INP文件格式规则：
1、 以*HEADING开头，以**开始为注释行，不能有空行，关键词、参数、集合名称、面名称不区
分大小写 2、 没行不超过256个字符，*ELEMENT 包含节点不超过15个，*ELSET和*NSET数据行包含数据不
超过16个，超出部分被忽略。 3、 一行未结束需换行时，加逗号
4、 关键词和各参数之间、数据之间均要加逗号，表明下一行是这行延续 INP 带孔方板实例
1、*PREPRINT,,echo=no，model=no，history=no，contact=no；设置dat文件中记录的内容 2、*PART,NAME=名字；非独立实体（网格划分在部件上），part数据块包含节点、单元、集合和截面属性等数据，若为独立实体，则该数据出现在*instance中。 3、*NODE，编号，坐标1，坐标2，，，不同部件和实体可以有相同的编号，在引用时需加上实体名，如PART-A-1.5，表示PART-A-1中的节点5。 4、*ELEMENT,TYPE=单元类型
单元编号，节点1编号，节点2编号。。。。。 5、 节点集合*NSET单元集合*ELSET分两类
（1）、定义在part或instance数据块中，出现在*part和*end part之间，用于定义截面属性
（2）、定义在assembly数据块中，出现在*end instance之后、*end assembly之前，用于定荷载、边界
条件、面、接触或约束等。节点集合和单元集合的名称不得超过80个字符
*NEST,NSET=名称，GENERATE 起点编号，终点编号，编号增量
6、*solid section，ELSET=单元集合名称，material=材料名称
<截面参数>截面参数可以是二维模型的厚度或一维模型的截面面积 材料名称不超过80个字符，
必须以字母开头 7、*assembly，name=名称 9、assembly中的集合与part中基本相同，只
…………… 需加上INSTANCE=名称 *end assembly
8、 *instance,name=名称，part=名称 10、*surface，type=面类型，name=面名称 ……………. 构成此面的集合1，名称1
*END INSTANCE 面类型默认值为ELEMENT 以下数据块出现在*END ASSEMBLY之后
11、*material，name=材料名称 12*boundary 边界可创建在initial和后续step中，
*elastic 荷载只能创建在后续step中 弹模，泊松比 表示方法1 *boundary
*density 节点编号或集合，约定的边界条件类型 表示方法2 *boundary
节点编号或集合，第一个自由度编号，最后一个自由度编号，位移值 **（自由度1-6） 13、*step，name=名称
*static
初始增量步，分析步时间，最小增量步，最大增量步 14、（1） 集中荷载 *cload
节点编号或集合，自由度编号，荷载值 （2） 定义在单元上的分布荷载 *Dload
单元编号或单元集合，荷载类型代码，荷载值 （3） 定义在面上的分布荷载
*dsload
面名称，荷载类型代码，荷载值
荷载类型代码见《abaqus analysis user’s manual》
使用文本编辑软件修改inp文件， 不会影响模型的数据库。可采用一下的几种方法
1、 为修改后的inp创建分析作业，create Job对话框中将Source设为Input file，select inp。 2、 将INP文件导人ABAQUS/CAE.从而创建一个新的模型。File—Import—model。Inp文件中不包
含模型的几何信息。若inp中包含cae不支持的关键词，则可能无法导入。 User’s manual中有“keywords support from the input file”查询哪些keywords不可 3、 ABAQUS Command窗口中输入命令 Abaqus job= 4、 使用Edit Keywords功能来修改INP文件， Model→edit Keyword，能保存文件修改，但是不能 真正改变模型数据库。 查看分析过程信息 在分析过程中生成的STA文件、MSG文件和DAT文件包含着更完整的分析信息。参见ABAQUS Analysis User's Manual~第4.1.1节\。在进行非线性分析时(例如接触分析和弹塑性分析)，往往会出现不收敛的问题，此时上述文件中的信息是查找模型问题的重要依据。ABAQUS对各个文件的处理过程如下。 1、 对INP文件进行预处理，打开Windows任务管理器，可以看到名为pre.exe的进程。预处理过程 中出现的错误信息(ERROR)和警告信息(WARNING)会显示在DAT文件中。 2、 如果在DAT文件中出现了错误信息，说明在INP文件中存在严重的错误，ABAQUS不会开始分析计算。 3、 如果INP文件中没有错误，ABAQUS就会开始分析。在Windows任务管理器中会出现相应的进程，进程名为Standard.exe； Explicit.exe。 4、 如果ABAQUS/Standard在分析过程中发现问题，会在MSG文件中显示相应的错误信息或警告 信息。另外各个时间增量步的迭代过程也将显示在MSG文件中。 5、 ABAQUS/Explicit会在STA文件中详细地列出分析过程信息.ABAQUS/Standard只是在STA文件中简要列出已完成的分析步和迭代收敛悄况 6、ABAQUS/Standard在MSG文件中详细列出与迭代收敛有关的参数设置和分析过程 7、ABAQUS/Standard会在DAT文件的后半部分显示用户所要求输出的分析结果，以及模型的规 模、求解所占用的内存和磁盘空间、分析所周时间等内容。如果在INP文件的Step数据块中使用*NODE PRINT或*EL PRINT等关键词，就可以将节点或单元的分析结果输出到DAT文件中，*NODE PRINT，NSET=Set-Point u， 8、abaqus运行环境的设置，安装目录下site中环境文件abaqus-v6.env，可修改参数，详细见abaqus installation and license guide----4.1和user’s manual ------3.4.1 接触分析 1、非线性问题三种类型：材料非线性material nonlinearity（应力应变关系），几何非线性 geometric nonlinearity（位移的大小对结构的响应发生影响，如大位移、大转动、初始应力、 几何刚性化和突然翻转(snap through)），边界条件非线性boundary nonlinearity（边界条件在分析过程中发生变化，如接触问题） 2、ABAQUS/Standard使用Newton-Raphson算法来求解非线性问题，它把分析过程划分一系列的载荷增量步，在每个增量步内进行若干次迭代(iteration)，得到可接受的解后，再求解下一个增量步，所有增量响应的总和就是非线性分析的近似解 ABAQUS/Explicit不需要进行迭代，而是显示地从上个增量步的静力学状态来推出动力学平衡方程的解。ABAQUS/Explicit的求解过程需要大量的增量步，但由于不进行迭代，也不需要求解全体方程组，其每个增量步的计算成本很小，可以很高效地求解复杂的非线性问题。 3、若部件刚度大，且变形、应力不是重点，则可将其当作刚体，减小模型规模。 （1）、创建刚体：part---analytical rigid，，， （2）、tools--- reference point，边界条件与荷载均施加在reference point上，RP黄色 （3）ASSEMBLY---instance part mesh----设置单元类型，，刚体部件不需划分网格和设置单元类型，也不需要材料和截面属性 （4）step---initial：定义边界（仅定义，加载在load模块中进行），接触分析中，建议先施加较 小荷载，建立接触关系，再施加真实荷载，容易收敛。每个step后均可设置场变量和历 史变量变量输出 （5）定义接触面 interaction---tools---surface—manager，，接触对的法线方向相反，指向实体 外部。