Abaqus学习笔记

Abaqus介绍

学习资源

编辑Abaqus/CAE

abaqus下载安装

abaqus基本操作

Abaqus启动

新建模型

编辑编辑修改界面背景

编辑编辑结果信息的显示与否

编辑计算结果信息字体设置

编辑允许多绘图状态

单位量纲

视图操作

事前说明

ODB文件

本构关系

线性分析和非线性分析

非线性问题的来源

CAE解析

材料力学

有限元

模态

解析软件知识

Abaqus介绍

ABAQUS 的名称来源于希腊语“Abaque”，意为占卜板或计算板，象征着其在工程计算和预测方面的功能。Abaqus是一款由达索系统公司（Dassault Systèmes）开发的高级有限元分析（FEA）软件，广泛应用于工程模拟领域。它能够处理复杂的固体力学和结构力学系统，尤其是在处理大规模复杂问题和高度非线性问题方面表现出色。Abaqus的功能非常强大，可以进行多种分析，包括但不限于：

1.静态应力/位移分析：包括线性、材料和几何非线性分析，以及结构断裂分析等。

2.动态分析：包括粘弹性/粘塑性响应分析，模拟材料结构的动态响应。

3.热传导分析：涉及传导、辐射和对流的瞬态或稳态分析。

4.质量扩散分析：模拟静水压力造成质量扩散和渗流分析等。

5.耦合分析：如热/力耦合、热/电耦合、压/电耦合、流/力耦合、声/力耦合等。

6.非线性动态应力/位移分析：模拟大位移、接触分析等。

7.瞬态温度/位移耦合分析：解决力学和热响应及其耦合问题。

8.准静态分析：使用显式积分方法求解静态和冲压等准静态问题。

Abaqus包含两个主求解器模块—ABAQUS/Standard 和 ABAQUS/Explicit，分别用于处理隐式和显式动力学问题。Standard适合求解静态和低速动力学问题，而Explicit则特别适合于模拟瞬态动力学为主的问题，例如电子产品的跌落、汽车碰撞和穿甲侵彻等。

Abaqus的系统级分析特点在其他分析软件中是独一无二的。它不仅能够进行单一零件的力学和多物理场分析，还能进行系统级的分析和研究。此外，Abaqus还提供了丰富的用户子程序接口，允许用户根据需要编写特殊的本构关系曲线、复杂的载荷和边界条件以及灵活多样的用户单元等。

学习资源

推荐书籍，《abaqus有限元分析常见问题解答》，《abaqus有限元分析实例详解》，官方的Abaqus帮助文件也是很好的，具体可以在软件中去找。

Abaqus/CAE

首先这里的CAE不是computer aided engineering，Abaqus/CAE（Complete Abaqus Environment）是Abaqus软件套件的交互式图形用户界面，它为用户提供了一个直观、统一的操作环境，用于构建模型、提交作业、监控分析过程以及查看结果。Abaqus/CAE是Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit求解器的前后处理模块，它支持用户创建几何模型、导入CAD模型、生成网格、定义材料属性、设置载荷和边界条件、监控作业运行以及进行结果的可视化分析。

abaqus下载安装

Abaqus2024安装教程，按照这个文章下载安装即可。

abaqus基本操作

Abaqus启动

方法1：Win+R打开命令提示符窗口，然后输入Abaqus cae，即可启动abaqus，这个方法只适合找不到图标的情况（bushi），而且你需要设置环境变量，所以一半没什么人用这个方法。

方法2: 99.99%的人会选择这种打开方式，双击软件快捷图标即可。

新建模型

修改界面背景

可以通过一下操作把界面变成白色的背景，软件默认是渐变色。

结果信息的显示与否

计算结果信息字体设置

允许多绘图状态

通过以下设置，可以在结果中看到变形前和变形后的模型图。

单位量纲

软件是没有单位的，需要自己统一协调。

G=9.80665m/s2，因为我们习惯用mm，所以g=9800mm/s2，

视图操作

在“工具”→“选项”→“视图操作”里面可以更改视图操作的习惯，因为我用CATIA用习惯了，所以我改成了CATIA V5。

事前说明

ODB文件

ODB是Abaqus的输出数据库（Output Database）文件，它是有限元分析的核心数据文件，包含了模拟过程中的所有结果。ODB文件用于存储模拟结果，如位移、应力、应变等物理量。通过解锁ODB文件，可以进行数据后处理和可视化，将结果导出到其他软件进行进一步分析。

ODB文件包含模型数据（如网格信息、材料属性、边界条件等）和结果数据（如节点和单元的物理量）。在Abaqus中，ODB文件可以通过Abaqus/CAE界面解锁，也可以使用Python脚本、修改ODB文件属性或通过命令行操作来解锁。

本构关系

材料的本构关系（Constitutive Relationship）描述了材料内部应力状态与应变状态之间的定量关系。简而言之，它定义了材料在受到外力作用时如何响应和变形。本构关系通常以数学方程的形式表达，这些方程反映了材料的力学行为，包括弹性、塑性、蠕变、疲劳、断裂等特性。

线性分析和非线性分析

线性分析是对事物物理本质的一种近似描述，对于绝大多数的问题来说，线性分析是不能解决问题的。非线性问题在日常生活中更为普遍，非线性问题主要有以下两个难点：

对问题的描述很复杂，如材料的非线性性质描述（材料的本构关系难以得到），对非线性过程的描述（接触分离现象）。
方程求解复杂。

线性分析中，结构的刚度矩阵只用计算一次，但是非线性分析中，刚度矩阵是随着变形而改变的，实际上所有的物理结构均为非线性的，线性分析只是一种为了方便的近似计算而已。

非线性问题的来源

材料非线性

大部分金属在应变时都有良好的应力应变关系，但是在应变较大的时候，材料发生屈服，此时材料的响应变成了非线性和不可逆的。

几何非线性

比如一个悬臂梁受到载荷，在挠度较小的时候，可以认为分析是线性的，但是当挠度过大时，载荷和梁就不是垂直关系了。

边界非线性

比如一个悬臂梁，梁的下方有一个挡板，如果施加载荷，梁会发生挠曲，当接触到板的时候，梁的响应会瞬间发生一个很大的变化。

CAE解析

CAE解析需要具备以下三个知识：

材料力学
有限元知识
解析软件的知识

材料力学

材料力学是计算机械部件上发生的应力应变的学科，应力是部件内部单位面积的力，和压力对比起来，压力是部件外部单位面积的力。

像上面这样的简单形状，用材料力学就可以很简单地算出，但是实际上产品的形状都是很复杂的，所以直接能用材料力学算出的问题很少。针对复杂的形状，采用CAE解析是很有效的。

有限元

有限元法是一种解决力学问题的数值方法，将连续体离散成为有限多个单元，通过每个单元的插值函数模拟原连续体。英语叫做Finite Element Method，缩写为FEM。把下面这个物体分割成很多三角形的四面体小块，再用电脑进行计算，通常把小块叫做mesh（网格），网格的好坏会影响解析的结果，因此做解析的时候，理解网格的相关知识很有必要。