零基础如何学习abaqus?

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 1、有限元基本知识

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个单元,通过每个单元的插值函数模拟原连续体的变形场

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ABAQUS提供了丰富的单元库可供用户选择。常用单元有线性单元、二次单元等,杂交单元、非协调单元等。还提供用户自定义单元功能

基本概念 意义
插值函数 通过各节点位移计算单元内的变形场
积分点 数值积分方法,以积分点上应变通过材料刚度矩阵计算单元节点反力等,求得平衡解
线性单元 变形模式为线性
二次单元 变形模式为二次函数
完全积分 积分点为数值积分理论所需全部积分点,可得到基于插值函数假定下的精确解
缩减积分 人为减少积分点数量,以避免剪力闭锁等单元过于刚硬的效应,但得到的结果理论上为非精确解,理论基础并不完备
变形协调 二次单元与一次单元不得混用,否则单元之间出现变形场不连续现象

2、操作流程

多数通用有限元软件的操作流程,一般分为以下几步。ABAQUS CAE操作逻辑与通用有限元软件类似,一般操作可顺应Module中的顺序即可

 

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3、几何建模技巧

PART模块:建立单个部件的几何体。ASSEMBLY模块:将多个部件进行组装,可赋予相互作用(粘接、接触等),也可组装后将多个部件合并成为新部件

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•二维建模流程:

1,绘制平面图(Sketch)

2,修正模型、布尔运算

3,平面分割(便于mesh,也可在mesh模块进行操作)

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提示:sketch模式下,要善于运用dimension、constraint等命令,可大大简化几何建模工作

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•三维建模流程:

1,绘制平面图(Sketch)

2,拉伸、旋转等方式形成实体

3,通过布尔运算、二次拉伸等进行修正

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提示:可分别建立底板、加劲肋、柱子模型,在assembly模块下进行组装并重新merge成一个新的part。对于形状规则的几何体,也可通过多次拉伸进行建模。

4、设置材料性质

ABAQUS中,为几何形体赋予材料属性,含Material和Section两个部分:建立material模型->设定section性质->为section赋予material->为几何体赋予section

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几何模型

常用Section属性

三维实体

均质,复合材料

平面实体

平面应力单元厚度(默认为1)

梁(2D/3D)

梁截面几何形式

三维壳

壳厚度,中面位置,复合材料

梁单元除需设置截面几何形状外,还需指定截面局部坐标系

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5、网格划分与单元选择

对于实体结构,通过合理partition指定structured网格划分方法,尽量选择四边形或六面体单元。对于分析应力集中的弹性问题,可选择二次单元

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几种网格控制方法的比较:圆孔处partition的技巧,使得整个区域可以进行structured网格控制,四边形单元形状规则,较少畸变。三角形单元精度低于尺寸相近的四边形单元

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剪力闭锁:网格过于稀疏,导致单元无法模拟连续体的变形;沙漏模式:缩减积分单元缺少积分点,单元有变形而积分点无应变能

 

6、求解器设置

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Procedure Type   ProcedureType  
Static, General Newton-Raphson法 Dynamic, Explicit 显式动力分析
Static, Riks 弧长法 Buckle 屈曲模态分析
Dynamic, Implicit 隐式动力分析 Frequency 自振模态分析

时间和增量步的关系:在静力分析中,荷载的施加与分析步时长为线性关系,即默认t=0时刻荷载=0,t=1时刻荷载全部施加。若为弹性问题,则只需求解一个整体刚度矩阵,在一个增量步中即可完成计算。若为非线性问题,将整个施加荷载的过程划分为若干个增量步,在每个增量步中进行迭代求解。当某个增量步无法收敛时,ABAQUS默认将增量步长缩减至上一步的1/4(不小于设定的最小值,否则计算失败),若收敛,则增量步长增加至本步的3/2(不大于设定的最大值)

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7、荷载边界条件设置

在静力学问题中,常用边界条件为位移约束、荷载;在动力学问题中,地震荷载常以变化的重力场的方式施加;若为严重非线性问题,建议以位移变化作为荷载

零基础如何学习abaqus?8、后处理及结果提取

ABAQUS的结果输出有场输出(Field Output)和历史输出(HistoryOutput)两大类,均需要在STEP模块下先行定义

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ABAQUS常见的几种文件格式

       在ABAQUS的前、后处理及运算过程中,ABAQUS会产生一系列的文件,了解各文件的作用对于用户熟练使用软件和分析解决问题极为关键,下面介绍常见的几种文件格式:

1..cae文件

cae文件是用户通过ABAQUS/CAE所生成的模型文件,只能通过ABAQUS/CAE打开。其包含了模型几何形状、材料特性、载荷条件、边界条件、网格划分等一系列数据。

2..inp文件

inp是ABAQUS的计算输入文件,又称任务文件,可以用记事本、写字板或Editplus等 文本编辑工具打开。它包含了计算所需的所有信息,可以由ABAQUS/CAE生成,也可以由用户直接编写。

3..odb文件

odb是ABAQUS的计算结果数据库文件。可以由ABAQUS/CAE或ABAQUS/Viewer打开。

4..rpy文件

在ABAQUS/CAE建模过程中,ABAQUS会自动生成abaqus.rpy文件,该文件中包含CAE建模过程中的命令。如果一个目录下已经存在rpy文件,ABAQUS会自动增加一个数字后缀加以区别,如abaqus.rpy.1,abaqus.rpy.2等。

5..log文件

Log文件是ABAQUS的日志文件,包含各模块的起始时间和终止时间信息。可以用记事本、写字板或Editplus等文本编辑工具打开。

6..dat文件

dat文件通常包含了模型数据的检査信息,如边界条件设置有无重叠、网格质量是否满足要求、问题的计算规模,调用的内存大小等。另外,用户也可将计算结果输出到dat文件中。 dat文件可以用记事本、写字板或Editplus等文本编辑工具打开。

7..msg文件

msg文件包含了计算过程中的非常有用的信息,如各分析步的非线性计算收敛标准,各增量步的步长、迭代次数、迭代过程等。通过msg文件,用户可以了解运算中不收敛的因素,可做出相应的调整。该文件可以用记事本、写字板或Editplus等文本编辑工具打开。

8..sta文件

sta文件是状态文件,可以用记事本、写字板或Editplus等文本编辑工具打开。该文件包含各增量步的概要信息,如当前分析步、当前增量步、当前增量步长、迭代次数等。在计算过程中打开该文件可以知道计算进度。

9..stt文件

stt文件是ABAQUS自动生成的临时文件,ABAQUS会对其进行读写操作。计算结束后, 如计算中没有指定重启动输出,stt文件会自动消失。

10..res文件

res是重启动文件,包含了重启动所必需的模型信息。

11..lck文件

Ick文件的存在是为了避免对结果数据库文件进行同时的写操作。当计算结束时或结果数据库文件关闭后,该文件自动消失。一般来说,用户无需理会,但当由于停电等意外因素造成计算非正常终止之后,若需重新提交运算,需将该文件手工删除。

 

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