ABAQUS模型处理技巧

abaqus模型的处理技巧

唐彩明https://www.wendangku.net/doc/9e10449474.html,/u/2242328033 2011-09-24 15:59:27

abaqus的多图层绘图

abaqus的cae默认一个视区仅仅绘出一个图形，譬如contor图，变形图，x-y曲线图等，其实在abaqus里面存在一个类似于origin里面的图层的概念，对于每个当前视区里面的图形都可以建立一个图层，并且可以将多个图层合并在一个图形里面，称之为Overlay Plot，譬如你可以在同一副图中，左边绘出contor图，右边绘出x-y图等等，并且在abaqus 里面的操作也是很简单的。

1.首先进入可视化模块，当然要先打开你的模型数据文件(.odb)

2.第一步要先创建好你的图形，譬如变形图等等

3.进入view里面的overlay plot，点击creat，创建一个图层，现在在viewport layer 里出现了你创建的图层了

4.注意你创建的图层，可以看到在visible 下面有个选择的标记，表示在视区里面你的图层是否可见，和autocad里面是一样，取消则不可见current表示是否是当前图层，有些操作只能对当前图层操作有效，同cad name是你建立图层的名称，其他的属性值和你的模型数据库及图形的类型有关，一般不能改动的。

5.重复2-4步就可以创建多个图层了

6.创建好之后就可以选择plot/apply，则在视区显示出所有的可见的图层

子结构的概述

1.什么是子结构

子结构也叫超单元的(两者还是有点区别的，文后会谈到)，子结构并不是abaqus里面的新东东，而是有限元里面的一个概念，所谓子结构就是将一组单元组合为一个单元(称为超单元)，注意是一个单元，这个单元和你用的其他任何一种类型的单元一样使用。

2.为什么要用子结构

使用子结构并不是为了好玩，凡是建过大型有限元模型的兄弟们都可能碰到过计算一个问题要花几个小时，一两天甚至由于单元太多无法求解的情况，子结构正是针对这类问题的一种解决方法，所以子结构肯定是对一个大型的有限元模型的，譬如在求解非线性问题的时候，因为对于一个非线性问题，系统往往经过多次迭代，每次这个系统的刚度矩阵都会被重新计算，而一般来说一个大型问题往往有很大一部分的变形是很小的，把这部分作为一个子结构，其刚度矩阵仅要计算一次，大大节约了计算时间。

3.哪些情况可以使用子结构

前面提到的非线性问题，包括了很小变形的或者线弹性部分可以使用子结构，特别是当模型中有很多相同的部分时，提到的最多的一个例子就是桌子的四条腿，四条腿作为子结构(因为基本时弹性变形)可以包括了很多的实体单元，可以大大提高效率再一个就是问题确实太大，只有采用子结构将问题分成很多块，计算出结果后再次采用子结构分块计算，一直到能对每块单独计算为止。

4.abaqus中子结构的特点及要注意的问题

子结构是一组单元的集合，但是在子结构中仅仅只有你指定的那些节点的自由度会保留下来而其他节点的自由度都被消除了，其他的节点均是通过线性插值的方式获得求解;

子结构是通过你指定的节点与其他的单元建立联系的;在abaqus的6.4版本中只有子结构这个概念没有超单元了，其区别就是子结构可以求得单元内部准确的解而超单元不行;当你定义子结构的时候不要包含太多的单元，因为单元的刚度矩阵集成的时候会花掉太多的时间，可以用更多的含有较少单元的子结构代替。

5.在abaqus中子结构的用法

一般包括如下部分，首先你要利用substructure generate和retained nodal dofs

定义一个子结构，然后你可以定义子结构的内部荷载，边界条件一旦你已经定义了子结构以后你就可以象利用一般的单元一样使用子结构了，譬如输出请求等等。因为内容太多只能另外的文章再述了，大家也可以直接看看手册，要注意的是，abaquscae是不支持子结构的。如何在不同的分析步改变材料的参数

我所了解的大概有三种不同的方法：

1.最强大的当然是采用umat的方式，不过需要有深厚的有限元基础，一般人不推荐使用

2.采用场变量，不过功能相对简单

3.采用abaqus的import命令将前面分析的结果传递到新的分析之中

这里介绍下第二种方法

*什么是场变量

所谓场变量，我的理解就是一个环境变量，它建立了一个与材料参数之间的中介，虽然不能直接指定材料参数在不同的分析步具有不同的值，但是通过场变量，间接的达到了目的。

*怎样使用场变量

其实场变量用的较多的实在热力学和流体力学的分析种，这里介绍的仅仅是在固体力学中的用法

1.定义场变量

*你可以在initial中指定场变量的值，格式如下

initial conditions，type＝field，variable＝n（场变量的编号）

Set－1（你定义的结点集），1.0（场变量的值）

场变量是通过编号来识别的，一次只能定义一个场变量

*你也可以直接在分析步中指定场变量的值，格式如下

*field, variable="1"

Set-1,1

当然也可以同时使用initial和field，当你指定的场变量改变时，默认材料的参数是在增量步间线性变化的。

2.建立材料参数和场变量之间的联系

如果你用cae，在prop模块里面的材料参数一般都有Number of field variables，场变量都是从1开始的，你也可以选择多个场变量。填入场变量的值和材料参数间的关系，譬如

杨是模量泊松比 field1

200.E9, 0.3, 1.

180.E9, 0.3, 2.

如果你用的是命令格式，则在inp文件里面键入：

*ELASTIC, DEPENDENCIES="1"

200.E9, 0.3, , 1.

180.E9, 0.3, , 2.

第四个参数表示场变量的值

3.注意

场变量在不同分析步中的值有你在不同的分析步中指定，如果没有指定，材料参数默认微是场变量1的值，例如

*STEP，name=step1

*STATIC......

*FIELD, VARIABLE="1"

NALL, 1.

*END STEP

*STEP，name=step2

*STATIC......

*FIELD, VARIABLE="1"

NALL, 2.

*END STEP

cae步支持场变量，所以你必须自己更改inp文件

4.技巧

如果材料的参数变化比较复杂，一般是利用副职曲线来定义场变量值的变化，

*FIELD, VARIABLE="1"，amplitude＝？？？

对幅值曲线步清楚的自己可以看手册

模型的重启动分析－restart

按理说restart不应该算是一个分析的技巧，而是一个常识，不过呢可能有很多朋友没有建过大型模型导致restart也用的较少，所以也介绍下。

1.什么是restart

你的job可能包含多个step，可是如果你的模型很大，可能会有这样一种情况，当你

花了几天几夜，终于分析好的时候，你发现the first step的边界条件设置的有问题，这对于你真是晴天霹雳，于是你只好重新来过，可是第二天你发现你的电脑restart，这时的你可能只能问上帝了，how can i do?

*restart,就是将一个复杂的模型分析过程分成很多的阶段，甚至是一个increatment step一个阶段，你可以对每个阶段的结果进行检验，然后进入下一个阶段进行分析。

2.重启动需要那些文件

对于standard来说，.res，.mdl,.stt,.prt,.odb,这些文件是用于重启动的，explict 是.abq,.stt,.prt,.odb.

3.如何在一个分析中设置重启动来生成以上文件。

这里只介绍下在standard的用法，其实很简单?

inp文件里面加入*RESTART, WRITE, FREQUENCY="N就可以了"

cae默认加入了重启选项，不过可以在step－>output->restart request里面设置输出的

频率，也就是frequency。

*技巧：因为res文件包含了模型的几乎全部信息，所以非常大，你可以设置overlay

参数使后面的数据覆盖吊前面的数据，不过restart的话你也只能从最后一个增量步开始

4.如何重启

你要指定一个重启点，inp文件里面加上*RESTART, READ, STEP="step",

INC="increment就可以了cae中更简单"，首先在model－>edit attribute里面选择restart，指定前面分析的job名和你想重启动的开始分析步和增量步就可以了，然后在job里面指定重新创建的工作类型，restart，that's all.

5.注意

重启动不能改变你的原始分析中的任何参数，也就是说，你的启动点的模型必须和原始分析中的模型完全一致的，所以不要企图采用restart的方法来改变边界条件，材料参数或者网格的密度等等。这些需要另外的技巧来实现。

ABAQUS 的材料行为模式

弹性材料：

Linear elasticity （线弹性）

No compression or tension elasticity （无压缩或位伸弹性材料，即单力性材料）Plane stress orthotropic failure （平面应力单元）

Porous elasticity （多孔弹性）

Hypoelasticity （亚弹性）

Hyperelasticity （超弹性）

Foam elasticity （泡沫单元）

Viscoelasticity （粘弹性）

非弹性材料

Classical metal plasticity （塑性）

Metals subjected to cyclic loading （受周期荷载金属单元）

Rate-dependent yield（率相关屈服单元）

Creep and Swelling （蠕变）

Anisotropic yield and creep （各向异性）

Porous metal plasticity (多孔塑性)

Deformation plasticity （塑变单元）

Granular materials or polymers （粒状材料或复合材料）

Clay plasticity （粘土塑性）

Crushable foam plasticity （可压泡沫塑性）

Jointed material （？……）

Concrete （混凝土）

二．有限元理论

（一）关于应力应变

金属的工程应力（未变形单位面积上的力）称为名义应力，与之相对应的为名义应变（每单位未变形长度的伸长）。 ----名义应力 -----名义应变

在只考虑的情况下，拉伸和压缩应变是相同的，即：

，其中l是当前长度，是原始长度，为真实应变或对数应变。与真实应变对应的真实应力：，F为材料受力，A是当前面积。

在ABAQUS中必须用真实应力和真实应变定义塑性.ABAQUS需要这些值并对应地在输入文件中解释这些数据。

然而，大多数实验数据常常是用名义应力和名义应变值给出的。这时，必须应用公式将塑性材料的名义应力（变）转为真实应力（变）。

考虑塑性变形的不可压缩性，真实应力与名义应力间的关系为：

，

当前面积与原始面积的关系为：

将A的定义代入到真实应力的定义式中，得到：

其中也可以写为。

这样就给出了真实应力和名义应力、名义应变之间的关系：

真实应变和名义应变间的关系很少用到，名义应变推导如下：

上式各加1，然后求自然对数，就得到了二者的关系：

ABAQUS中的*PLASTIC选项定义了大部分金属的后屈服特性。ABAQUS用连接给定数据点的一系列直线来逼近材料光滑的应力－应变曲线。可以用任意多的数据点来逼近实际的材料性质;所以，有可能非常逼真地模拟材料的真实性质。在*PLASTIC选项中的数据将材料的真实屈服应力定义为真实塑性应变的函数。选项的第一个数据定义材料的初始屈服应力，因此，塑性应变值应该为零。

在用来定义塑性性能的材料实验数据中，提供的应变不仅包含材料的塑性应变，而是包括材料的总体应变。所以必须将总体应变分解为弹性和塑性应变分量。弹性应变等于真实应力与杨氏模量的比值，从总体应变中减去弹性应变，就得到了塑性应变，其关系为：

其中是真实塑性应变，是总体真实应变，是真实弹性应变。

总体应变分解为弹性与塑性应变分量

实验数据转换为ABAQUS输入数据的示例

下图中的应力应变曲线可以作为一个例子，用来示范如何将定义材料塑性特性的实验特性的实验数据转换为ABAQUS适用的输入格式。名义应力－应变曲线上的6个点将成为*PLASTIC 选项中的数据。

第一步是用公式将名义应力和名义应变转化为真实应力和应变。一旦得到这些值，就可以用公式不确定与屈服应力相关联的塑性应变。下面给出转换后的数据。在小应变时，真实应变和名义应变间的差别很小，而在大应变时，二者间的就会有明显的差别;因此，如果模拟的应变比较大，就一定要向abaqus提供正确的应力－应变数据。定义这种材料的输入数据格式在图中给出。

（二）. 对于受力的大小,受力的方式,还有本构方程参数的选择对于模型是否收敛影响很大.

泊松比的影响：材料的泊松比的大小对于网格的扰动影响很大，在foam中，由于其泊松比是0，所以它对于单元的扰动不是很大。所以在考虑到经常出现单元节点被翻转过来的现象，可以调整泊松比的大小。

REMESH：对于creep的，特别是材料呈现非线性的状态下，变形很大，就有必要对其进行重新划分网格，用map solution来对其旧网格进行映射。这就要决定何时进行重新划分网格，这个就要看应变的增长幅度了，通过观察网格外形的变化曲线来决定是否要进行重新划分区域。

接触表面的remesh时，网格类型，单元数目等必须和原有的mesh保持一致，这个对于contact的计算十分重要。但是对于刚体表面的remesh没有这个必要的，单元数目可以减少，网格可以粗化，但是对于非刚体，一般将网格进行细化。

对于NIGEOM（非线性）：

the load must be applied gradually. We apply the load gradually by dividing the step into increments。

Omit this parameter or set NLGEOM=NO to perform a geometrically linear analysis during the current step. Include this parameter or set NLGEOM=YES to indicate that geometric nonlinearity should be accounted for during the step (stress analysis and fully coupled thermal-stress analysis only). Once the NLGEOM option has been switched on, it will be active during all subsequent steps in the analysis.

几何非线性是与分析过程中模型的几何改变想联系的，几何非线性发生在位移的大小影响到了结构响应的情况，可能由于是大绕度后者是转动；突然的翻转；初应力或载荷硬化。

塑性分析中的注意问题：对于大应变，真实应变和名义应变之间的差值就会很大，所以在给abaqus提供应力－应变数据时，一定要注意正确的给予赋值，在小应变的情况下，真实应变和名义应变之间的差别很小，不是很重要。

对于单元的选择：在ABAQUS中存在一类杂交的单元族，还有一类缩减的单元存在，这些用于模拟超弹性材料的完全不可压缩特性的。但是线性减缩积分单元由于存在所谓的沙漏（hourglass）的数值问题而过于柔软，所以似使得网格容易被扭曲，因而在小冲孔的蠕变模拟中会出现error，因此最好选用其它的单元做分析，当然也可以加hourglass进行补充。数学描述和积分类型对实体单元的准确性都能产生显著的影响。

对于大应变的扭曲的模拟（大变形分析）最好选用细网格划分的线性减缩积分单元

（CAX4R,CPE4R,CPS4R,C3D8R等）。

对于接触问题，采用线性减缩积分单元或者非协调单元，在模型中选用非协调单元可以使得网格的扭曲减小到最小。

单元性质：*solid section对于三维和轴对称单元不需要附加任何几何信息的，节点的坐标已经能够完整的定义单元的几何形状。而平面应力和平面应变单元则必须在数据行指定单元的厚度。

数值奇异性：在没有边界的时候，在模型上因为有限的计算精度，讲存在很小的非平衡力，如果模型应用于经理模型而没有边界条件（只有作用力），这个非平衡力就会引起模型发生无限的刚体运动。这个刚体的运动在数学上被称为数值的奇异性。当abaqus在模拟时检验出数值奇异性的时候，会将节点等问题信息打出来。一般模拟结果有奇异性时不可信的，必须要加约束。

后处理：对于一些输出的类型的转化，含义具体可以见CAE26－10

其实对于应力,还有V值的大小的变化,主要还是调起始的时间的步长,这个其实步长可能要取到1e-20,杨镇的曲线,他的起始步长就需要很小的(我用了0.00000000000001),但是不加损伤,后来步长增加很快的,没有什么东西了

三、CAE点滴

１．在建模作基面（草绘）时，Approximate size的大小对方便地进行平面绘图很有意义。一般取欲画尺寸的１２５％。

２．当草绘时，作任一平面图形（一般是闭合的）其边界可以从任意地方开始，但好的起点终点对以后分网很有用处，一般地，起点、终点取习惯上的顶点、圆弧零度位置等特殊位置处，这样网格质量较高。

３． ABAQUS/CAE建模思想与proe等专业CAD软件相似，都是特征建模，即：通过平面产生的基面以拉伸、旋转、扫掠等生成体。

４．作为feature的一种，草绘中对某些关键形状标以尺寸对以后方便的对part进行修改很有用。

５．建模过程中，合理有效的用好基准Datum（面、轴、点）对建立复杂的part有用！６． Part可进行copy，copy的结果是将原part的所有特性（此前已指定）全部继承下来，可以通过delete其中的一些feature来形成新的part，在delete时，某一feature如果前后相关，则与之相关的都将被delete（如:在基准面内做的feature，则删除基准时此feature也被删除），一旦delete将不能恢复，但如果只是想暂时“不见它”，可以从tool 中suppress它。

７．关于坐标系的问题：在part模块中使用的都是局部坐标系，而模型需要在assembly 模块中进行全局定位（此中为整体坐标系）。（这对于只有一个part的模型来说没什么问题，但多个part的模型需要用constrain来进行整合），第一个进入assembly中的part 的坐标系被默认为整体坐标系。

８．刚性曲面的建立，其材料、约束等性质需要通过施加在一个刚性参考点上才能得以实现。

９．在assembly中，为防止第二个instance在建立进在视图中与第一个相叠，通常在创建第二个时打开Auto-offset from other instances选项。

本人学习abaqus五年的经验总结-让你比做例子快十倍

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（native part）和网格部件（orphan mesh part）。 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→Create Mesh Part。 [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（general analysis 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（linear perturbation step）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。 —Modal dynamics: 瞬时模态动态分析。 —Random response: 随机响应分析。 —Response spectrum: 反应谱分析。 —Steady-state dynamics: 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→Adaptive Mesh Domain 和Other→Adaptive Mesh Controls 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Load Case 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。

abaqus复合材料

复合材料不只是几种材料的混合物。它具有普通材料所没有的一些特性。它在潮湿和高温环境，冲击，电化学腐蚀，雷电和电磁屏蔽环境中具有与普通材料不同的特性。 复合材料的结构形式包括层压板，三明治结构，微模型，编织预成型件等。 复合材料的结构和材料具有同一性，并且可以在结构形成时同时确定材料分布。它的性能与制造过程密切相关，但是制造过程很复杂。由于复合结构不同层的材料特性不同，复合结构在复杂载荷作用下的破坏模式和破坏准则是多种多样的。 在ABAQUS中，复合材料的分析方法如下 1，造型 它的结构形式决定了它的建模方法，并且可以使用基于连续体的壳单元和常规壳单元。复合材料被广泛使用，但是复合材料的建模是一个困难。铺设复杂的结构光需要一个月 2，材料

使用薄片类型（层材料）建立材料参数。材料参数可以工程参数的形式给出，或者材料强度数据可以通过子选项给出。这种材料仅使用平面应力问题。 ABAQUS可以通过两种方式定义层压板：复合截面定义和复合层压板定义 复合截面定义对每个区域使用相同的图层属性。这样，我们只需要建立壳体组合即可将截面属性分配给二维（在网格中定义的常规壳体元素）或三维（三维的大小应与壳体中给定的厚度一致）。基于网格中定义的连续体的壳单元） ABAQUS复合材料分析方法介绍 复合叠加定义是由复合布局管理器定义的，它主要用于在模型的不同区域中构造不同的层。因此，应在定义之前对区域进行划分，并且应将不同的层分配给不同的区域。可以根据常规外壳的元素和属性进行定义。 传统的壳单元定义了每个层的厚度，并将其分配给二维模型。应该给基于连续体的壳单元或实体单元提供3D模型（厚度是相对于单元长度的系数，因此厚度方向可以分为一层单元）。

ABAQUS实例分析(可编辑修改word版)

《现代机械设计方法》课程结业论文 （ 2011 级） 题目：ABAQUS 实例分析 学生姓名XXXX 学号XXXXX 专业机械工程 学院名称机电工程与自动化学院 指导老师XX 2013 年 5 月8 日

目录 第一章Abaqus 简介 (1) 一、Abaqus 总体介绍 (1) 二、Abaqus 基本使用方法 (2) 1.2.1Abaqus 分析步骤 (2) 1.2.2Abaqus/CAE 界面 (3) 1.2.3Abaqus/CAE 的功能模块 (3) 第二章基于Abaqus 的通孔端盖分析实例 (4) 一、工作任务的明确 (4) 二、具体步骤 (4) 2.2.1启动Abaqus/CAE (4) 2.2.2导入零件 (5) 2.2.3创建材料和截面属性 (6) 2.2.4定义装配件 (7) 2.2.5定义接触和绑定约束（tie） (10) 2.2.6定义分析步 (14) 2.2.7划分网格 (15) 2.2.8施加载荷 (19) 2.2.9定义边界条件 (20) 2.2.10提交分析作业 (21) 2.2.11后处理 (22) 第三章课程学习心得与作业体会 (23)

第一章： Abaqus 简介 一、 Abaqus 总体介绍 Abaqus 是功能强大的有限元分析软件，可以分析复杂的固体力学和结构力学系统，模拟非常庞大的模型，处理高度非线性问题。Abaqus 不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析，同时还可以完成系统级的分析和研究。 Abaqus 使用起来十分简便，可以很容易的为复杂问题建立模型。Abaqus 具备十分丰富的单元库，可以模拟任意几何形状，其丰富的材料模型库可以模拟大多数典型工程材料的性能，包括金属、橡胶、聚合物、复合材料、钢筋混泥土、可压缩的弹性泡沫以及地质材料（例如土壤、岩石）等。 Abaqus 主要具有以下分析功能： 1.静态应力/位移分析 2.动态分析 3.非线性动态应力/位移分析 4.粘弹性/粘塑性响应分析 5.热传导分析 6.退火成形过程分析 7.质量扩散分析 8.准静态分析 9.耦合分析 10.海洋工程结构分析 11.瞬态温度/位移耦合分析 12.疲劳分析 13.水下冲击分析 14.设计灵敏度分析 二、 Abaqus 基本使用方法 1.2.1Abaqus 分析步骤 有限元分析包括以下三个步骤： 1.前处理（Abaqus/CAE）:在前期处理阶段需要定义物理问题的模型，并生 成一个 Abaqus 输入文件。提交给 Abaqus/Standard 或 Abaqus/Explicit。 2.分析计算（Abaqus/Standard 或 Abaqus/Explicit）:在分析计算阶段， 使用 Abaqus/Standard 或Abaqus/Explicit 求解输入文件中所定义的

ABAQUS_材料本构模型与编程

材料本构模型及编程-ABAQUS-UMAT 材料本构模型及编程实现：简介 1、什么时候用用户定义材料（User-defined material, UMAT）？ 很简单，当ABAQUS没有提供我们需要的材料模型时。所以，在决定自己定义一种新的材料模型之前，最好对ABAQUS已经提供的模型心中有数，并且尽量使用现有的模型，因为这些模型已经经过详细的验证，并被广泛接受。 2、好学吗？需要哪些基础知识？ 先看一下ABAQUS手册（ABAQUS Analysis User's Manual）里的一段话： Warning: The use of this option generally requires considerable expertise. The user is cautioned that the imple mentation of any realistic constitutive model requires extensive development and testing. Initial testing on a s ingle element model with prescribed traction loading is strongly recommended. 但这并不意味着非力学专业，或者力学基础知识不很丰富者就只能望洋兴叹，因为我们的任务不是开发一套完整的有限元软件，而只是提供一个描述材料力学性能的本构方程（Constitutive equation）而已。当然，最基本的一些概念和知识还是要具备的，比如 应力(stress),应变（strain）及其分量；volumetric part和deviatoric part；模量（modulus）、泊松比(Poisson’s ratio)、拉美常数(Lame constant)；矩阵的加减乘除甚至求逆；还有一些高等数学知识如积分、微分等。 3、UMAT的基本任务？ 我们知道，有限元计算（增量方法）的基本问题是： 已知第n步的结果（应力，应变等），；然后给出一个应变增量, 计算新的应力。UMAT要完成这一计算，并要计算Jacobian矩阵DDSDDE(I,J) =。是应力增量矩阵（张量或许更合适），是应变增量矩阵。DDSDDE(I,J) 定义了第J个应变分量的微小变化对第I 个应力分量带来的变化。该矩阵只影响收敛速度，不影响计算结果的准确性（当然，不收敛自然得不到结果）。 4、怎样建立自己的材料模型？ 本构方程就是描述材料应力应变（增量）关系的数学公式，不是凭空想象出来的，而是根据实验结果作出的合理归纳。比如对弹性材料，实验发现应力和应变同步线性增长，所以用一个简单的数学公式描述。为了解释弹塑性材料的实验现象，又提出了一些弹塑性模型，并用数学公式表示出来。 对各向同性材料（Isotropic material）,经常采用的办法是先研究材料单向应力-应变规律（如单向拉伸、压缩试验），并用一数学公式加以描述，然后把讲该规律推广到各应力分量。这叫做“泛化“(generalization)。 5、一个完整的例子及解释 下面这个UMAT取自ABAQUS手册，是一个用于大变形下的弹塑性材料模型。希望我的注释能帮助初学者理解。需要了解J2理论。SUBROUTINE UMAT(STRESS,STATEV,DDSDDE,SSE,SPD,SCD,RPL,DDSDDT, 1 DRPLDE,DRPLDT,STRAN,DSTRAN,TIME,DTIME,TEMP,DTEMP,PREDEF,DPRED, 2 CMNAME,NDI,NSHR,NTENS,NSTATV,PROPS,NPROPS,COORDS,DROT, 3 PNEWDT,CELENT,DFGRD0,DFGRD1,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,KSTEP,KINC) STRESS--应力矩阵，在增量步的开始，保存并作为已知量传入UMAT ；在增量步的结束应该保存更新的应力； STRAN--当前应变，已知。 DSTRAN—应变增量，已知。 STATEV--状态变量矩阵，用来保存用户自己定义的一些变量，如累计塑性应变，粘弹性应变等等。增量步开始时作为已知量传入，增量步结束应该更新； DDSDDE=。需要更新 DTIME—时间增量dt。已知。 NDI—正应力、应变个数,对三维问题、轴对称问题自然是3（11,22,33），平面问题是2(11,22)；已知。 NSHR —剪应力、应变个数，三维问题时3(12,13,23)，轴对称问题是1(12)；已知。

abaqus材料子程序

各向同性材料损伤本构模型 SUBROUTINE UMAT(STRESS,STATEV,DDSDDE,SSE,SPD,SCD, + RPL,DDSDDT,DRPLDE,DRPLDT, + STRAN,DSTRAN,TIME,DTIME,TEMP,DTEMP,PREDEF,DPRED,CMNAME, + NDI,NSHR,NTENS,NSTATV,PROPS,NPROPS,COORDS,DROT,PNEWDT, + CELENT,DFGRD0,DFGRD1,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,KSTEP,KINC) INCLUDE 'ABA_PARAM.INC' CHARACTER*80 CMNAME DIMENSION STRESS(NTENS),STATEV(NSTATV), + DDSDDE(NTENS,NTENS),DDSDDT(NTENS), + DRPLDE(NTENS),STRAN(NTENS),DSTRAN(NTENS), + TIME(2),PREDEF(1),DPRED(1),PROPS(NPROPS), + COORDS(3),DROT(3,3),DFGRD0(3,3),DFGRD1(3,3) DIMENSION STRANT(6),TSTRANT(4),PT(1) DIMENSION OLD_STRESS(6) DIMENSION DOLD_STRESS(6),D_STRESS(6) DIMENSION C(6,6),CD(6,6),DSTRESS(6),BSTRESS(6),ROOT(3), + DFMNDE(6),DDMDE(6),DCDDM(6,6),ATEMP1(6), ATEMP2(6) PARAMETER (ZERO=0.D0,ONE=1.D0,TWO=2.D0,FOUR=4.D0,HALF = 0.5D0) C start C IF (NPROPS.LT.2) THEN C WRITE(7,*) '** ERROR: UMAT REQUIRES *NPROPS=2' C STOP C EN D IF E11 =PROPS(1) V12 =PROPS(2) G12 =PROPS(1)/TWO/(ONE+PROPS(2)) C Critical values of stresses XT=PROPS(3) XC=PROPS(4) XS=PROPS(5) GX=PROPS(6) !Fracture energy in matrix ETA=0.001 C Current strain DO I = 1, NTENS STRANT(I) = STRAN(I) + DSTRAN(I) END DO C Stiffness DO I = 1, 6 DO J = 1, 6 C(I,J)=ZERO END DO END DO ATEMP = (1+V12)*(1-TWO*V12) C(1,1) = E11*(1-V12)/ATEMP C(2,2) = E11*(1-V12)/ATEMP C(3,3) = E11*(1-V12)/ATEMP C(1,2) = E11*V12/ATEMP

ABAQUS材料库_POLARIS基础材料库

ABAQUS材料库_POLARIS基础材料库 【壹讲壹插件】作者：星辰-北极星 第一部分：基础材料库说明 1.1概要 ABAQUS拥有强大的非线性处理能力，但是不提供材料库，每次都需要去查找、并重复输入，大大降低了工作效率，考虑到这一点，ABAQUS提供了材料库接口，以*.lib文件形式进行存储。 POLARIS_MAT_BASE是星辰-北极星团队开发的一款基础材料库插件，共包含318种材料，主要涉及材料密度、弹性模量、塑性、热膨胀系数、比热、热传导率。参数由网络资源转换而来，避免不了可能存在的错误，还请查证后使用。如您发现错误，请及时提醒作者，避免错误进一步传播。 1.2 ABAQUS材料库使用 打开软件后，进入Property模块，左侧将增加ABAQUS材料库使用界面，如下图所示：

1.3 POLARIS基础材料库 1.3.1 POLARIS_MAT_BASE基础材料库下载 网盘地址：https://www.wendangku.net/doc/9e10449474.html,/s/1jIDAoAi 1.3.2 文件说明 压缩包共包含两个lib文件，分布为：POLARIS_MAT_BASE_SI_m.lib和POLARIS_MAT_BASE_SI_mm.lib，分别表示国际_米制（Kg-m-s）和（T-mm-s）两种单位制的材料，相互之间的转换关系请查看：《有限元的单位》。 1.3.3 材料库安装 解压下载的压缩包后，将lib文件放置到%homepath%\abaqus_plugins 重新打开软件，即可在ABAQUS材料库下调用。 1.4 材料库命名法则 1、材料库名称为： POLARIS_MAT_BASE_SI_m.lib和 POLARIS_MAT_BASE_SI_mm.lib，分布为 国际_米制（Kg-m-s）和（T-mm-s）两种单 位制的材料库； 2、大类为英文标题，括号内为汉语拼 音； 3、材料名称由三部分组成： 单位制+参数类型+材料名称； 4、参数类型由六位有效数字组成，前 到后六位分别表示：密度-弹性参数-塑性参 数-热膨胀系数-热传导系数-比热；其中1 表示包含某种材料属性，0表示不包含某种 材料属性，3表示塑性包含强化部分；

ABAQUS-材料本构模型及编程(完整资料).doc

【最新整理，下载后即可编辑】 材料本构模型及编程-ABAQUS-UMAT 材料本构模型及编程实现：简介 1、什么时候用用户定义材料（User-defined material, UMAT）？ 很简单，当ABAQUS没有提供我们需要的材料模型时。所以，在决定自己定义一种新的材料模型之前，最好对ABAQUS已经提供的模型心中有数，并且尽量使用现有的模型，因为这些模型已经经过详细的验证，并被广泛接受。 2、好学吗？需要哪些基础知识？ 先看一下ABAQUS手册（ABAQUS Analysis User's Manual）里的一段话： Warning: The use of this option generally requires considerable experti se. The user is cautioned that the implementation of any realistic consti tutive model requires extensive development and testing. Initial testing on a single element model with prescribed traction loading is strongly r ecommended. 但这并不意味着非力学专业，或者力学基础知识不很丰富者就只能望洋兴叹，因为我们的任务不是开发一套完整的有限元软件，而只是提供一个描述材料力学性能的本构方程 （Constitutive equation）而已。当然，最基本的一些概念和知识 还是要具备的，比如 应力(stress),应变（strain）及其分量； volumetric part和deviatoric part；模量（modulus）、泊松比(Poisson’s ratio)、拉美常数(Lame constant)；矩阵的加减乘除甚至求逆；还有一些高等数学知识如积分、微分等。 3、UMAT的基本任务？ 我们知道，有限元计算（增量方法）的基本问题是： 已知第n步的结果（应力，应变等），；然后给出一个应变增量, 计算新的应力。 UMAT要完成这一计算，并要计算Jacobian 矩阵DDSDDE(I,J) =。是应力增量矩阵（张量或许更合适），是应变增量矩阵。DDSDDE(I,J) 定义了第J个应变分量的微小变化

Abaqus材料用户子程序UMAT基础知识及手册例子完整解释

1、为何需要使用用户材料子程序（User-Defined Material, UMAT ）？ 很简单，当ABAQUS 没有提供我们需要的材料模型时。所以，在决定自己定义一种新的材料模型之前，最好对ABAQUS 已经提供的模型心中有数，并且尽量使用现有的模型，因为这些模型已经经过详细的验证，并被广泛接受。 UMAT 子程序具有强大的功能，使用UMAT 子程序： (1)可以定义材料的本构关系，使用ABAQUS 材料库中没有包含的材料进行计算，扩充程序功能。 (2) 几乎可以用于力学行为分析的任何分析过程，几乎可以把用户材料属性赋予ABAQU S 中的任何单元。 (3) 必须在UMAT 中提供材料本构模型的雅可比（Jacobian ）矩阵，即应力增量对应变增量的变化率。 (4) 可以和用户子程序“USDFLD ”联合使用，通过“USDFLD ”重新定义单元每一物质点上传递到UMAT 中场变量的数值。 2、需要哪些基础知识？ 先看一下ABAQUS 手册（ABAQUS Analysis User's Manual ）里的一段话： Warning: The use of this option generally requires considerable expertise(一定的专业知识). The user is cautioned that the implementation （实现） of any realistic constitutive （基本） model requires extensive （广泛的） development and testing. Initial testing on a single eleme nt model with prescribed traction loading （指定拉伸载荷） is strongly recommended. 但这并不意味着非力学专业，或者力学基础知识不很丰富者就只能望洋兴叹，因为我们的任务不是开发一套完整的有限元软件，而只是提供一个描述材料力学性能的本构方程（Constitutive equation ）而已。当然，最基本的一些概念和知识还是要具备的，比如： 应力(stress),应变（strain ）及其分量； volumetric part 和deviatoric part ；模量（modul us ）、泊松比(Poisson’s ratio)、拉梅常数(Lame constant)；矩阵的加减乘除甚至求逆；还有一些高等数学知识如积分、微分等。 3、UMAT 的基本任务？ 我们知道，有限元计算（增量方法）的基本问题是： 已知第n 步的结果（应力，应变等）n σ，n ε，然后给出一个应变增量1+n d ε，计算新的应力1+n σ。UMAT 要完成这一计算，并要计算Jacobian 矩阵DDSDDE(I,J) =εσΔ?Δ?/。σΔ是应力增量矩阵（张量或许更合适），εΔ是应变增量矩阵。DDSDDE(I,J) 定义了第J 个应变分量的微小变化对

abaqus经典算例

ABAQUS/CAE典型例题 我们将通过ABAQUS/CAE完成上面模型图的建模及分析过程。 首先我们创建几何体 一、创建基本特征： 1、首先运行ABAQUS/CAE，在出现的对话框内 选择Create Model Database。 2、从Module列表中选择Part，进入Part模块 3、选择Part→Create来创建一个新的部件。在 提示区域会出现这样一个信息。 4、CAE弹出一个如右图的对话框。将这个部件 命名为Hinge-hole，确认Modeling Space、Type和Base Feature的选项如右图。 5、输入0.3作为Approximate size的值。点击 Continue。ABAQUS/CAE初始化草图，并显示格子。 ６、在工具栏选择Create Lines: Rectangle(4 Lines) ，在提示栏出现如下的提示后，输入（0.02,0.02）和 （-0.02,-0.02），然后点击３键鼠标的中键（或滚珠）。 ７、在提示框点击OK按钮。CAE弹出 Edit Basic Extrusion对话框。 ８、输入0.04作为Depth的数值，点击 OK按钮。 二、在基本特征上加个轮缘 １、在主菜单上选择Shape→Solid→Extrude。 ２、选择六面体的前表面，点击左键。 ３、选择如下图所示的边，点击左键。

４、如右上图那样利用图标创建三条线段。 ５、在工具栏中选择Create Arc: Center and 2 Endpoints ６、移动鼠标到(0.04,0.0)，圆心，点击左键，然后将鼠标移到(0.04,0.02)再次点击鼠标左键，从已画好区域的外面将鼠标移到(0.04,-0.02)，这时你可以看到在这两个点之间出现一个半圆，点击左键完成这个半圆。 ７、在工具栏选择Create Circle: Center and Perimeter ８、将鼠标移动到(0.04,0.0)点击左键，然后将鼠标移动到(0.05,0.0)点击左键。 ９、从主菜单选择Add→Dimension→Radial，为刚完成的圆标注尺寸。 10、选择工具栏的Edit Dimension Value图标 11、选择圆的尺寸(0.01)点击左键，在提示栏输入0.012，按回车。再次点击Edit Dimension Value，退出该操 作。 12、点击提示栏上的Done按钮。 13、在CAE弹出的Edit Extrusion对话框内输入0.02作为深度的值。CAE以一个箭头表示拉伸的方向，点击Clip可改变这个方向。点击OK，完成操作。 三、创建润滑孔 １、进入Sketch模块，从主菜单选择Sketch→Create， 命名为Hole，设置0.2为Approximate Size的值，点击Continue。 ２、创建一个圆心在(0,0)，半径为0.003的圆，然后点击 Done，完成这一步骤。 ３、回到Part模块，在Part下拉菜单中选择Hinge-hole。 ４、在主菜单中选择Tools→Datum，按右图所示选择对 话框内的选项，点击Apply。 ５、选择轮缘上的一条边，见下图，参数的值是从0到１， 如果，箭头和图中所示一样就输入0.25，敲回车，否则就输入 0.75。ABAQUS/CAE在这条边的1/4处上创建一个点。 ６、创建一个基线，在Create Datum对话框内选择Axis， 在Method选项中选择2 Points，点击Apply。选择圆的中心点和刚才创建的基点，ABAQUS/CAE将创建如右上图所示的基线。 ７、在Create Datum对话框内选择Plane，在Method中选择Point and normal，点击OK，选择刚才创建的基点

ABAQUS内部资料-workshop-几何模型建立

Workshop 1 Importing and Editing an Orphan Mesh: Pump Model 这个实例中要用到的cad模型文件和脚本文件都可以在 abaqus的sample文件夹（或者那个*.zip文件）里找到。这个实例涉及到了用abaqus进行分析的整个流程中的各个细节，是入门的好帮手。像我这样的新手一定会喜欢的：） 部件：泵体+垫片+底盖+螺栓 荷载条件：螺栓预紧+内压 Introduction The structural response of the pump assembly shown in Figure W3–1 will be determined. The assembly components include the pump housing (imported as an orphan mesh), a gasket, a cover, and eight bolts (all imported as CAD geometry). The analysis involves application of pre-tensioning loads in the bolts followed by internal pressure. pump housing bolts gasket cover Figure W3–1. Pump assembly In this workshop, you will create the parts of the model. Use the Part module of ABAQUS/CAE to import the mesh of a pump housing. Some modifications of its geometric features follow. The other components of the pump assembly (cover, gasket, and bolts) will be imported as CAD geometry. All of the parts will be halved to take advantage of symmetry.

abaqus材料子程序

abaqus材料子程序

各向同性材料损伤本构模型 SUBROUTINE UMAT(STRESS,STATEV,DDSDDE,SSE,SPD,SCD, + RPL,DDSDDT,DRPLDE,DRPLDT, + STRAN,DSTRAN,TIME,DTIME,TEMP,DTEMP,PREDEF,DPRED,CMN AME, + NDI,NSHR,NTENS,NSTATV,PROPS,NPROPS,COORDS,DROT,PNEW DT, + CELENT,DFGRD0,DFGRD1,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,KSTEP,KINC ) INCLUDE 'ABA_PARAM.INC' CHARACTER*80 CMNAME DIMENSION STRESS(NTENS),STATEV(NSTATV), + DDSDDE(NTENS,NTENS),DDSDDT(NTENS), + DRPLDE(NTENS),STRAN(NTENS),DSTRAN(NTENS), + TIME(2),PREDEF(1),DPRED(1),PROPS(NPROPS), + COORDS(3),DROT(3,3),DFGRD0(3,3),DFGRD1(3,3) DIMENSION STRANT(6),TSTRANT(4),PT(1)

DIMENSION OLD_STRESS(6) DIMENSION DOLD_STRESS(6),D_STRESS(6) DIMENSION C(6,6),CD(6,6),DSTRESS(6),BSTRESS(6),ROOT(3), + DFMNDE(6),DDMDE(6),DCDDM(6,6),ATEMP1(6), ATEMP2(6) PARAMETER (ZERO=0.D0,ONE=1.D0,TWO=2.D0,FOUR=4.D0,HALF = 0.5D0) C start C IF (NPROPS.LT.2) THEN C WRITE(7,*) '** ERROR: UMAT REQUIRES *NPROPS=2' C STOP C EN D IF E11 =PROPS(1) V12 =PROPS(2) G12 =PROPS(1)/TWO/(ONE+PROPS(2)) C Critical values of stresses XT=PROPS(3) XC=PROPS(4) XS=PROPS(5)

abaqus有限元分析过程

一、有限单元法的基本原理 有限单元法（The Finite Element Method）简称有限元（FEM），它是利用电子计算机进行的一种数值分析方法。它在工程技术领域中的应用十分广泛，几乎所有的弹塑性结构静力学和动力学问题都可用它求得满意的数值结果。 有限元方法的基本思路是：化整为零，积零为整。即应用有限元法求解任意连续体时，应把连续的求解区域分割成有限个单元，并在每个单元上指定有限个结点，假设一个简单的函数（称插值函数）近似地表示其位移分布规律，再利用弹塑性理论中的变分原理或其他方法，建立单元结点的力和位移之间的力学特性关系，得到一组以结点位移为未知量的代数方程组，从而求解结点的位移分量. 进而利用插值函数确定单元集合体上的场函数。由位移求出应变, 由应变求出应力 二、ABAQUS有限元分析过程 有限元分析过程可以分为以下几个阶段 1.建模阶段: 建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型――有限元模型，从而为有限元数值计算提供必要的输入数据。有限元建模的中心任务是结构离散，即划分网格。但是还是要处理许多与之相关的工作：如结构形式处理、集合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等。 2.计算阶段:计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计

算。由于这一步运算量非常大，所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成 3.后处理阶段: 它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处 理，并按一定方式显示或打印出来，以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估，并作为相应的改进或优化，这是惊醒结构有限元分析的目的所在。 下列的功能模块在ABAQUS/CAE操作整个过程中常常见到，这个表简明地描述了建立模型过程中要调用的每个功能模块。 “Part（部件） 用户在Part模块里生成单个部件，可以直接在ABAQUS/CAE环境下用图形工具生成部件的几何形状，也可以从其它的图形软件输入部件。 Property（特性） 截面（Section）的定义包括了部件特性或部件区域类信息，如区域的相关材料定义和横截面形状信息。在Property模块中，用户生成截面和材料定义，并把它们赋于(Assign)部件。 Assembly（装配件） 所生成的部件存在于自己的坐标系里，独立于模型中的其它部件。用户可使用Assembly模块生成部件的副本（instance），并且在整体坐标里把各部件的副本相互定位，从而生成一个装配件。 一个ABAQUS模型只包含一个装配件。 Step（分析步骤）