ABAQUS工程實例詳解

第1章　工程分析價值和Abaqus能力　11

1．1　機(jī)械電子產(chǎn)品概述　11

1．1．1　機(jī)電產(chǎn)品組件　11

1．1．2　機(jī)電組件制造工藝　12

1．2　工程分析(CAE)價值和能力　13

1．2．1　工程分析價值　13

1．2．2　工程分析能力　13

1．3　工程分析軟件Abaqus概述　14

1．3．1　Abaqus概述　14

1．3．2　Abaqus分析模塊　14

1．4　Abaqus使用環(huán)境　17

1．4．1　Abaqus主窗口　17

1．4．2　Abaqus/CAE功能模塊　20

1．4．3　Abaqus文件類型　21

1．5　Abaqus幫助指南　22

1．5．1　幫助指南使用　23

1．5．2　幫助指南內(nèi)容　23

1．6　Abaqus新版功能　25

1．6．1　Abaqus 6．12新功能　25

1．6．2　Abaqus 6．13新功能　26

1．7　本書章節(jié)布局　26

1．8　本章小結(jié)　27

第2章　Abaqus快速入門　28

2．1　Abaqus通用標(biāo)準(zhǔn)操作流程　28

2．2　Abaqus/CAE模型數(shù)據(jù)組織　28

2．3　創(chuàng)建部件(Part)　29

2．3．1　Abaqus/CAE創(chuàng)建幾何模型　29

2．3．2　導(dǎo)入第三方CAD幾何模型　30

2．3．3　使用腳本語言創(chuàng)建幾何模型　31

2．3．4　創(chuàng)建/導(dǎo)入網(wǎng)格部件　31

2．4　創(chuàng)建屬性(Property)　31

2．4．1　材料(Material)屬性　32

2．4．2　截面(Section)屬性　33

2．4．3　剖面(Profile)屬性　33

2．5　創(chuàng)建裝配(Assembly)　34

2．6　創(chuàng)建分析步(Step)　35

2．6．1　創(chuàng)建分析步　35

2．6．2　設(shè)定輸出要求　36

2．6．3　設(shè)定自適應(yīng)網(wǎng)格　37

2．6．4　設(shè)定求解控制　38

2．7　創(chuàng)建相互作用(Interaction)　38

2．8　創(chuàng)建載荷(Load)　39

2．9　創(chuàng)建網(wǎng)格(Mesh)和優(yōu)化(Optimization)　40

2．10　創(chuàng)建作業(yè)(Job)　40

2．11　查看可視化后處理(Visualization)　41

2．12　定制模板　41

2．12．1　定制顯示模板　41

2．12．2　定制模型模板　43

2．13　端子變形實例詳解　44

2．13．1　問題描述　44

2．13．2　創(chuàng)建部件(Part)　44

2．13．3　創(chuàng)建屬性　46

2．13．4　創(chuàng)建裝配(Assembly)　47

2．13．5　創(chuàng)建分析步(Step)　47

2．13．6　創(chuàng)建網(wǎng)格(Mesh)　48

2．13．7　創(chuàng)建節(jié)點集　48

2．13．8　創(chuàng)建場/歷史輸出　48

2．13．9　創(chuàng)建載荷(Load)　49

2．13．10　創(chuàng)建作業(yè)(Job)　50

2．13．11　查看結(jié)果(Visualization)　51

2．13．12　輸入文件(INP)解釋　53

2．13．13　運行腳本　55

2．14　本章小結(jié)　55

第3章　網(wǎng)格劃分　56

3．1　網(wǎng)格劃分簡介　56

3．2　獨立實體和非獨立實體　57

3．3　定義網(wǎng)格密度　58

3．3．1　定義全局單元尺寸　58

3．3．2　定義局部單元尺寸　58

3．4　設(shè)置網(wǎng)格控制　60

3．4．1　選擇單元形狀　60

3．4．2　選擇網(wǎng)格劃分技術(shù)　61

3．4．3　設(shè)置網(wǎng)格劃分算法　63

3．5　劃分網(wǎng)格及檢查網(wǎng)格質(zhì)量　65

3．5．1　形狀指標(biāo)(Shape Metrics)　65

3．5．2　尺寸指標(biāo)(Size Metrics)　66

3．5．3　分析檢查(Analysis Checks)　67

3．6　選擇單元類型　67

3．7　單元類型簡介　68

3．7．1　單元的表征　68

3．7．2　常用單元類型簡介　69

3．8　網(wǎng)格劃分及編輯實例　72

3．8．1　殼部件的網(wǎng)格劃分　72

3．8．2　實體部件的網(wǎng)格劃分　74

3．8．3　自底向上網(wǎng)格劃分技術(shù)　75

3．8．4　虛擬拓?fù)渑c網(wǎng)格編輯　76

3．8．5　從網(wǎng)格創(chuàng)建幾何　78

3．8．6　復(fù)制網(wǎng)格模式　79

3．9　從ODB、INP文件導(dǎo)入有限元模型　80

3．9．1　從ODB文件導(dǎo)入　80

3．9．2　從INP文件導(dǎo)入模型　81

3．10　本章小結(jié)　81

第4章　線性靜力分析　82

4．1　結(jié)構(gòu)靜力分析簡介　82

4．1．1　線性與非線性簡介　82

4．1．2　線性靜力分析基礎(chǔ)　83

4．2　線性靜力分析SOP　83

4．3　線性靜力分析三維實例　84

4．3．1　問題描述　84

4．3．2　詳細(xì)操作步驟　84

4．3．3　INP文件解釋　88

4．4　線性靜力分析二維實例　90

4．4．1　問題描述　90

4．4．2　詳細(xì)操作步驟　90

4．4．3　INP文件解釋　93

4．5　本章小結(jié)　94

第5章　非線性靜力分析　95

5．1　非線性分析基礎(chǔ)　95

5．1．1　幾何非線性　95

5．1．2　邊界非線性　96

5．1．3　材料非線性　96

5．2　非線性靜力分析的求解　97

5．2．1　Abaqus/Standard的平衡迭代　97

5．2．2　Abaqus/Standard的增量控制　98

5．3　非線性靜力分析SOP　99

5．3．1　非線性靜力分析流程　99

5．3．2　非線性靜力分析設(shè)置　99

5．4　線性和非線性對比實例　102

5．4．1　另存模型　102

5．4．2　引入材料塑性　102

5．4．3　引入幾何非線性　102

5．4．4　作業(yè)提交及監(jiān)控　103

5．4．5　非線性分析結(jié)果對比　103

5．4．6　作業(yè)診斷　104

5．4．7　INP文件解釋　104

5．5　鈑金沖壓成形分析實例　105

5．5．1　問題描述　105

5．5．2　另存模型　106

5．5．3　定義屬性　106

5．5．4　創(chuàng)建裝配實例　108

5．5．5　創(chuàng)建Surface集　108

5．5．6　創(chuàng)建接觸　110

5．5．7　創(chuàng)建分析步和輸出需求　111

5．5．8　創(chuàng)建邊界條件　112

5．5．9　創(chuàng)建作業(yè)并提交　113

5．5．10　查看結(jié)果　113

5．5．11　INP文件解釋　114

5．6　超彈性密封圈分析實例　115

5．6．1　問題描述　115

5．6．2　另存模型　116

5．6．3　創(chuàng)建超彈性材料屬性　116

5．6．4　創(chuàng)建裝配　118

5．6．5　創(chuàng)建分析步　118

5．6．6　創(chuàng)建接觸　119

5．6．7　定義邊界　120

5．6．8　設(shè)置單元類型　121

5．6．9　創(chuàng)建作業(yè)　121

5．6．10　查看結(jié)果　121

5．6．11　INP文件解釋　122

5．7　本章小結(jié)　122

第6章　接觸分析　123

6．1　接觸概述　123

6．1．1　接觸分類　123

6．1．2　適用范圍　123

6．2　接觸形成　124

6．2．1　接觸的離散方法(Discretization Method)　124

6．2．2　接觸的約束施加方式(Constraint Enforcement Method)　126

6．2．3　接觸的追蹤方式(Tracking Method)　127

6．3　接觸定義SOP　128

6．4　接觸屬性　128

6．4．1　接觸壓力-過盈模型(Pressure-Overclosure Models)　129

6．4．2　摩擦模型(Frictional Models)　131

6．4．3　阻尼接觸模型(Contact damping Models)　132

6．5　接觸的收斂與診斷　133

6．6　開關(guān)端子接觸分析實例　134

6．6．1　問題描述　134

6．6．2　另存模型(Part)　135

6．6．3　創(chuàng)建屬性(Property)　135

6．6．4　創(chuàng)建分析步(Step)　136

6．6．5　創(chuàng)建接觸(Interaction)　137

6．6．6　邊界定義(Boundary)　139

6．6．7　輸出定義(Output)　141

6．6．8　創(chuàng)建作業(yè)并提交運算　142

6．6．9　查看結(jié)果　142

6．6．10　接觸診斷　143

6．6．11　接觸改善：引入軟接觸　144

6．6．12　接觸改善：引入阻尼　146

6．6．13　INP文件解釋　149

6．7　本章小結(jié)　150

第7章　線性和非線性屈曲分析　151

7．1　屈曲分析介紹　151

7．1．1　屈曲分析分類　151

7．1．2　屈曲分析方法　151

7．2　線性屈曲分析基礎(chǔ)　152

7．2．1　線性屈曲理論　152

7．2．2　線性屈曲求解方法　153

7．2．3　線性屈曲特況　153

7．3　線性屈曲分析SOP　154

7．3．1　線性屈曲分析流程　155

7．3．2　線性屈曲分析設(shè)置　155

7．4　線性屈曲分析實例：Lee，s frame　157

7．4．1　問題描述　157

7．4．2　創(chuàng)建部件　157

7．4．3　創(chuàng)建屬性　158

7．4．4　創(chuàng)建裝配　159

7．4．5　創(chuàng)建Buckle分析步　159

7．4．6　創(chuàng)建幾何集Set　160

7．4．7　創(chuàng)建載荷和邊界條件　161

7．4．8　劃分網(wǎng)格　161

7．4．9　創(chuàng)建作業(yè)　163

7．4．10　查看結(jié)果　163

7．4．11　INP解釋　164

7．5　非線性屈曲分析基礎(chǔ)　165

7．5．1　非線性屈曲理論　165

7．5．2　非線性屈曲求解方法　165

7．5．3　非線性屈曲特況　166

7．5．4　幾何缺陷引入　167

7．5．5　缺陷敏感性　168

7．6　非線性屈曲分析SOP　168

7．6．1　非線性屈曲分析流程　169

7．6．2　非線性屈曲分析設(shè)置　169

7．7　非線性屈曲分析實例：Lee，s frame　170

7．7．1　另存模型　170

7．7．2　替換Step　170

7．7．3　場、歷史變量輸出　171

7．7．4　創(chuàng)建作業(yè)　172

7．7．5　查看結(jié)果　173

7．7．6　INP解釋　175

7．8　綜合實例：初始缺陷的加強(qiáng)筋板　175

7．8．1　問題描述　175

7．8．2　完善幾何的線性屈曲分析　176

7．8．3　缺陷幾何的非線性屈曲分析　179

7．8．4　缺陷敏感性分析　181

7．9　本章小結(jié)　181

第8章　線性動力學(xué)分析　182

8．1　動力學(xué)分析介紹　182

8．1．1　系統(tǒng)運動方程　182

8．1．2　阻尼　183

8．1．3　求解方法　183

8．1．4　分析類型　184

8．2　線性動力學(xué)分析介紹　185

8．2．1　模態(tài)分析　185

8．2．2　瞬時模態(tài)動態(tài)分析　186

8．3　線性動力學(xué)分析SOP　187

8．4　線性動力學(xué)分析實例　187

8．4．1　問題描述　187

8．4．2　詳細(xì)操作步驟　188

8．4．3　INP文件解釋　195

8．5　本章小結(jié)　197

第9章　多物理場分析　198

9．1　多物理場分析基礎(chǔ)　198

9．1．1　直接耦合(Fully coupling)　198

9．1．2　間接耦合(Co-simulation)　200

9．1．3　順序耦合(Sequential coupling)　202

9．2　多物理場分析SOP　202

9．2．1　多物理場分析流程　202

9．2．2　多物理場分析設(shè)置　202

9．3　熱-電直接耦合穩(wěn)態(tài)分析實例　204

9．3．1　問題描述　204

9．3．2　導(dǎo)入幾何部件　205

9．3．3　網(wǎng)格劃分　205

9．3．4　創(chuàng)建Beam單元　207

9．3．5　創(chuàng)建單元集　207

9．3．6　創(chuàng)建屬性　208

9．3．7　創(chuàng)建裝配　209

9．3．8　創(chuàng)建分析步　210

9．3．9　創(chuàng)建邊界和載荷　210

9．3．10　創(chuàng)建并提交作業(yè)　214

9．3．11　查看結(jié)果　214

9．3．12　討論　215

9．3．13　INP文件解釋　215

9．4　熱-電直接耦合瞬態(tài)分析實例　216

9．4．1　另存模型　216

9．4．2　增添材料參數(shù)　216

9．4．3　修改分析步為瞬態(tài)　216

9．4．4　修改邊界Amplitude　217

9．4．5　重命名并提交作業(yè)　218

9．4．6　查看結(jié)果　218

9．4．7　INP文件解釋　219

9．5　流-固熱間接耦合瞬態(tài)分析實例　219

9．5．1　問題描述　219

9．5．2　創(chuàng)建熱傳(Heat Transfer)模型　220

9．5．3　創(chuàng)建熱傳分析步　221

9．5．4　創(chuàng)建流-固協(xié)同邊界(固場)　222

9．5．5　創(chuàng)建載荷、預(yù)定義場　222

9．5．6　創(chuàng)建CFD模型　224

9．5．7　導(dǎo)入部件　224

9．5．8　創(chuàng)建屬性　224

9．5．9　創(chuàng)建裝配實例　224

9．5．10　創(chuàng)建分析步　225

9．5．11　創(chuàng)建流-固協(xié)同邊界(流場)　225

9．5．12　創(chuàng)建載荷、邊界、初始條件　226

9．5．13　網(wǎng)格劃分　227

9．5．14　協(xié)同求解Co-execution　228

9．5．15　查看結(jié)果　229

9．5．16　INP文件解釋　230

9．5．17　討論　230

9．6　本章小結(jié)　230

第10章　多步順序(耦合)分析　232

10．1　多步順序(耦合)分析基礎(chǔ)　232

10．1．1　場變量定義　232

10．1．2　初始狀態(tài)導(dǎo)入　236

10．1．3　重啟動技術(shù)　237

10．2　多步順序(耦合)分析SOP　238

10．3　電子件電-熱-力順序耦合實例　238

10．3．1　問題描述　239

10．3．2　第1階段：電傳導(dǎo)溫升分析　239

10．3．3　第2階段：熱膨脹分析建?！?47

10．3．4　第1階段溫度導(dǎo)入第2階段　249

10．3．5　第2階段熱膨脹分析結(jié)果　250

10．3．6　INP文件解釋　250

10．4　多步?jīng)_壓成型及回彈分析實例　252

10．4．1　問題描述　252

10．4．2　第8次回彈結(jié)果　253

10．4．3　第9次折彎分析　253

10．4．4　第9次回彈分析　258

10．5　多步?jīng)_壓成型→結(jié)構(gòu)順序分析實例　263

10．5．1　考慮加工硬化的結(jié)構(gòu)分析　263

10．5．2　不考慮加工硬化的結(jié)構(gòu)分析　265

10．6　模流Moldflow→結(jié)構(gòu)聯(lián)合分析基礎(chǔ)　266

10．6．1　Abaqus Interface for Moldflow(AIM)　266

10．6．2　Autodesk Moldflow Structural Alliance(AMSA)　267

10．7　模流Moldflow→結(jié)構(gòu)聯(lián)合分析實例　268

10．7．1　AIM方法翹曲分析　268

10．7．2　AMSA映射分析　271

10．8　模流Moldex3D→結(jié)構(gòu)聯(lián)合分析基礎(chǔ)　274

10．8．1　Moldex3D-FEA基礎(chǔ)　274

10．8．2　模流結(jié)構(gòu)聯(lián)合分析SOP　275

10．9　模流Moldex3D→結(jié)構(gòu)聯(lián)合分析實例　276

10．9．1　問題描述　276

10．9．2　模流分析　277

10．9．3　導(dǎo)出接口文件　277

10．9．4　結(jié)構(gòu)分析　278

10．10　本章小結(jié)　280

第11章　非線性動力學(xué)分析　281

11．1　非線性動力學(xué)分析介紹　281

11．1．1　隱式與顯式動力學(xué)分析對比　281

11．1．2　顯式動力學(xué)分析理論基礎(chǔ)　282

11．1．3　顯式動力學(xué)分析的穩(wěn)定性　283

11．1．4　準(zhǔn)靜態(tài)分析的顯式求解方法　284

11．2　非線性動力學(xué)分析SOP　285

11．2．1　基本操作步驟　285

11．2．2　顯式動力學(xué)分析步的設(shè)置　286

11．3　顯式動力學(xué)分析實例　289

11．3．1　問題描述　289

11．3．2　詳細(xì)操作步驟　289

11．3．3　INP文件解釋　294

11．4　準(zhǔn)靜態(tài)分析實例　296

11．4．1　問題描述　296

11．4．2　詳細(xì)操作步驟　296

11．4．3　INP文件解釋　304

11．5　本章小結(jié)　307

第12章　優(yōu)化設(shè)計和敏感性分析　308

12．1　優(yōu)化設(shè)計基礎(chǔ)　308

12．1．1　結(jié)構(gòu)優(yōu)化概述　308

12．1．2　拓?fù)鋬?yōu)化　308

12．1．3　形狀優(yōu)化　309

12．1．4　優(yōu)化術(shù)語　310

12．2　優(yōu)化設(shè)計SOP　311

12．2．1　優(yōu)化設(shè)計SOP　311

12．2．2　設(shè)計響應(yīng)設(shè)置　312

12．2．3　目標(biāo)函數(shù)設(shè)置　315

12．2．4　約束設(shè)置　315

12．2．5　幾何限制　315

12．3　拓?fù)鋬?yōu)化實例　317

12．3．1　C形夾的拓?fù)鋬?yōu)化　317

12．3．2　汽車擺臂的拓?fù)鋬?yōu)化　322

12．4　形狀優(yōu)化實例　326

12．4．1　問題描述　326

12．4．2　初始設(shè)計分析　327

12．4．3　優(yōu)化設(shè)置　328

12．4．4　優(yōu)化結(jié)果　330

12．5　敏感性分析(DSA)基礎(chǔ)　332

12．5．1　Abaqus的DSA　332

12．5．2　激活A(yù)baqus DSA　332

12．5．3　DSA設(shè)計參數(shù)　333

12．5．4　DSA響應(yīng)　334

12．5．5　DSA設(shè)計參數(shù)梯度　334

12．5．6　DSA公式　335

12．5．7　后處理　335

12．6　敏感性分析SOP　335

12．6．1　關(guān)鍵字SOP　335

12．6．2　形狀變量SOP　336

12．7　敏感性分析實例　337

12．7．1　參數(shù)變化對卡扣的敏感性　337

12．7．2　形狀變量對卡扣的敏感性　342

12．8　本章小結(jié)　347

參考文獻(xiàn)　3482100433B

江丙云：SimWe仿真科技論壇資深版主，精通ABAQUS結(jié)構(gòu)分析、多物理場聯(lián)合分析等，超過6年世界500強(qiáng)電子企業(yè)有限元分析經(jīng)驗，專職于機(jī)電產(chǎn)品工程分析及其優(yōu)化設(shè)計；上海交通大學(xué)博士，業(yè)余創(chuàng)作青春小說，早年發(fā)行有單行本長篇小說《又見理工大》等。

孔祥宏：南京航空航天大學(xué)博士，SimWe仿真科技論壇資深版主，精通ABAQUS復(fù)合材料分析等，主要從事空間站結(jié)構(gòu)設(shè)計及其動力學(xué)分析等工作。

羅元元：高級結(jié)構(gòu)分析工程師、ABAQUS資深培訓(xùn)師，精通ABAQUS 結(jié)構(gòu)分析、沖壓分析等，畢業(yè)于武漢大學(xué)機(jī)械學(xué)院，超過10 年世界500 強(qiáng)企業(yè)機(jī)電分析經(jīng)驗。

《ABAQUS結(jié)構(gòu)工程分析及實例詳解》的內(nèi)容從建筑工程的實際出發(fā)，側(cè)重于ABAQUS的實際操作和工程問題的解決，教會初學(xué)者如何根據(jù)問題的特點來選擇ABAQUS的相應(yīng)功能，尋求解決問題的最佳答案。同時書中給出了一些小提示對初學(xué)者容易犯的錯誤進(jìn)行解釋，并給出了解決問題的方法。

《ABAQUS結(jié)構(gòu)工程分析及實例詳解》主要面向土木建筑領(lǐng)域ABAQUS軟件的初學(xué)者和中級用戶，包括土木工程專業(yè)的高年級本科生、研究生以及從事結(jié)構(gòu)設(shè)計的工程師。

第1章 ABAQUS簡介

1.1 ABAQUS總體介紹

1.2 ABAQUS的發(fā)展歷史

1.3 ABAQUS的組成及功能簡介

1.3.1 ABAQUS/Standard模塊

1.3.2 ABAQUS/Explicit模塊

1.3.3 ABAQUS/CAE模塊

1.3.4 其他模塊

1.4 ABAQUS幫助文件

1.4.1 ABAQUS幫助文件的內(nèi)容

1.4.2 如何使用ABAQUS幫助文件

1.5 ABAQUS在中國應(yīng)用現(xiàn)狀

1.6 ABAQUS6.8版新增或改進(jìn)的功能

本章小結(jié)

第2章 ABAQUS的基本使用方法

2.1 ABAQUS基本分析過程

2.2 ABAQUS/CAE主窗口介紹

2.3 基本實例操作

2.3.1 問題描述

2.3.2 啟動ABAQUS/CAE

2.3.3 創(chuàng)建三維模型

2.3.4 創(chuàng)建材料和截面屬性

2.3.5 定義裝配件

2.3.6 設(shè)置分析步

2.3.7 定義荷載和邊界條件

2.3.8 劃分網(wǎng)格

2.3.9 提交分析作業(yè)

2.3.10 后處理

2.3.11 退出ABAQUS/CAE

2.4 ABAQUS/CAE模塊(Modules)功能簡介

2.4.1 Part(部件)模塊

2.4.2 Property(特性)模塊

2.4.3 Assembly(裝配)模塊

2.4.4 Step(分析步)模塊

2.4.5 Interaction(相互作用)模塊

2.4.6 Load(荷載)模塊

2.4.7 Mesh(網(wǎng)格)模塊

2.4.8 Job(分析作業(yè))模塊

2.4.9 Visualization(可視化)模塊

2.4.10 Sketch(繪圖)模塊

2.5 ABAQUS中常用命令介紹

2.6 ABAQUS中常用命令和常用文件

2.6.1 cae文件(模型數(shù)據(jù)庫文件)和jnl文件(日志文件)

2.6.2 Inp文件

2.6.3 odb文件

2.6.4 dat和msg文件

2.6.5 sta文件

2.6.6 f文件

2.7 單元及劃分網(wǎng)格基本方法

2.7.1 ABAQ[JS單元特性

2.7.2 實體單元

2.7.3 殼單元

2.7.4 梁單元

2.7.5 桁架單元

2.7.6 剛性體

2.7.7 網(wǎng)格劃分技術(shù)

2.7.8 劃分網(wǎng)格算法

本章小結(jié)

第3章 ABAQUS在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

3.1 利用殼單元對型鋼梁分析

3.1.1 創(chuàng)建部件

3.1.2 創(chuàng)建材料和截面屬性

3.1.3 定義裝配件

3.1.4 設(shè)置分析步

3.1.5 定義荷載和邊界條件

3.1.6 劃分網(wǎng)格

3.1.7 提交分析作業(yè)

3.1.8 后處理

3.1.9 數(shù)值比較

3.2 多層多跨框架分析

3.2.1 問題描述

3.2.2 啟動ABAQUS/CAE

3.2.3 創(chuàng)建部件

3.2.4 創(chuàng)建材料和截面屬性

3.2.5 定義裝配件

3.2.6 設(shè)置分析步

3.2.7 定義荷載和邊界條件

3.2.8 劃分網(wǎng)格

3.2.9 提交分析作業(yè)

3.2.10 后處理

3.2.11 不同加載點框架分析

3.3 鋼柱特征值屈曲分析

3.3.1 問題描述

3.3.2 啟動ABAQUS/CAE

3.3.3 創(chuàng)建部件

3.3.4 創(chuàng)建材料和截面屬性

3.3.5 定義裝配件

3。3.6 設(shè)置分析步

3.3.7 定義荷載和邊界條件

3.3.8 劃分網(wǎng)格

3.3.9 提交分析作業(yè)

3.3.10 后處理

3.4 鋼框架節(jié)點分析

3.4.1 問題描述

3.4.2 啟動ABAQUS/CAE

3.4.3 創(chuàng)建部件

3.4.4 創(chuàng)建材料和截面屬性

3.4.5 定義裝配件

3.4.6 設(shè)置分析步

3.4.7 劃分網(wǎng)格

3.4.8 定義約束

3.4.9 定義荷載和邊界條件

3.4.10 提交分析作業(yè)

3.4.11 后處理

3.5 橋面板特征值屈曲分析

3.5.1 問題描述

3.5.2 啟動ABAQUS/CAE

3.5.3 創(chuàng)建部件

3.5.4 創(chuàng)建材料和截面屬性

3.5.5 定義裝配件

3.5.6 設(shè)置分析步

3.5.7 定義荷載和邊界條件

3.5.8 劃分網(wǎng)格

3.5.9 提交分析作業(yè)

3.5.10 后處理

本章小結(jié)

第4章 ABAQUS在混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

4.1 混凝土簡支梁分析

4.1.1 問題描述

4.1.2 啟動ABAQUS/CAE

4.1.3 創(chuàng)建部件

4.1.4 創(chuàng)建材料和截面屬性

4.1.5 定義裝配件

4.1.6 設(shè)置分析步

4.1.7 定義約束

4.1.8 定義荷載和邊界條件

4.1.9 劃分網(wǎng)格

4.1.10 提交分析作業(yè)

4.1.11 后處理

4.1.12 超筋梁分析

4.1.13 少筋梁分析

4.1.14 三種破壞形式結(jié)果比較

4.2 混凝土單向板受力分析

4.2.1 問題描述

4.2.2 啟動ABAQUS/CAE

4.2.3 創(chuàng)建部件

4.2.4 創(chuàng)建材料和截面屬性

4.2.5 定義裝配件

4.2.6 設(shè)置分析步

4.2.7 定義約束

4.2.8 定義荷載和邊界條件

4.2.9 劃分網(wǎng)格

4.2.10 提交分析作業(yè)

4.2.11 后處理

4.3 混凝土柱受力分析

4.3.1 問題描述

4.3.2 啟動ABAQUS/CAE

4.3.3 創(chuàng)建部件

4.3.4 創(chuàng)建材料和截面屬性

4.3.5 定義裝配件

4.3.6 設(shè)置分析步

4.3.7 定義約束

4.3.8 定義荷載和邊界條件

4.3.9 劃分網(wǎng)格

4.3.10 提交分析作業(yè)

4.3.11 后處理

4.4 火災(zāi)作用下的混凝土梁溫度場分析

4.4.1 問題描述

4.4.2 啟動ABAQUS/CAE

4.4.3 創(chuàng)建部件

4.4.4 創(chuàng)建材料和截面屬性

4.4.5 定義裝配件

4.4.6 設(shè)置分析步

4.4.7 定義約束

4.4.8 定義荷載和邊界條件

4.4.9 劃分網(wǎng)格

4.4.10 提交分析作業(yè)

4.4.11 后處理

4.4.12 四面受火梁的分析

4.5 鋼筋混凝土剪力墻受力分析

4.5.1 問題描述

4.5.2 啟動ABAQUS/CAE

4.5.3 創(chuàng)建部件

4.5.4 創(chuàng)建材料和截面屬性

4.5.5 定義裝配件

4.5.6 設(shè)置分析步

4.5.7 定義約束

4.5.8 定義荷載和邊界條件

4.5.9 劃分網(wǎng)格

4.5.10 提交分析作業(yè)

4.5.11 后處理

本章小結(jié)

第5章 ABAQUS常見問題解決方法及常見操作集錦

5.1 常見錯誤信息和解決辦法

5.1.1 材料定義錯誤

5.1.2 命名格式錯誤

5.1.3 剛體接觸面位置錯誤

5.1.4 單元面積異常

5.1.5 剛體定義錯誤

5.1.6 未定義集合名稱

5.1.7 單元嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)

5.1.8 內(nèi)存設(shè)置太小

5.1.9 系統(tǒng)異常

5.1.10 輸出參數(shù)過多

5.1.11 不收斂

5.2 常見警告信息

5.2.1 數(shù)值奇異

5.2.2 負(fù)特征值

5.2.3 零主元

5.2.4 變形速度過快

5.2.5 塑性變形過大

5.2.6 公共節(jié)點

5.2.7 單元質(zhì)量

5.3 常用的CAE界面操作

5.3.1 前處理階段

5.3.2 后處理階段

本章小結(jié)

參考文獻(xiàn)

基　礎(chǔ) 篇

第 1章　ABAQUS快速入門　10

1.1　ABAQUS介紹　10

1.1.1　ABAQUS概述　10

1.1.2　ABAQUS軟件體系　10

1.2　ABAQUS通用約定　11

1.3　ABAQUS/CAE基礎(chǔ)　13

1.3.1　ABAQUS/CAE的啟動方式　14

1.3.2　ABAQUS/CAE主界面構(gòu)成　14

1.3.3　ABAQUS/CAE中鼠標(biāo)的使用　16

1.3.4　ABAQUS的常用文件格式　17

1.4　ABAQUS/CAE中的功能模塊　19

1.4.1　Part（部件）模塊　20

1.4.2　Property（性質(zhì)）模塊　25

1.4.3　Assembly（裝配）模塊　29

1.4.4　Step（分析步）模塊　31

1.4.5　Interaction（相互作用）模塊　33

1.4.6　Load（荷載）模塊　36

1.4.7　Mesh（網(wǎng)格）模塊　38

1.4.8　Job（任務(wù)）模塊　44

1.4.9　Visualization（可視化）模塊　45

1.4.10　Sketch（草圖）模塊　50

1.5　算例　50

1.5.1　矩形荷載作用下地基中的附加應(yīng)力分布　50

1.5.2　三維大壩建模及分析　61

1.6　本章小結(jié)　67

第 2章　ABAQUS中的巖土材料模型　68

2.1　彈性模型　68

2.1.1　線彈性模型　68

2.1.2　多孔介質(zhì)彈性模型　70

2.1.3　線黏彈性模型　72

2.2　塑性模型　74

2.2.1　Mohr-Coulomb模型　74

2.2.2　擴(kuò)展的Drucker-Prager模型　77

2.2.3　修正Drucker-Prager帽蓋模型　82

2.2.4　臨界狀態(tài)塑性模型（Critical state plasticity model）　85

2.3　算例　87

2.3.1　Mohr-Coulomb材料的三軸固結(jié)排水試驗?zāi)M　87

2.3.2　修正劍橋模型材料的三軸固結(jié)排水試驗?zāi)M　92

2.3.3　黏彈性材料的循環(huán)剪切試驗　94

2.4　本章小結(jié)　96

第3章　ABAQUS中的接觸理論　97

3.1　ABAQUS/Standard中的接觸對　97

3.1.1　基本特性　97

3.1.2　接觸對算法　97

3.1.3　定義接觸對　100

3.2　接觸面相互作用力學(xué)模型　102

3.2.1　法向行為模型　102

3.2.2　切向行為模型　103

3.2.3　阻尼模型　105

3.2.4　黏結(jié)模型（Surface-based cohesive behavior）　107

3.2.5　接觸面的結(jié)果輸出變量　107

3.3　ABAQUS/Standard中的通用接觸（General Contact）　108

3.3.1　基本特性　108

3.3.2　定義方法　109

3.4　接觸面模擬中可能遇到的問題　111

3.4.1　接觸計算的診斷信息　111

3.4.2　接觸面的初始相對位置　113

3.4.3　正確定義表面　115

3.4.4　避免迭代次數(shù)過多　115

3.4.5　避免過約束（Overconstraints）　115

3.5　算例　116

3.5.1　庫倫摩擦算例　116

3.5.2　黏結(jié)模型算例　120

3.5.3　不排水黏土中圓形樁的水平承載力　122

3.5.4　考慮黏聚力的庫倫摩擦　127

3.6　本章小結(jié)　129

第4章　ABAQUS中的用戶子程序　130

4.1　用戶子程序簡介　130

4.1.1　用戶子程序類別　130

4.1.2　用戶子程序編寫規(guī)則　130

4.1.3　ABAQUS/CAE中用戶子程序調(diào)用方式　131

4.2　用戶自定義位移子程序DISP　131

4.2.1　子程序功能　131

4.2.2　子程序格式和變量說明　131

4.2.3　應(yīng)用實例　132

4.3　用戶自定義分布荷載子程序DLOAD　134

4.3.1　子程序功能　134

4.3.2　子程序格式和變量說明　134

4.3.3　應(yīng)用實例　135

4.4　用戶自定義接觸面摩擦模型子程序FRIC　136

4.4.1　子程序功能　136

4.4.2　FRIC子程序格式和變量說明　137

4.4.3　應(yīng)用實例　138

4.5　用戶自定義初始應(yīng)力子程序SIGINI　143

4.5.1　子程序功能　143

4.5.2　SIGINI子程序格式和變量說明　143

4.6　用戶自定義初始孔隙比VOIDRI　144

4.6.1　子程序功能　144

4.6.2　VOIDRI子程序格式和變量說明　144

4.7　常用應(yīng)用程序　144

4.7.1　SINV計算應(yīng)力不變量　144

4.7.2　SPRINC計算主應(yīng)力/主應(yīng)變　145

4.7.3　SPRIND計算主應(yīng)力/主應(yīng)變及方向　145

4.8　本章小結(jié)　145

應(yīng)　用 篇

第5章　淺基礎(chǔ)的地基承載力　147

5.1　地基破壞模式及極限承載力　147

5.1.1　地基破壞模式　147

5.1.2　承載力理論　148

5.2　算例　149

5.2.1　條形基礎(chǔ)承載力　149

5.2.2　方形基礎(chǔ)極限承載力　154

5.2.3　傾斜荷載作用下的條形基礎(chǔ)　157

5.2.4　邊坡上的條形基礎(chǔ)　159

5.3　本章小結(jié)　162

第6章　擋土結(jié)構(gòu)的土壓力　163

6.1　土壓力理論　163

6.1.1　靜止土壓力　163

6.1.2　主動土壓力　163

6.1.3　被動土壓力　164

6.2　算例　164

6.2.1　重力式擋土墻　164

6.2.2　加筋土擋墻　169

6.3　本章小結(jié)　172

第7章　飽和土的滲流固結(jié)　173

7.1　流固耦合分析步簡介　173

7.1.1　適用范圍　173

7.1.2　相關(guān)土力學(xué)概念　173

7.1.3　流體滲透/應(yīng)力耦合分析步的使用方式　174

7.1.4　計算注意事項　176

7.1.5　固結(jié)計算中的輸出變量　179

7.2　算例　180

7.2.1　太沙基（Terzaghi）一維固結(jié)　180

7.2.2　蓄水問題　183

7.2.3　修正劍橋模型的固結(jié)不排水三軸試驗　185

7.2.4　一維劍橋黏土地基固結(jié)分析　189

7.2.5　土體固結(jié)問題中的曼德爾效應(yīng)　196

7.3　本章小結(jié)　197

第8章　非飽和土滲流問題　198

8.1　滲流分析中的邊界條件　198

8.1.1　典型邊界條件　198

8.1.2　ABAQUS/Standard中滲流邊界條件的模擬功能　199

8.2　非飽和滲流問題中的材料模型　200

8.2.1　飽和度對滲透性能的影響　200

8.2.2　飽和度與基質(zhì)吸力之間的關(guān)系　200

8.3　算例　202

8.3.1　懸掛式防滲墻防滲效果分析　202

8.3.2　二維均質(zhì)土壩的穩(wěn)定滲流分析　205

8.3.3　邊坡降雨入滲分析　211

8.4　本章小結(jié)　218

第9章　樁基工作性狀分析　219

9.1　樁基承載力理論　219

9.1.1　a 方法　219

9.1.2　b 方法　220

9.2　樁的加荷速度　220

9.3　算例　221

9.3.1　不排水黏土地基中豎向受荷樁——不設(shè)置接觸面　221

9.3.2　不排水黏土地基中豎向受荷樁——設(shè)置接觸面　224

9.3.3　干砂地基中的豎向受荷樁——不設(shè)置接觸面　226

9.3.4　干砂地基中的豎向受荷樁——設(shè)置接觸面　227

9.3.5　不排水強(qiáng)度非均勻分布條件下的豎向受荷樁　228

9.3.6　劍橋黏土地基中的豎向受荷樁　231

9.3.7　水平受荷樁　235

9.3.8　鋼筋混凝土樁的模擬　239

9.4　本章小結(jié)　241

第 10章　巖土開挖和堆載問題　242

10.1　ABAQUS中的單元生死功能　242

10.1.1　單元的移除　242

10.1.2　單元的激活　243

10.1.3　接觸對的移除和激活　243

10.1.4　單元生死操作中的注意事項　244

10.2　開挖算例　244

10.2.1　隧道開挖分析（軟化模量法）　244

10.2.2　隧道開挖分析（收斂約束法）　250

10.2.3　懸臂式基坑開挖模擬　253

10.2.4　內(nèi)撐式基坑開挖模擬　259

10.2.5　堆載預(yù)壓模擬　264

10.3　本章小結(jié)　267

第 11章　邊坡穩(wěn)定性分析　268

11.1　強(qiáng)度折減法的基本原理　268

11.2　強(qiáng)度折減法在ABAQUS中的實現(xiàn)　269

11.3　算例　269

11.3.1　二維均質(zhì)土坡穩(wěn)定性分析　269

11.3.2　含軟弱下臥層的邊坡穩(wěn)定分析　274

11.3.3　抗滑樁加固土坡穩(wěn)定性分析　276

11.3.4　三維心墻堆石壩邊坡穩(wěn)定性分析　282

11.4　本章小結(jié)　285

提　高 篇

第 12章　用戶自定義材料　287

12.1　ABAQUS中的非線性問題求解方法　287

12.1.1　Newton（牛頓）迭代方法　287

12.1.2　非線性問題的收斂控制標(biāo)準(zhǔn)　288

12.2　UMAT子程序簡介　288

12.2.1　子程序功能　288

12.2.2　子程序格式和變量說明　288

12.2.3　CAE中自定義材料的設(shè)置方法　290

12.3　鄧肯模型的二次開發(fā)　291

12.3.1　基本理論　291

12.3.2　鄧肯模型UMAT子程序編寫　291

12.4　鄧肯模型算例　296

12.4.1　三軸壓縮試驗　296

12.4.2　土石壩施工過程模擬　301

12.5　等效線性黏彈性模型的二次開發(fā)　305

12.5.1　基本理論　305

12.5.2　等效線性黏彈性模型UMAT子程序編寫　306

12.6　黏彈性模型算例　311

12.7　邊界面模型的二次開發(fā)　313

12.7.1　基本理論　313

12.7.2　應(yīng)力積分算法的選擇　315

12.7.3　邊界面模型UMAT子程序編寫　316

12.8　邊界面模型算例　321

12.8.1　等向壓縮試驗　321

12.8.2　三軸排水壓縮算例　324

12.8.3　不排水動三軸模擬　325

12.9　本章小結(jié)　327

第 13章　用戶自定義單元　328

13.1　UEL子程序簡介　328

13.1.1　子程序功能　328

13.1.2　UEL工作原理　328

13.1.3　子程序格式和變量說明　329

13.2　UELMAT子程序簡介　330

13.2.1　子程序功能　330

13.2.2　適用范圍　331

13.2.3　子程序格式和變量說明　331

13.2.4　配套使用子程序MATERIAL_LIB_MECH　332

13.3　自定義單元的使用方法　332

13.4　平面三節(jié)點線彈性梁單元UEL子程序　335

13.4.1　單元基本理論　335

13.4.2　程序代碼及說明　336

13.5　平面四節(jié)點無厚度接觸面單元的UEL子程序　338

13.5.1　單元基本理論　338

13.5.2　程序代碼及說明　340

13.5.3　程序驗證　343

13.6　平面應(yīng)變四節(jié)點單元的UELMAT子程序　344

13.7　本章小結(jié)　349

第 14章　巖土動力分析　350

14.1　ABAQUS中的動力求解方法　350

14.1.1　模態(tài)分析方法　350

14.1.2　直接積分法　351

14.1.3　動力分析中的阻尼　352

14.2　ABAQUS/Standard中的隱式積分算法　353

14.2.1　隱式積分方法的特點　353

14.2.2　隱式積分算法中的時間步長控制　353

14.2.3　使用隱式積分算法求解動力問題　354

14.3　ABAQUS/Explicit中的顯式積分算法　354

14.3.1　顯式積分方法的特點　354

14.3.2　顯式方法適用的問題類型　355

14.3.3　顯式算法的條件穩(wěn)定性　355

14.3.4　顯式積分算法中的時間步長控制　356

14.3.5　使用顯式積分算法求解動力問題　357

14.4　隱式與顯式求解方法的比較　358

14.4.1　一般比較　358

14.4.2　節(jié)點自由度增加對計算資源耗費的影響　358

14.5　算例分析　359

14.5.1　水平地基的自振頻率與振型　359

14.5.2　二維理想土壩的自振頻率和振型　360

14.5.3　線性水平地基地震反應(yīng)的振型疊加法分析　363

14.5.4　線性水平地基地震反應(yīng)的隱式分析　368

14.5.5　線性水平地基地震反應(yīng)的顯式分析　369

14.5.6　水平地基地震反應(yīng)的等效線性分析——隱式法　371

14.5.7　水平地基地震反應(yīng)的等效線性分析——顯式法　378

14.5.8　地基中波的傳播特性　381

14.5.9　動力分析中無限邊界條件的模擬　383

14.6　本章小結(jié)　387

第 15章　ABAQUS中的離散元　388

15.1　基本介紹　388

15.2　分析設(shè)置　388

15.3　算例　390

15.3.1　顆粒坍塌模擬　390

15.3.2　直剪試驗?zāi)M　396

15.4　本章小結(jié)　399

參考文獻(xiàn)　4002100433B