ABAQUS 6.14中文版有限元分析与实例详解

目　录

第1章 ABAQUS概述 1

1.1 ABAQUS总体介绍 1

1.2 ABAQUS主要模块 1

1.3 ABAQUS使用环境 4

1.3.1 启动ABAQUS/CAE 4

1.3.2 ABAQUS的用户界面 4

1.3.3 ABAQUS/CAE功能模块 6

1.4 ABAQUS文件系统 7

1.5 ABAQUS 6.14新功能 8

1.5.1 接触和约束 8

1.5.2 Abaqus/CAE 8

第2章　ABAQUS的分析步骤 10

2.1 前处理 10

2.2 分析运算 10

2.3 后处理 10

2.4 快速实例入门 10

2.4.1 问题的描述 10

2.4.2 启动ABAQUS 11

2.4.3 创建部件 11

2.4.4 创建材料及截面属性设置 12

2.4.5 定义装配件 13

2.4.6 设置分析步 14

2.4.7 定义边界条件和载荷 14

2.4.8 网格划分 16

2.4.9 提交分析作业 17

2.4.10 后处理 18

2.4.11 退出ABAQUS/CAE 20

2.5 本章小结 21

第3章 ABAQUS的功能模块 22

3.1 部件模块和草图模块 22

3.1.1 创建部件 22

3.1.2 导入部件 25

3.1.3 问题模型的修复与修改 25

3.2 属性模块 27

3.2.1 创建材料属性 28

3.2.2 截面特性 30

3.2.3 梁截面特性 31

3.3 装配模块 32

3.3.1 部件实体的创建 32

3.3.2 部件实体的定位 34

3.3.3 部件实体的切割/合并 36

3.4 分析步模块 38

3.4.1 设置分析步 38

3.4.2 输出设置 45

3.4.3 分析步模块的其他功能 47

3.5 载荷模块 48

3.5.1 载荷 48

3.5.2 边界条件 51

3.5.3 预定义场的设置 53

3.5.4 定义载荷工况 54

3.6 相互作用模块 55

3.6.1 相互作用的定义 55

3.6.2 定义约束 61

3.6.3 定义连接器 65

3.7 网格模块 69

3.7.1 种子 69

3.7.2 设置网格控制 72

3.7.3 设置单元类型 77

3.7.4 网格划分 79

3.7.5 检查网格 80

3.7.6 提高网格质量 81

3.8 分析作业模块 87

3.9 后处理与可视化模块 92

3.9.1 在模型上显示结果 92

3.9.2 图表输出 97

3.9.3 动画制作 101

3.10 本章小结 103

第4章 ABAQUS的INP文件和单元介绍 105

4.1 输入文件的组成和结构 105

4.2 INPUT文件的书写规则和外部导入 106

4.2.1 书写INPUT文件的语法和原则 106

4.2.2 从外存储器中导入模型或者历史数据 107

4.2.3 文件的执行 107

4.3 文件的类型介绍和常用指令 107

4.4 单元介绍 111

4.4.1 单元族 111

4.4.2 自由度 112

4.4.3 节点数目——插值的阶数 112

4.4.4 数学描述 113

4.4.5 积分 113

4.5 本章小结 113

第5章 结构静力学分析与实例 114

5.1 线性静态结构分析概述 114

5.1.1 静力学分析的基本概念 114

5.1.2 结构静力学分析的特点 114

5.1.3 结构静力学分析的方法 114

5.1.4 结构静力学分析的步骤及要求 115

5.2 线性静力学分析实例 115

5.3 非线性分析概述 125

5.3.1 线性与非线性的区别 125

5.3.2 非线性问题的来源 126

5.3.3 非线性问题求解方法 128

5.4 非线性分析实例 130

5.4.1 几何非线性实例——薄板的形变 130

5.4.2 材料非线性实例——橡胶块的超弹性 138

5.5 本章小结 148

第6章 动力学分析与实例 149

6.1 动力学分析概述 149

6.1.1 固有频率与模态 149

6.1.2 振型叠加 150

6.1.3 阻尼 150

6.1.4 瞬态动力学 152

6.2 动力学问题实例 153

6.2.1 线性动力学问题实例——模态分析 153

6.2.2 非线性动力学问题实例——冲击与侵彻 162

6.3 本章小结 170

第7章　接触问题分析与实例 171

7.1 接触问题概述 171

7.1.1 接触面间的相互作用 171

7.1.2 接触的定义 172

7.1.3 接触算法 176

7.1.4 接触问题分析的关键技术 177

7.2 接触问题实例 179

7.2.1 接触问题基础实例——法兰的密封尺寸 179

7.2.2 塑性加工过程仿真 185

7.3 本章小结 200

第8章　结构热分析与实例 201

8.1 热分析简介 201

8.1.1 ABAQUS可以求解的热学问题 201

8.1.2 传热学基础知识 201

8.1.3　热应力分析的基本原理 203

8.1.4 热应力分析中的主要问题 205

8.2 热分析实例 205

8.2.1 ABAQUS瞬态热分析——金属散热管的温度场研究 205

8.2.2 ABAQUS热应力分析——刹车盘片的热效应 212

8.3 本章小结 223

第9章 ABAQUS/Explicit显式分析与实例 224

9.1 瞬态动力学分析概述 224

9.2 动力学显式有限元方法 225

9.2.1 显式与隐式方法的区别 225

9.2.2 显式时间积分 225

9.2.3 显式和隐式的比较 226

9.3 ABAQUS/Explicit解决的问题 226

9.4 显示问题分析实例 227

9.4.1 ABAQUS/Explicit实例——圆盘结构动力学分析 227

9.4.2 ABAQUS/Explicit实例——弹丸侵蚀靶体的分析 238

9.5 本章小结 247

第10章 ABAQUS屈曲分析与实例 248

10.1 屈曲分析概述 248

10.1.1 关于欧拉屈曲 248

10.1.2 线性屈曲分析 249

10.1.3　线性屈曲分析的特点 249

10.2 线性屈曲分析过程 250

10.2.1　几何体和材料属性 250

10.2.2 接触区域 250

10.2.3 载荷与约束 250

10.2.4 屈曲设置 250

10.2.5 模型求解 251

10.2.6 结果检查 252

10.3 各种支撑条件下矩形轴压柱屈曲分析实例 252

10.3.1 问题描述 252

10.3.2 问题分析 253

10.3.3 问题的求解 253

10.3.4 结果分析 257

10.3.5 后处理 257

10.4 薄壁钢管在轴向压力作用下的屈曲分析实例 259

10.4.1 问题描述 259

10.4.2 问题分析 259

10.4.3 问题求解 260

10.4.4 分析作业 267

10.4.5 后处理 267

10.5　本章小结 269

第11章 优化设计与实例 270

11.1 优化设计基础 270

11.1.1 优化模块 270

11.1.2 结构优化介绍 270

11.1.3 拓扑优化 270

11.1.4 形状优化 271

11.2 优化设计流程 271

11.2.1 优化流程 271

11.2.2 设计响应设置 271

11.2.3 目标函数设置 272

11.2.4 约束设置 272

11.2.5 几何限制 272

11.3 拓扑优化实例——U型夹拓扑优化 272

11.3.1 问题描述 272

11.3.2 问题分析 273

11.3.3 问题求解 277

11.3.4 INP文件 279

11.4 形状优化实例——S型压缩弹簧片形状优化 279

11.4.1 问题描述 279

11.4.2 问题分析 279

11.4.3 问题求解 286

11.4.4 INP文件 289

11.5 本章小结 289

第12章 ABAQUS用户子程序分析与实例 290

12.1 用户子程序接口概述 290

12.1.1 在ABAQUS中使用用户子程序 290

12.1.2 编写用户子程序的注意点 290

12.1.3 用户子程序详解 291

12.2 ABAQUS中调用用户子程序 295

12.2.1 问题的描述 295

12.2.2 问题的求解 295

12.2.3 INP文件 304

12.2.4 UMAT子程序 304

12.3 单向压缩试验有限元分析实例 304

12.3.1 问题的描述 304

12.3.2 问题分析与求解 305

12.3.3 INP文件 310

12.3.4 UMAT的Fortran程序 310

12.4 本章小结 310