ABAQUS有限元分析实例详解

序言1序言2前言第1章 ABAQUS简介1.1ABAQUS总体介绍1.2ABAQUS的主要分析功能1.3ABAQUS的主要模块1.4ABAQUS帮助文档1.4.1ABAQUS帮助文档的内容1.4.2如何使用ABAQUS帮助文件1.5本章小结第2章 ABAQUS基本使用方法2.1ABAQUS分析步骤2.2ABAQUS/CAE简介2.3一个简单的实例：带孔平板的应力分析2.3.1问题的描述2.3.2启动ABAQUS/CAE2.3.3创建部件2.3.4创建材料和截面属性2.3.5定义装配件2.3.6设置分析步2.3.7定义边界条件和载荷2.3.8划分网格2.3.9提交分析作业2.3.10后处理2.3.11退出ABAQUS/CAE2.4ABAQUS/CAE模型数据库的结构2.5ABAQUS/CAE的功能模块2.5.1Part(部件)功能模块2.5.2Property(特性)功能模块2.5.3Assembly(装配)功能模块2.5.4Step(分析步)功能模块2.5.5Interaction(相互作用)功能模块2.5.6IJoad(载荷)功能模块2.5.7Mesh(网格)功能模块2.5.8Job(分析作业)功能模块2.5.9Sketch(绘图)功能模块2.5.10Visualization(后处理)功能模块2.6划分网格的基本方法2.6.1独立实体和非独立实体2.6.2网格种子(seed)2.6.3单元形状2.6.4网格划分技术2.6.5划分网格的算法2.6.6划分网格失败时的解决办法2.6.7检查网格质量2.7选择三维实体单元的类型2.7.1节点数目和插值阶数2.7.2连续体单元2.7.3线性完全积分(1inearfull—integration)单元2.7.4二次完全积分(quadraticfull—integration)单元2.7.5线性减缩积分(1inearreduced—integration)单元2.7.6二次减缩积分(quadraticreduced—integration)单元2.7.7非协调模式(incompatiblemodes)单元2.7.8Tri单元和Tet单元2.7.9杂交(hybrid)单元2.7.10混合使用不同类型的单元2.7.1l数值算例：不同单元类型和网格的结果比较2.7.12选择三维实体单元类型的基本原则2.8选择壳单元的类型2.9选择梁单元的类型2.10本章小结第3章 线性静力分析实例(实体建模和后处理)3.1支架的线性静力分析实例：建模和分析计算3.1.1问题的描述3.1.2创建二维平面图3.1.3创建部件3.1.4创建材料和截面属性3.1.5定义装配件3.1.6划分网格3.1.7设置分析步3.1.8定义耦合约束3.1.9定义载荷3.1.10定义边界条件3.1.1l提交分析作业3.2后处理3.3改进支架的设计3.3.1修改部件3.3.2设置时间增量步3.3.3检查截面属性、面、集合、载荷、边界条件和约束3.3.4.重新划分网格’3.3.5分析计算和后处理3.4不同单元性能的比较3.5本章小结。第4章 ABAQUS的主要文件类型4.1INP文件简介4.2带孔方板实例的INP文件4.3支架实例的INP文件4.4修改和运行INP文件4.4.1使用文本编辑软件修改INP文件4.4.2使用EditKeywords功能来修改I：NP文件4.5查看分析过程信息4.5.1STA文件4.5.2MSG文件4.5.3DNI文件4.6设置ABAQUS的运行环境4.7本章小结第5章 接触分析实例5.1实例1：带孔方板的接触分析5.1.1问题的描述5.1.2创建部件5.1.3定义装配件5.1.4设置单元类型5.1.5设置分析步5.1.6定义接触5.1.7定义边界条件和载荷5.1.8提交分析作业5.1.9后处理5.1.10INP文件5.2接触分析中的主要问题5.2.1ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit中的接触分析5.2.2定义接触对5.2.3有限滑移和小滑移5.2.4设定接触面之间的距离或过盈量5.2.5接触属性5.2.6将接触信息输出至DAT文件5.2.7迭代过程和MSG文件中的信息5.2.8解决接触分析中的收敛问题5.3实例2：过盈装配过程模拟5.3.1问题的描述5.3.2绘制二维平面图5.3.3创建部件5.3.4创建材料和截面属性5.3.5定义装配件5.3.6划分网格5.3.7设置分析步5.3.8定义接触5.3.9定义边界条件5.3.10提交分析作业5.3.11后处理5.3.12INP文件5.4本章小结第6章 弹塑性分析实例6.1弹塑性分析中的主要问题6.1.1弹塑性变形行为6.1.2ABAQUS弹塑性分析的基本方法6.1.3解决弹塑性分析中的收敛问题6.2实例1：带孔平板的弹塑性分析6.2.1问题的描述6.2.2建模分析过程6.2.3INP文件6.3实例2：单向压缩试验过程模拟6.3.1问题的描述6.3.2创建部件6.3.3创建材料和截面属性6.3.4定义装配件6.3.5划分网格6.3.6设置分析步6.3.7定义接触6.3.8定义边界条件6.3.9将压头参考点上的反作用力写入DAT文件6.3.10提交分析作业6.3.11后处理6.3.12INP文件6.4实例3：弯曲成形过程模拟6.4.1问题的描述6.4.2创建部件6.4.3创建材料和截面属性6.4.4定义装配件6.4.5划分网格6.4.6设置分析步6.4.7定义接触6.4.8定义边界条件6.4.9提交分析作业6.4.10后处理6.4.11INP文件6.5用子模型分析弯曲成形过程6.5.1子模型的基本知识6.5.2建立子模型(不重新划分网格)6.5.3分析细化网格的子模型6.5.4INP文件6.6本章小结第7章 热应力分析实例7.1热应力分析中的主要问题7.2实例1：带孔平板的热应力分析7.2.1问题的描述7.2.2建模分析过程7.2.3INP文件7.3实例2：法兰盘感应淬火的残余应力场模拟7.3.1问题的描述7.3.2创建部件7.3.3定义材料、截面属J陛和装配件7.3.4划分网格7.3.5设置分析步7.3.6定义集合和面7.3.7定义温度场7.3.8定义边界条件和载荷I7.3.9提交分析作业7.3.10后处理7.3.11INP文件7.4本章小结第8章 多体分析实例8.1多体分析的主要方法8.1.1连接单元8.1.2连接属性8.1.3输出连接单元的分析结果8.2实例l：圆盘的旋转过程模拟(刚体模型)8.2.1问题的描述8.2.2模型文件8.2.3创建圆盘部件8.2.4定义截面属性和装配件8.2.5划分网格8.2.6定义参考点和基准坐标系8.2.7定义集合8.2.8定义刚体约束8.2.9定义连接属性和连接单元8.2.10设置分析步和历史变量输出8.2.1l定义边界条件8.2.12提交分析作业8.2.13后处理8.2.14INP文件8.3在多体分析中避免过约束8.3.1多体分析中的过约束8.3.2选择连接属性和边界条件8.3.3圆盘旋转模型中的过约束I8.4连接单元边界条件和连接单元载荷I8.5连接单元行为8.6圆盘的柔体模型8.7实例2：抓斗机构的多体分析8.7.1问题的描述8.7.2建模要点8.7.3模型文件8.7.4创建支撑杆部件8.7.5定义支撑杆的截面属性8.7.6定义装配件8.7.7划分网格8.7.8定义基准坐标系和集合8.7.9定义显示体约束和刚体约束8.7.10定义连接属性和连接单元8.7.1l设置分析步和历史变量输出8.7.12定义边界条件8.7.13提交分析作业8.7.14后处理(支撑杆受刚体约束，不施加载荷)8.7.15支撑杆的柔体模型8.7.16后处理(支撑杆为柔体，施加载荷)8.7.17INP文件8.8本章小结第9章 动态分析实例9.1动态分析的主要方法9.1.1振型叠加法9.1.2直接解法9.1.3比较ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit9.2实例1：圆盘的频率提取分析9.2.1问题的描述9.2.2模型文件9.2.3建模过程9.2.4后处理9.2.5INP文件9.3实例2：圆盘的瞬时模态动态分析9.3.1问题的描述9.3.2定义瞬时模态动态分析步9.3.3定义载荷9.3.4提交分析和后处理9.3.5INP文件9.4实例3：圆盘的显式动态分析9.4.1问题的描述9.4.2定义材料阻尼9.4.3定义显式动态分析步9.4.4选择Explicit单元库9.4.5重新定义载荷9.4.6提交分析和后处理9.4.7INP文件9.5本章小结第10章 复杂工程分析综合实例10.1实例l：带预紧力螺钉的接触分析10.1.1问题的描述10.1.2创建部件10.1.3创建材料和截面属性10.1.4定义装配件10.1.5修改节点坐标10.1.6为螺钉划分网格10.1.7定义接触和绑定约束(tie)10.1.8定义分析步10.1.9施加载荷10.1.10定义边界条件10.1.1l将接触力写入DAT文件10.1.12提交分析作业10.1.13后处理10.1.14INP文件10.1.15通过定义过盈接触模拟螺钉的预紧力10.1.16接触分析中不同单元性能的比较10.2实例2：带轮和轴承在不同温度下的极限与配合分析10.2.1问题的描述10.2.2旋转周期结构的建模10.2.3创建部件10.2.4创建材料和截面属性10.2.5定义装配件10.2.6划分网格10.2.7定义分析步(输出重启动分析数据)10.2.8定义各个面和接触关系10.2.9定义温度场10.2.10定义边界条件10.2.11生成INP文件10.2.12修改INP文件来定义旋转周期对称10.2.13提交分析作业10.2.14后处理10.2.15INP文件10.2.16重启动分析：140℃时的接触状况10.3本章小结第11章 常见错误信息和警告信息11.1DAT文件中的错误信息和警告信息11.1.1未注明实体名称(UnknownAssemblyID)11.1.2文件中有空行11.1.3关键词前没有星号11.1.4关键词拼写错误(Ambiguous.KeywordDefinition)11.1.5关键词的参数错误(UnknownParameter)11.1.6关键词的数据错误11.1.7标点符号错误11.1.8关键词位置错误(KeywordIsMisplaced)11.1.9没有为单元赋予截面属性(hckPropertyDefinition)11.1.10过约束(OverconstraintChecks)11.1.11材料塑性数据不符合格式要求11.1.12重启动分析数据错误11.1.13磁盘空间不足11.1.14环境参数prememory设置得太小11.2MSG文件中的错误信息和警告信息11.2.1数值奇异(NumericalSingularity)11.2.2零主元(ZeroPivot)和过约束(Overconstraint，Checks)11.2.3负特征值(NegatjveEigenvalue)11.2.4局部塑性变形过大11.2.5接触的过盈量太大11.2.6过多次迭代尝试(TooManyAttempts)11.2.7时间增量步达到下限11.2.8环境参数standard—memory设置得太小11.2.9环境参数standard—memory设置得过大11.3LOG文件中的错误信息11.3.1环境参数prememory设置得过大11.3.2用户子程序(tiselsubroutine)出现错误11.3.3ABAO.us本身的缺陷(tmg)11.4ABAQUS/CAE中的错误信息和警告信息11.4.1不支持INP文件中的关键词11.4.2不能为非独立实体设置网格参数11.5本章小结附录附录A 中文索引附录B 英文索引附录C 本书实例中用到的单元类型附录D 本书实例中用到的关键词(keyword)附录E 本书实例中用到的ABAQUS/CAE功能参考文献