1.軟件簡介

ABAQUS 是一套功能強大的工程模擬的有限元軟件，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復雜的非線性問題。 ABAQUS 包括一個豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫，并擁有各種類型的材料模型庫，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質材料，作為通用的模擬工具， ABAQUS 除了能解決大量結構（應力 / 位移）問題，還可以模擬其他工程領域的許多問題，例如熱傳導、質量擴散、熱電耦合分析、聲學分析、巖土力學分析（流體滲透 / 應力耦合分析）及壓電介質分析等。ABAQUS 被廣泛地認為是功能最強的有限元軟件，可以分析復雜的固體力學結構力學系統(tǒng)，特別是能夠駕馭非常龐大復雜的問題和模擬高度非線性問題。 ABAQUS 不但可以做單一零件的力學和多物理場的分析，同時還可以做系統(tǒng)級的分析和研究。 ABAQUS 的系統(tǒng)級分析的特點相對于其他的分析軟件來說是獨一無二的。

2.相關模塊 ?

ABAQUS有兩個主求解器模塊—— ABAQUS/Standard 和 ABAQUS/Explicit。ABAQUS 還包含一個全面支持求解器的圖形用戶界面，即人機交互前后處理模塊 — ABAQUS/CAE 。 ABAQUS 對某些特殊問題還提供了專用模塊來加以解決。

2.1?ABAQUS/CAE前后處理模塊

ABAQUS/CAE是ABAQUS的前后處理器，具有幾何體建模、模型裝配、定義材料性質、定義約束和接觸、網格劃分、后處理過程自動化等功能。具備Patran、Hepermesh等專用前后處理程序功能。此外，便于開發(fā)流程化環(huán)境。幾何體建模模型裝配定義材料性質定義約束和接觸網格劃分后處理過程自動化。

2.2?ABAQUS/standard 隱式分析模塊

ABAQUS的隱式非線性分析求解器，可以求解線性問題和非線性問題，包括求解靜態(tài)、動態(tài)、熱和電響應問題；集成了線性、非線性、機構（非線性柔性機構）求解功能。

2.3?ABAQUS/Explicit 顯式分析模塊

ABAQUS/Explicit是功能齊全的高級顯示非線性有限元軟件求解器。是一個通用分析模塊，能夠求解廣泛的高度非線性瞬態(tài)問題，如：爆炸、碰撞、跌落、沖壓、水下爆炸等瞬態(tài)、高度大變形非線性等，具有極強的結構分析能力；另外，其集成線性、非線性、機構（非線性柔性機構）求解功能；突出的優(yōu)點是與隱示求解器Standard無縫集成，可以循環(huán)交替求解穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)耦合問題。

2.4 ABAQUS/Aqua 海洋平臺模塊

ABAQUS/Aqua是用于海洋工程的一個附加模塊，附加在ABAQUS/Standard上應用，ABAQUS/Aqua可用于海洋工程結構領域，其目的是模擬海上結構，可以解決：海上石油平臺或船體，能夠完成海洋平臺導管架和立管的分析、J形管的拖曳模擬、底部彎曲計算和漂浮結構的研究；結構可以承受由穩(wěn)定流和波效應引起的拖曳力、浮力和流體慣性載荷；自由水面以上的結構施加風載。另外，ABAQUS/Aqua可記錄自由表面的高度，而且允許部分結構的浸沒，同時為部分或全部浸沒的結構提供特定的載荷庫。ABAQUS/Aqua還提供了錨鏈、各向異性海床摩擦、樁腳連接單元、筒體結構的滑動線、纜繩單元等附加特征。

2.5 ABAQUS/CFD流體分析模塊

純計算流體動力學求解器ABAQUS/CFD基于混合間斷有限元法/有限體積法（FVM） 和有限單元法（FEM），可以解決與層流和湍流相關的流體力學問題，不用通過第三方軟件即可以在ABAQUS/CAE里方便地實現(xiàn)ABAQUS/Standard、ABAQUS/Explicit與ABAQUS/CFD的耦合，實現(xiàn)真正意義上的流固耦合或耦合傳熱。

2.6 ABAQUS/ATOM優(yōu)化分析模塊

集成Topo和Shape優(yōu)化分析模塊，提供ABAQUS/cae界面下的優(yōu)化分析能力。拓撲優(yōu)化是通過不斷修改最初模型中指定優(yōu)化區(qū)域的單元材料屬性， 然后從分析模型中刪除/增加單元而獲得滿足設計目標的最優(yōu)結構輪廓。形狀優(yōu)化是在已有的結構基礎上對零件的局部特征進行修改，從而減小結構應力集中等。

與其它優(yōu)化分析軟件相比，其便捷和人性化的操作界面使學習更加的快速，同時其繼承了ABAQUS的算法優(yōu)點，考慮接觸，幾何非線性以及材料非線性以及加工制造的約束，最大程度滿足用戶的需求。

2.7 ABAQUS/WCM纏繞復合材料模塊

ABAQUS的纏繞絲建模器（WCM），用戶可以創(chuàng)建擁有詳細規(guī)范結構外形和纏繞設計參數的模型，可進行沿纖維方向應力和應變的后處理。應用連續(xù)體或殼單元可創(chuàng)建軸對稱或三位模型。用戶可自定義界面來快速定義纏繞外形，進行幾何和網格的創(chuàng)建。

WCM模塊允許用戶定義橢圓形、球形、測地形狀，或通過表建立獨立點。另外，還可通過已有的部件來創(chuàng)建纏繞基體的幾何模型。可選擇生成整體或局部模型、對稱或不對稱壓力容器形狀。

2.8 ABAQUS/Design設計靈敏度分析模塊

ABAQUS/Design為ABAQUS/Standard的補充附加模塊，主要用于設計靈敏度分析（SDA）。設計靈敏度對于理解空間變化及預測設計改變的影響非常有用。設計靈敏度可作為再設計和基于梯度的優(yōu)化提供基礎。

默認的敏感性算法可精確的計算敏感性，不需要客戶指定任何的控制數據。用戶可直接指定數值差分方法（向前或中心差分）和參數擾動的大小，在半解析的設計靈敏性分析的求解精度和求解費用之間權衡。在大位移分析的敏感性計算中，可考慮非線性幾何效應。模型可包含較小的有限滑移接觸，其中摩擦系數可同設計參數相關。敏感性分析可被重啟動。

ABAQUS/Design提供全量和增量的設計靈敏度分析工時。增量公式適合于分析路徑相關的解。設計靈敏性分析的結果可用于ABAQUS/View查看。

2.9 ABAQUS電磁分析模塊

ABAQUS 6.12開始可進行電磁分析。ABAQUS/CAE支持電磁場建模功能，電磁場分析模型的信息可在ABAQUS/CAE界面中創(chuàng)建，例如材料、截面屬性、載荷、邊界條件、分析步、輸出請求、單元選擇及結果可視化處理。并且可進行電-熱-結構分析。

2.10 ABAQUS/Parallel并行計算模塊?

隨著并行有限元分析的發(fā)展，ABAQUS的并行計算日益成熟。ABAQUS支持Threads和MPI兩種模式的并行，Threads模式只能在SMP 系統(tǒng)上運行，而MPI模式則在SMP或者集群系統(tǒng)上都可以運行。

ABAQUS/Standard的并行求解器包括：具有動態(tài)負載均衡功能的并行直接稀疏矩陣求解器、基于區(qū)域分解的并行迭代求解器、并行Lanczos特征值求解器和并行AMS特征值求解器；ABAQUS/Explicit的并行求解器也是基于區(qū)域分解的。

3.相關功能

靜態(tài)應力/位移分析：包括線性，材料和幾何非線性，以及結構斷裂分析等

動態(tài)分析粘彈性/粘塑性響應分析：粘塑性材料結構的響應分析

熱傳導分析：傳導，輻射和對流的瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)分析

質量擴散分析：靜水壓力造成的質量擴散和滲流分析等

耦合分析：熱/力耦合，熱/電耦合，壓/電耦合，流/力耦合，聲/力耦合等

非線性動態(tài)應力/位移分析：可以模擬各種隨時間變化的大位移、接觸分析等

瞬態(tài)溫度/位移耦合分析：解決力學和熱響應及其耦合問題

準靜態(tài)分析：應用顯式積分方法求解靜態(tài)和沖壓等準靜態(tài)問題

退火成型過程分析：可以對材料退火熱處理過程進行模擬

海洋工程結構分析：

? ? ? ??對海洋工程的特殊載荷如流載荷、浮力、慣性力等進行模擬

? ? ? ? 對海洋工程的特殊結構如錨鏈、管道、電纜等進行模擬

? ? ? ? 對海洋工程的特殊的連接，如土壤/管柱連接、錨鏈/海床摩擦、管道/管道相對滑動等進行模擬

水下沖擊分析：對沖擊載荷作用下的水下結構進行分析

柔體多體動力學分析：對結構的運動情況進行分析，并和有限元功能結合進行結構和機械的耦合分析，并可以考慮結構運動中的接觸和摩擦

疲勞分析：根據結構和材料的受載情況統(tǒng)計進行生存力分析和疲勞壽命預估

設計靈敏度分析：對結構參數進行靈敏度分析并據此進行結構的優(yōu)化設計

軟件除具有上述常規(guī)和特殊的分析功能外，在材料模型，單元，載荷、約束及連接等方面也功能強大并各具特點，在材料模型中，定義了多種材料結構關系及失效準則模型，包括：

彈性：

線彈性：可以定義材料的模量、泊松比等彈性特性

正交各向異性：具有多種典型失效理論，用于復合材料結構分析

多孔結構彈性：用于模擬土壤和可擠壓泡沫的彈性行為

亞彈性：可以考慮應變對模量的影響

超彈性：可以模擬橡膠類材料的大應變影響

粘彈性：時域和頻域的粘彈性材料模型

塑性：

金屬塑性：符合Mises屈服準則的各向同性和遵循Hill準則的各向異性塑性模型

鑄鐵塑性：拉伸為Rankine屈服準則，壓縮為Mises屈服準則

蠕變：考慮時間硬化和應變硬化定律的各向同性和各向異性蠕變模型

擴展的Druker-Prager模型：適合于沙土等粒狀材料的不相關流動的模擬

Capped Drucker-Prager模型：適合于地質、隧道挖掘等領域

Cam-Clay模型：適合于粘土類土壤材料的模擬

泡沫材料模型：可以模擬高度擠壓材料，可應用于消費品包裝、及車輛安全裝置等領域混凝土材料模型，這種模型包含了混凝土彈塑性破壞理論滲透性材料模型，提供了依賴于孔隙比率、飽和度和流速的各向同性和各向異性材料的滲透性模型。

其它材料特性：

包括密度、熱膨脹特性、熱傳導率和導電率、比熱、壓電特性、阻尼以及用戶自定義材料特性等。

載荷、約束及連接：

載荷

載荷包括均勻體力、不均勻體力、均勻壓力、不均勻壓力、靜水壓力、旋轉加速度、離心載荷、彈性基礎，伴隨力效應，集中力和彎矩，溫度和其他場變量，速度和加速度等。

約束

除常規(guī)的約束外，還提供線性和非線性的多點約束(MPC)，包括剛性鏈、剛性梁、殼體/固體連接、循環(huán)對稱約束和運動耦合等。 連接強大的接觸對定義與分析功能為管接頭接觸密封分析，鉸鏈連接分析，殼體密封分析等帶來極大的便利。

ABAQUS單元族

單元庫：ABAQUS包括內容豐富的單元庫，單元種類多達562種。它們可以分為8個大類，稱為單元族，包括：

— 實體單元

— 殼單元

— 薄膜單元

— 梁單元

— 桿單元

— 剛體元

— 連接元

— 無限元

總結

以上是生活随笔為你收集整理的仿真工具ABAQUS的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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