[转帖]非线性有限元软件——ABAQUS
本帖最后由 wdhd 于 2016-4-5 09:26 编辑ABAQUS被广泛地认为是功能最强的有限元软件，可以分析复杂的固体力学和结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。ABAQUS不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析，同时还可以做系统级的分析和研究。优秀的分析能力和模拟复杂系统的可靠性使得ABAQUS被各国的工业和研究机构广泛采用，其产品也在大量的高科技产品研究中发挥着巨大的作用。ABAQUS在不断丰富其有限元分析的前后处理模块，也是建模、分析和仿真的人机交互平台——ABAQUS/CAE的功能的同时，还与其他的CAD、CAE软件厂商直接合作，开发嵌入式第三方求解器，如CATIA V5和AVL Excite。
一、ABAQUS的功能模块
ABAQUS是一套功能强大的工程模拟有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。ABAQUS包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库，并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料。作为通用的模拟工具，ABAQUS除了能解决大量的结构(应力/位移)问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析(流体渗透/应力耦合分析)及压电介质分析。
1.ABAQUS/CAE(前后处理器)
ABAQUS/CAE是ABAQUS有限元分析的前后处理模块，也是建模、分析和仿真的人机交互平台。该模块可以构建结构的几何模型，分配材料和截面的特性，施加载荷和边界条件，并划分网格。该模块还可以进一步将生成的模型投入到后台的分析模块运行，对运行情况进行监测，并对计算结果进行后处理。ABAQUS/CAE的后处理可以对计算结果的描述和解释提供广泛的选择，除了通常的云图、等值线和动画显示之外，还可以用列表、曲线等其他工具来完成后处理工作。该模块的许多独特功能与特点，例如CAD建模方式、参数化建模、数据管理系统等都极大地方便了用户。
2.ABAQUS/Standard(隐式分析求解器)
ABAQUS/Standard是一个通用分析模块，它能够求解广泛的线性和非线性问题，包括结构的静态、动态、热和电响应等。对于同时发生作用的几何、材料和接触非线性采用自动增量控制技术处理。ABAQUS拥有CAE工业领域最为广泛的材料模型，它可以模拟绝大部分工程材料的线性和非线性行为，而且任何一种材料都可以和任何一种单元或复合材料层一起用于任何合适的分析类型。
3.ABAQUS/Explicit(显式分析求解器)
ABAQUS/Explicit利用对时间变化的显式积分求解动力学方程。该模块适合于分析如冲击和爆炸这样短暂、瞬时的动态事件，对高度非线性问题也非常有效，包括模拟加工成形过程中接触条件改变的问题。
以上两种分析模块可无缝集成，输入文件的格式相同，并可以互相传递结果数据。
4.ABAQUS/Aqua(波动载荷分析)
ABAQUS/Aqua是美孚石油公司同ABAQUS公司合作开发的，该模块的一系列功能可以附加在ABAQUS/Standard上应用。该模块的用途是模拟海上结构，例如海洋石油平台或船体。其具体功能包括模拟波浪、风载荷、浮力和洋流拖曳力的影响等。
5.ABAQUS/Design(优化敏感性分析)
ABAQUS/Design模块的一系列功能可以附加在ABAQUS/Standard上应用。它的用途是对各种非线性结构进行优化敏感性分析。
6.ABAQUS/Safe(疲劳分析)
ABAQUS/Safe模块的一系列功能可以附加在ABAQUS/Standard和 ABAQUS/Explicit上应用，它的用途是通过疲劳分析预测部件和系统的寿命。
7.ABAQUS For CATIA V5 (AFC)
ABAQUS For CATIA (ABAQUS/AFC)是CATIA V5建模功能的扩展，目的是在CATIA V5的用户环境下进行ABAQUS的集成化建模和仿真分析。ABAQUS For CATIA(ABAQUS/AFC)保持和沿用CATIA V5部件、虚拟部件和安装等概念，并充分利用几何和分析模型之间的内在联系。与PLM建模相仿，点、线、面、体等是分析模型的边界条件、载荷和接触关系等建立的基础。
8.CAD模型接口
ABAQUS可以提供CATIA V4、CATIA V5、I-DEAS、Parasolid、Pro/ENGINEER等产品的模型接口，方便客户将在上述产品中建立的各种CAD模型导入ABAQUS的求解器中作分析。
二、ABAQUS软件的应用领域
1.汽车工业——动力系统(Power Train)分析
图1 动力系统模型
ABAQUS已经成为汽车工业中动力系统可靠性分析的标准软件。ABAQUS是最早的可以高精度模拟螺栓预紧力和垫片密封的有限元软件。世界各大汽车公司，如通用汽车公司等，均大量采用ABAQUS进行汽车动力系统的分析，图1所示的动力系统模型用于进行自由振动的特征值提取分析。
(1)发动机分析
ABAQUS/Standard强大、精确和灵活的接触功能享有盛名，并可以对各种耦合场进行精确的模拟，如发动机内的热固耦合分析。世界著名的汽车和发动机公司，如Ford、AVL等，均采用ABAQUS作为其产品的分析工具。
(2)碰撞分析
国外大部分的汽车制造商对碰撞模拟研究了很多年，但在进行真正可预测的碰撞模拟方面仍有许多工作要做。ABAQUS同其重要客户德国宝马汽车公司一起努力开发下一代的防撞性能模拟技术。基于ABAQUS强大的结构分析研发工作，我们将为客户提供真正可预测的碰撞分析解决方案。
图2 防碰撞性能模拟
2.航空航天工业
作为航空航天领域的领导者，波音公司最早在设计阶段采用计算机辅助模拟。面对新机型设计的各种挑战，波音公司从90年代开始选择ABAQUS作为其主要的有限元模拟软件，并将其作为复杂非线性模拟的标准，广泛应用于波音公司的民用飞机、军用飞机和导弹系统的设计中。
波音是ABAQUS在航空航天领域的重要软件功能评估伙伴，并一直推动着ABAQUS软件的发展。以下是一些波音采用ABAQUS进行有限元分析的应用领域：
☆结构的非线性分析和失效评估;
☆考虑压缩屈曲的产品优化;
☆受压仪表盘的裂纹扩展;
☆制造过程，比如柳钉成形分析;
☆螺纹绞接件的过盈配合和密封。
图3为波音公司进行压力舱隔框应力和屈曲分析的结果云图。薄壁结构用板壳单元模拟，共有13个连接面。纵向加强肋与放射状加强肋在蒙皮表面交叉，航空电子设备支撑肋与放射加强肋在蒙皮表面交叉。有限元模型包括22,424个节点和23,141个单元，共135,000个自由度。压力载荷作用于蒙皮表面，在薄壁结构上联合作用弯曲和面内载荷造成几何非线性变形。
a) b)
图3 压力舱隔框应力和屈曲分析结果云图
3.军事工业——子弹穿甲模拟
ABAQUS/Explicit具有强大的分析水下爆炸(UNDEX)的功能，图4为潜艇处于深海中的三维立体模型，图5为ABAQUS分析的潜艇外壳的压力轮廓线。
图4 潜艇处于深海中的三维立体模型
图5 ABAQUS分析的潜艇外壳的压力轮廓线
4.海洋工程
(1)膨胀管分析
荷兰壳牌石油公司同ABAQUS公司合作，对石油钻井中扩管膨胀这一工程问题进行了深入研究，图6为压差卡钻情况下由于管道扩展造成的接触压力分布云图。
(2)海上钻井平台分析
ABAQUS/Aqua模块能够模拟海上结构，例如海洋石油平台或立管。其中某些功能包括模拟波浪、风载荷及浮力的影响。
图6 接触压力分布云图
对ABAQUS有了点认识 Pro_E中能容易建立三维地质模型吗？比如山谷等。而且能将模型直接导入ABA中吗？ 长知识了 当然可以了，复杂的机械零件都可以的 三维地形一般是要做扫点进去吧。 ｐｒｏｅ的模型一般都是要通过标准数据格式来传递的。 ABAQUS的确很强，但是要在上面所讲的领域有点作为估计也不易
希望所有的ABAQUS人共同努力，共同进步 learning
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