ABA QUS有限元分析实例详解PDF电子书下载

第1章 ABAQUS简介 1

1.1 ABAQUS总体介绍 2

1.2 ABAQUS的主要分析功能 2

1.3 ABAQUS的主要模块 3

1.4 ABAQUS帮助文档 4

1.4.1 ABAQUS帮助文档的内容 4

1.4.2 如何使用ABAQUS帮助文件 5

1.5 本章小结 7

第2章 ABAQUS基本使用方法 9

2.1 ABAQUS分析步骤 10

2.2 ABAQUS/CAE简介 10

2.3 一个简单的实例：带孔平板的应力分析 13

2.3.1 问题的描述 13

2.3.2 启动ABAQUS/CAE 14

2.3.3 创建部件 14

2.3.4 创建材料和截面属性 17

2.3.5 定义装配件 18

2.3.6 设置分析步 18

2.3.7 定义边界条件和载荷 19

2.3.8 划分网格 21

2.3.9 提交分析作业 22

2.3.10 后处理 23

2.3.11 退出ABAQUS/CAE 25

2.4 ABAQUS/CAE模型数据库的结构 26

2.5 ABAQUS/CAE的功能模块 27

2.5.1 Part（部件）功能模块 28

2.5.2 Property（特性）功能模块 30

2.5.3 Assembly（装配）功能模块 31

2.5.4 Step（分析步）功能模块 31

2.5.5 Interaction（相互作用）功能模块 35

2.5.6 Load（载荷）功能模块 36

2.5.7 Mesh（网格）功能模块 38

2.5.8 Job（分析作业）功能模块 38

2.5.9 Sketch（绘图）功能模块 40

2.5.10 Visualization（后处理）功能模块 41

2.6 划分网格的基本方法 42

2.6.1 独立实体和非独立实体 42

2.6.2 网格种子（seed） 43

2.6.3 单元形状 44

2.6.4 网格划分技术 45

2.6.5 划分网格的算法 47

2.6.6 划分网格失败时的解决办法 50

2.6.7 检查网格质量 51

2.7 选择三维实体单元的类型 51

2.7.1 节点数目和插值阶数 52

2.7.2 连续体单元 52

2.7.3 线性完全积分（linear full-integration）单元 52

2.7.4 二次完全积分（quadratic full-integration）单元 53

2.7.5 线性减缩积分（linear reduced-integration）单元 54

2.7.6 二次减缩积分（quadratic reduced-integration）单元 55

2.7.7 非协调模式（incompatible modes）单元 55

2.7.8 Tri单元和Tet单元 57

2.7.9 杂交（hybrid）单元 57

2.7.10 混合使用不同类型的单元 57

2.7.11 数值算例：不同单元类型和网格的结果比较 58

2.7.12 选择三维实体单元类型的基本原则 60

2.8 选择壳单元的类型 61

2.9 选择梁单元的类型 62

2.10 本章小结 63

第3章 线性静力分析实例（实体建模和后处理） 65

3.1 支架的线性静力分析实例：建模和分析计算 66

3.1.1 问题的描述 66

3.1.2 创建二维平面图 68

3.1.3 创建部件 70

3.1.4 创建材料和截面属性 73

3.1.5 定义装配件 73

3.1.6 划分网格 73

3.1.7 设置分析步 78

3.1.8 定义耦合约束 79

3.1.9 定义载荷 81

3.1.10 定义边界条件 84

3.1.11 提交分析作业 86

3.2 后处理 86

3.3 改进支架的设计 93

3.3.1 修改部件 94

3.3.2 设置时间增量步 96

3.3.3 检查截面属性、面、集合、载荷、边界条件和约束 96

3.3.4 重新划分网格 96

3.3.5 分析计算和后处理 96

3.4 不同单元性能的比较 97

3.5 本章小结 98

第4章 ABAQUS的主要文件类型 100

4.1 INP文件简介 101

4.2 带孔方板实例的INP文件 103

4.3 支架实例的INP文件 111

4.4 修改和运行INP文件 115

4.4.1 使用文本编辑软件修改INP文件 115

4.4.2 使用Edit Keywords功能来修改INP文件 117

4.5 查看分析过程信息 117

4.5.1 STA文件 118

4.5.2 MSG文件 118

4.5.3 DAT文件 120

4.6 设置ABAQUS的运行环境 122

4.7 本章小结 123

第5章 接触分析实例 125

5.1 实例1：带孔方板的接触分析 126

5.1.1 问题的描述 127

5.1.2 创建部件 128

5.1.3 定义装配件 129

5.1.4 设置单元类型 129

5.1.5 设置分析步 129

5.1.6 定义接触 130

5.1.7 定义边界条件和载荷 131

5.1.8 提交分析作业 132

5.1.9 后处理 132

5.1.10 INP文件 133

5.2 接触分析中的主要问题 135

5.2.1 ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit中的接触分析 136

5.2.2 定义接触对 136

5.2.3 有限滑移和小滑移 137

5.2.4 设定接触面之间的距离或过盈量 138

5.2.5 接触属性 140

5.2.6 将接触信息输出至DAT文件 140

5.2.7 迭代过程和MSG文件中的信息 141

5.2.8 解决接触分析中的收敛问题 145

5.3 实例2：过盈装配过程模拟 150

5.3.1 问题的描述 151

5.3.2 绘制二维平面图 152

5.3.3 创建部件 153

5.3.4 创建材料和截面属性 153

5.3.5 定义装配件 154

5.3.6 划分网格 154

5.3.7 设置分析步 154

5.3.8 定义接触 155

5.3.9 定义边界条件 157

5.3.10 提交分析作业 157

5.3.11 后处理 158

5.3.12 INP文件 159

5.4 本章小结 163

第6章 弹塑性分析实例 165

6.1 弹塑性分析中的主要问题 166

6.1.1 弹塑性变形行为 166

6.1.2 ABAQUS弹塑性分析的基本方法 168

6.1.3 解决弹塑性分析中的收敛问题 170

6.2 实例1：带孔平板的弹塑性分析 171

6.2.1 问题的描述 171

6.2.2 建模分析过程 172

6.2.3 INP文件 173

6.3 实例2：单向压缩试验过程模拟 175

6.3.1 问题的描述 175

6.3.2 创建部件 176

6.3.3 创建材料和截面属性 177

6.3.4 定义装配件 177

6.3.5 划分网格 178

6.3.6 设置分析步 178

6.3.7 定义接触 179

6.3.8 定义边界条件 179

6.3.9 将压头参考点上的反作用力写入DAT文件 180

6.3.10 提交分析作业 180

6.3.11 后处理 180

6.3.12 INP文件 181

6.4 实例3：弯曲成形过程模拟 184

6.4.1 问题的描述 184

6.4.2 创建部件 186

6.4.3 创建材料和截面属性 187

6.4.4 定义装配件 187

6.4.5 划分网格 188

6.4.6 设置分析步 189

6.4.7 定义接触 190

6.4.8 定义边界条件 190

6.4.9 提交分析作业 191

6.4.10 后处理 191

6.4.11 INP文件 194

6.5 用子模型分析弯曲成形过程 198

6.5.1 子模型的基本知识 199

6.5.2 建立子模型（不重新划分网格） 200

6.5.3 分析细化网格的子模型 203

6.5.4 INP文件 204

6.6 本章小结 207

第7章 热应力分析实例 209

7.1 热应力分析中的主要问题 210

7.2 实例1：带孔平板的热应力分析 211

7.2.1 问题的描述 211

7.2.2 建模分析过程 212

7.2.3 INP文件 213

7.3 实例2：法兰盘感应淬火的残余应力场模拟 214

7.3.1 问题的描述 215

7.3.2 创建部件 216

7.3.3 定义材料、截面属性和装配件 217

7.3.4 划分网格 217

7.3.5 设置分析步 219

7.3.6 定义集合和面 219

7.3.7 定义温度场 220

7.3.8 定义边界条件和载荷 220

7.3.9 提交分析作业 220

7.3.10 后处理 221

7.3.11 INP文件 223

7.4 本章小结 225

第8章 多体分析实例 226

8.1 多体分析的主要方法 227

8.1.1 连接单元 228

8.1.2 连接属性 229

8.1.3 输出连接单元的分析结果 237

8.2 实例1：圆盘的旋转过程模拟（刚体模型） 238

8.2.1 问题的描述 238

8.2.2 模型文件 240

8.2.3 创建圆盘部件 240

8.2.4 定义截面属性和装配件 241

8.2.5 划分网格 241

8.2.6 定义参考点和基准坐标系 241

8.2.7 定义集合 242

8.2.8 定义刚体约束 242

8.2.9 定义连接属性和连接单元 243

8.2.10 设置分析步和历史变量输出 244

8.2.11 定义边界条件 244

8.2.12 提交分析作业 245

8.2.13 后处理 246

8.2.14 INP文件 247

8.3 在多体分析中避免过约束 249

8.3.1 多体分析中的过约束 249

8.3.2 选择连接属性和边界条件 250

8.3.3 圆盘旋转模型中的过约束 250

8.4 连接单元边界条件和连接单元载荷 252

8.5 连接单元行为 253

8.6 圆盘的柔体模型 256

8.7 实例2：抓斗机构的多体分析 258

8.7.1 问题的描述 258

8.7.2 建模要点 259

8.7.3 模型文件 263

8.7.4 创建支撑杆部件 263

8.7.5 定义支撑杆的截面属性 263

8.7.6 定义装配件 265

8.7.7 划分网格 265

8.7.8 定义基准坐标系和集合 265

8.7.9 定义显示体约束和刚体约束 266

8.7.10 定义连接属性和连接单元 267

8.7.11 设置分析步和历史变量输出 269

8.7.12 定义边界条件 270

8.7.13 提交分析作业 270

8.7.14 后处理（支撑杆受刚体约束，不施加载荷） 270

8.7.15 支撑杆的柔体模型 271

8.7.16 后处理（支撑杆为柔体，施加载荷） 271

8.7.17 INP文件 272

8.8 本章小结 276

第9章 动态分析实例 279

9.1 动态分析的主要方法 280

9.1.1 振型叠加法 281

9.1.2 直接解法 282

9.1.3 比较ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit 282

9.2 实例1：圆盘的频率提取分析 283

9.2.1 问题的描述 283

9.2.2 模型文件 284

9.2.3 建模过程 285

9.2.4 后处理 285

9.2.5 INP文件 287

9.3 实例2：圆盘的瞬时模态动态分析 289

9.3.1 问题的描述 289

9.3.2 定义瞬时模态动态分析步 290

9.3.3 定义载荷 292

9.3.4 提交分析和后处理 292

9.3.5 INP文件 294

9.4 实例3：圆盘的显式动态分析 296

9.4.1 问题的描述 296

9.4.2 定义材料阻尼 297

9.4.3 定义显式动态分析步 297

9.4.4 选择Explicit单元库 297

9.4.5 重新定义载荷 297

9.4.6 提交分析和后处理 298

9.4.7 INP文件 299

9.5 本章小结 301

第10章 复杂工程分析综合实例 303

10.1 实例1：带预紧力螺钉的接触分析 304

10.1.1 问题的描述 304

10.1.2 创建部件 306

10.1.3 创建材料和截面属性 307

10.1.4 定义装配件 308

10.1.5 修改节点坐标 310

10.1.6 为螺钉划分网格 311

10.1.7 定义接触和绑定约束（tie） 313

10.1.8 定义分析步 315

10.1.9 施加载荷 316

10.1.10 定义边界条件 317

10.1.11 将接触力写入DAT文件 318

10.1.12 提交分析作业 319

10.1.13 后处理 319

10.1.14 INP文件 320

10.1.15 通过定义过盈接触模拟螺钉的预紧力 324

10.1.16 接触分析中不同单元性能的比较 327

10.2 实例2：带轮和轴承在不同温度下的极限与配合分析 328

10.2.1 问题的描述 328

10.2.2 旋转周期结构的建模 329

10.2.3 创建部件 331

10.2.4 创建材料和截面属性 332

10.2.5 定义装配件 332

10.2.6 划分网格 332

10.2.7 定义分析步（输出重启动分析数据） 334

10.2.8 定义各个面和接触关系 334

10.2.9 定义温度场 336

10.2.10 定义边界条件 337

10.2.11 生成INP文件 337

10.2.12 修改INP文件来定义旋转周期对称 337

10.2.13 提交分析作业 338

10.2.14 后处理 338

10.2.15 INP文件 338

10.2.16 重启动分析：140℃时的接触状况 341

10.3 本章小结 343

第11章 常见错误信息和警告信息 345

11.1 DAT文件中的错误信息和警告信息 346

11.1.1 未注明实体名称（Unknown Assembly ID） 346

11.1.2 文件中有空行 347

11.1.3 关键词前没有星号 348

11.1.4 关键词拼写错误（Ambiguous Keyword Definition） 348

11.1.5 关键词的参数错误（Unknown Parameter） 348

11.1.6 关键词的数据错误 349

11.1.7 标点符号错误 350

11.1.8 关键词位置错误（Keyword Is Misplaced） 350

11.1.9 没有为单元赋予截面属性（Lack Property Definition） 351

11.1.10 过约束（Overconstraint Checks） 351

11.1.11 材料塑性数据不符合格式要求 352

11.1.12 重启动分析数据错误 353

11.1.13 磁盘空间不足 353

11.1.14 环境参数pre_memory设置得太小 353

11.2 MSG文件中的错误信息和警告信息 354

11.2.1 数值奇异（Numerical Singularity） 354

11.2.2 零主元（Zero Pivot）和过约束（Overconstraint Checks） 354

11.2.3 负特征值（Negative Eigenvalue） 355

11.2.4 局部塑性变形过大 355

11.2.5 接触的过盈量太大 355

11.2.6 过多次迭代尝试（Too Many Attempts） 356

11.2.7 时间增量步达到下限 356

11.2.8 环境参数standard_memory设置得太小 356

11.2.9 环境参数standard_memory设置得过大 357

11.3 LOG文件中的错误信息 357

11.3.1 环境参数pre_memory设置得过大 357

11.3.2 用户子程序（user subroutine）出现错误 358

11.3.3 ABAQUS本身的缺陷（bug） 358

11.4 ABAQUS/CAE中的错误信息和警告信息 359

11.4.1 不支持INP文件中的关键词 359

11.4.2 不能为非独立实体设置网格参数 360

11.5 本章小结 361

附录 362

附录A 中文索引 362

附录B 英文索引 373

附录C 本书实例中用到的单元类型 384

附录D 本书实例中用到的关键词（keyword） 386

附录E 本书实例中用到的ABAQUS/CAE功能 388

参考文献 394