2024年5月25日发(作者：)
1. 完全积分是指当单元具有规则形状时，所用的高斯积分点可以对单元刚度矩阵中的
多项式进行精确地积分。
2. 剪力自锁将使单元变得“刚硬”，只影响受弯曲荷载的完全积分线性（一阶）单元，
这些单元功能在受直接或剪切荷载时没有问题。二次单元的边界可以弯曲，没有剪力自锁
的问题。
3. 只有四边形和六面体单元才能采用减缩积分。所有的楔形、四面体和三角形实体单
元采用完全积分。减缩积分单元比完全积分单元在每个方向上少用一个积分点。
4. 只有四边形和六面体单元才能采用减缩积分。所有的楔形、四面体和三角形实体单
元采用完全积分。减缩积分单元比完全积分单元在每个方向上少用一个积分点。
5. 非协调单元：只有四边形和六面体单元才能采用减缩积分。所有的楔形、四面体和
三角形实体单元采用完全积分。减缩积分单元比完全积分单元在每个方向上少用一个积分
点。
6. ABAQUS对非协调单元采用了增强位移梯度形式。在弯曲问题中，用非协调单元可
得到与二次单元相当的结果，且计算费用明显降低。对单元扭曲很敏感。
7. ABAQUS对非协调单元采用了增强位移梯度形式。在弯曲问题中，用非协调单元可
得到与二次单元相当的结果，且计算费用明显降低。对单元扭曲很敏感。
8. 杂交单元：ABAQUS对非协调单元采用了增强位移梯度形式。在弯曲问题中，用非
协调单元可得到与二次单元相当的结果，且计算费用明显降低。对单元扭曲很敏感。
9. 一般情况下应采用二次减缩积分单元（CAX8R，CPE8R，CPS8R，C3D20R）。在
应力集中局部采用二次完全积分单元（CAX8，CPE8，CPS8，C3D20）。对含有非常大的
网格扭曲模拟（大应变分析），采用细网格划分的线性减缩积分单元（CAX4R， CPE4R，
CPS4R，C3D8R ）。对接触问题采用线性减缩积分单元或非协调单元（CAX4I，CPE4I，
CPS4II，C3D8I等）的细网格划分。
10. 采用非协调单元时应使网格扭曲减至最小。三维情况应尽可能采用块状单元（六
面体）。对小位移问题采用二次四面体单元（C3D10）是可行的。
11. 在实体单元中所用的数学公式和积分阶数对分析的精度和花费有非常显著的影
响。使用完全积分的单元，尤其是一阶（线性）单元，容易形成自锁现象，在正常情况下
不要应用。一阶减缩积分单元容易出现沙漏现象；充分的单元细化可减小这种问题。
12. 在分析中如有弯曲位移，且采用一阶减缩积分单元时，应在厚度方向上至少用4
个单元。沙漏现象在二阶减缩积分单元中较少见。在大多数一般问题中要考虑应用这些单
元。非协调单元的精度依赖于单元扭曲的量值。
13. 结果的数值精度依赖于所用的网格。应进行网格细化研究已确保该网格对问题提
供了唯一的解答。但是应记住使用一个收敛网格不能保证计算结果与问题的行为相匹配：
它还依赖于模型其它方面的近似化和理想化程度。通常只在想要得到精确结果的区域细化
网格。ABAQUS具有一些先进的特点，如子模型，它可以帮助对复杂模拟得到有用的结果。
HOURGLASS
基础部分
Part类型:可变形部件，离散刚体部件（任意形状，荷载作用下不可变形），解析刚体
部件（只可以用直线，圆弧和抛物线创建的形状，荷载作用下不可变形）。每个部件只存在
自己的坐标系中，与其他部件无关。给部件赋予属性，既成为实例。实例可以装配成
assembly。
Automated repair options：默认为缝合边，自动修理用于几何体变成valid。
基特征一旦创建不能修改。附加特征可用于修改基特征或为基特征添加细节（拉伸，
壳，线，切削，导角）
基准几何体类型：点，轴，坐标系，平面。
过滤器：selection options
分区：细分为不同的区域
对于拉伸和旋转，有扭曲选项，可以创建螺纹、螺旋弹簧和扭曲线。也可以利用锥度
选项，指定角度，创建带有锥度的部件。
导入孤立网格：通过.inp和.odb文件导入已有网格。被导入的孤立网格，没有父几何
体。
定义表面增强：定义了连接到已有部件表面的表面，并指定他的工程属性。
如何给部件定位：相对定位：定义几何关系，确定规则， 表面平行约束，面面平行约
束，共轴约束，接触约束，重合点约束，平行坐标系约束，若定义有冲突，则将之前的相
对约束转化为绝对约束。
集和表面在assembly，step，interaction和load模块中均有效。在part or property
module 中创建的part集在assembly module 中有效，但不能通过set managerment
修改。
Step 用途：define step，指定输出需求，指定分析诊断，指定分析控制。接触、荷
载和边界条件是分析步相关的，需事先定义。主要用于描述模拟历程。对python和c++
保留了API接口，用于后处理。输出类型有两种类型：场数据用于绘制模型的变形，云图
和X-Y图；历程数据用于X-Y绘图。分析步可替换。分析控制：为显式分析定义自适应网
格区域和控制；为接触问题定制求解控制；定制一般的求解控制。
Interaction：用于模拟机械或热的接触。如定义边界的耦合，定义连接器。显示体的
目的是可视化，不用于分析。接触模型的法向关系、摩擦和干涉。带有摩擦的双面接触、
自接触、捆绑约束。使用步骤：create ，选择起作用的step；选择表面；在edit interaction
对话框中完成接触定义；在接触管理器中激活或不激活。
边界条件：包括初始温度、指定的平移或转动，速度或角速度。指定的边界条件可以
随着时间相关的幅值定义。
初始条件：包括平动和转动速度、温度。初始平动速度可以模拟自由落体的效果。
步骤：创建、指定对象、编辑。
Mesh module ：分网技术，单元形状，单元类型，网格密度，生成网格，检查网格
状况。
二维区域可用形状：四边形、以四边形为主（允许三角形单元作为过度）、三角形
三维区域可用形状：四面体、若实例中包含虚拟拓扑，可使用三角形单元、四边形单
元和利用波前算法的四边形或四边形为主的单元。
细节模型中，小的细节可能会影响网格效果，虚拟模型则忽略小的细节。
网格生成技术：扫略网格（网格在区域的一个表面被创建，称为源面，网格中的节点
沿着连接面，拷贝一个单元层，直到目标面，abaqus自动选择源和目标面）。
结构化分网技术：使用简单的预定义的网格拓扑关系划分网格，给出了网格划分的最
大控制。不同的区域可以有不同的网格划分，用不同的颜色来表示。在区域之间自动创建
捆绑约束，保持区域的连接，但是约束不是真正的协调，精度将会受到影响。
控制网格密度和梯度：使用波前算法的三角形、四面体、四边形网格的节点和种子精
确匹配；使用中轴算法的六面体或四边形网格，abaqus会调整单元的分布，但是可以通
过在边上的约束种子防止调整。分区创建了附加的边，可以对局部网格密度施加更多的控
制，可以在应力集中区域细化网格。
分配单元类型：荷载和边界条件等是基于几何体的，而不是基于网格。
网格质量检查：限制条件包括形状比、最大最小角度和形状因子等。在消息域显示单
元的总数、扭曲单元的数量、平均扭曲和最差扭曲。
有限元分析实例详解（石亦平）
Abaqus有多个模块，包括cae前处理模块、主求解器Standard and explicit 、
design，aqua，foundation接口等等。在step中若选择static general 则选择了
standard，若选择dynamic 则选择了explicit。
ABAQUS/standard 是一个通用分析模块，它使用隐式求解方法，能够求解广泛领域
的线性和非线性问题，包括静态分析、动态分析，以及复杂的非线性耦合物理场分析等。
ABAQUS/EXPLICIT ，用以进行显式动态分析，他使用显式求解方法，适于求解复杂
非线性动力学问题和准静态问题，特别是用于模拟短暂、瞬时的动态事件，如冲击和爆炸
问题。此外，它对处理接触条件变化的高度非线性问题也非常有效(例如模拟成形问题)。
二维平面应力问题：2D planar
线性摄动分析步（linear pertuibation step）：只用于分析线性问题，explicit中不能
使用此。Standard中，以下分析总是线性的：buckle（特征值屈曲）frequency（频率提
取分析）modal dynamic（瞬时模态动态分析）random response （随机响应分析）
response spectrum （反应谱分析）steady-state dynamics （稳态动态分析）如模型
只能中存在大位移或转动，几何非线性参数NLGEOM应选择ON
设置求解过程时间增量步：若模型中不包含阻尼或与速率有关的材料性质，时间没有
实际意义。允许的最小增量步：e-5，最大：1允许的增量步最大数目：100
设定输出数据：step 下 output 菜单项
场变量输出结果（field output）一个分析步结束时输出结果 历史变量输出结果
（history output）0.1个分析步结束输出一次应力结果
设定自适应网格：step—other---adaptive mesh domain （control）通常比纯拉
个狼日分析更稳定，高效，精确。
控制分析过程：standard 通用分析步step—other—general solution controls控
制收敛算法和时间积分精度。静力问题，other—solver controls来控制迭代线性方程求
解器的参数。
在Interaction 功能模块中，主要可以定义模型的以下相互作用。
(1)主菜单Interaction 定义模型的各部分之间或模型与外部环境之间的力学或热相互
作用，例如接触、弹性地基、热辐射等
(2) 主菜单Constraint 定义模型各部分之间的约束关系。
(3) 主菜单Connector 定义模型中的两点之间或模型与地面之间的连接单元
( connector)，用来模拟固定连接、钱接、恒定速度连接、止动装置、内摩擦、失效条件
和锁定装置等。
(4) 主菜单Special ? Inertia 定义惯量(包括点质量/惯量、非结构质量和热容)。
(5 )主菜单Special ? Crack 定义裂纹。
(6) 主菜单Special ? Springs/Dashpots 定义模型中的两点之间或模型与地面之间
的弹簧和阻尼器。
(7) 主菜单Tools 常用的菜单项包括Set (集合)、Surface (面)和AlIplitude (幅值)
等。
约束：在ABAQUS/CAE 的Assembly 功能模块、Load 功能模块和Interaction 功
能模块中都有"约束"的概念，它们分别有着不同的含义。在Assembly 功能模块中，
Constraint(约束)的作用是定义各个实体间的相互位置关系，从而确定它们在装配件中的初
始位置。在Load 功能模块中，主菜单BC 的作用是定义边界条件，消除模型的刚体位移。
在Interaction功能模块中，主菜单Constraint (约束)的作用是定义模型各部分的自由度
之间的约束关系，具体包括以下类型。(1) Tie (绑定约束) 模型中的两个面被牢固地粘结在
一起，在分析过程中不再分开。被绑定的两个面可以有不同的几何形状和网格。
(2) Rigid Body (刚体约束) 在模型的某个区域和一个参考点之间建立刚性连接，此区
域变为一个刚体，各节点之间的相对位置在分析过程中保持不变。
(3) Display Body (显示体约束) 与Rigid Body 类似，受到此约束的实体只用于图形
显示，而不参与分析过程。
(4) Coupling (耦合约束) 在模型的某个区域和参考点之间建立约束。
I) Kinematic Coupling (运动耦合) :即在此区域的各节点与参考点之间建立一种运动
上的约束关系。
2) Distributing Coupling (分布耦合) :也是在此区域的各节点与参考点之间建立一种
约束关系，但是对此区域上各节点的运动进行了加权平均处理，使此区域上受到的合力和
合力矩与施加在参考点上的力和力矩相等效。换言之，分布搞合允许面上的各部分之间发
生相对变形，比运动捐合中的面更柔软。
(5) Shell-to-Solid Coupling (壳体-实心体约束) 在板壳的边和相邻实心体的面之间
建立约束。
(6) Embedded Region (嵌入区域约束) 模型的一个区域镶嵌在另一个区域中。
(7) Equation (方程约束) 用一个方程来定义几个区域的自由度之间的相互关系。
载荷：
4) Shell Edge Load: 施加在板壳边上的力或弯矩。
5) Surface Traction: 施加在面上的单位面积载荷，可以是剪力或任意方向上的力，通
过一个向量来描述力的方向。
6) Pipe Pressure: 施加在管子内部或外部的压强。
7) Body Force: 单位体积上的体力。
8) Line Load: 施加在梁上的单位长度线载荷。
9) Gravity: 以固定方向施加在整个模型上的均匀加速度，例如重力;ABAQUS 根据此
加速度和材料属性中的密度来计算相应的载荷。
10) Bolt Load: 螺栓或紧固件上的紧固力，或其长度的变化。
11) Generalized Plane Strain: 广义平面应变载荷，它施加在由广义平面应变单元所
构成
12) Rotational Body Force: 由于模型的旋转造成的体力.需要指定角速度或角加，以
及旋转轴。
13) Connector Force: 施加在连接单元上的力。
14) Connector Moment: 施加在连接单元上的弯矩。
Assembly
(1)独立实体(independent instance) 独立实体是对Part 功能模块中部件的复制，可
以直接对独立实体划分网格(mesh on instance ) ，而不能对相应的部件划分网格。如果
对同一个部件创建了多个独立实体，则需要对每个独立实体分别划分网格。
(2) 非独立实体(dependent instance) 非独立实体是Part 功能模块中部件的指针
(pointer) ，不能直接对非独立实体划分网格，而只能对相应的部件划分网格（mesh on
part） 如果对同一个部件创建了多个独立实体，则只需对部件划分一次。
格，而不必再为每个非独立实体分别划分网格。
对非独立实体，应在窗口顶部的环境栏中把object选项设为part，即对部件划分网
格；反之，对独立实体划分网格，应设为assembly，对整个装配件划分网格。
设置边上的种子，可以点击窗口右下角的constraints选择约束条件
无约束：节点数目可以超出或者少于种子；部分约束：只能超出，不能少于；完全约
束
单元形状选择：二维（quad：完全使用四边形，quad-dominated：过渡区允许出现
三角形单元，tri：完全使用三角形）
三维（hex：完全使用六面体，hex-dominated：过渡区允许出现楔形，tet：完全使
用四面体，wedge：完全使用楔形）
网格颜色：structured 绿色 sweep 黄色 free 粉红色 自由网格划分采用tri和
tet的二次单元来保证精度，structured and sweep 一般采用quad and hex ，如果定义
seeds完全约束，可能划分不成功，可去除种子。
如果某个区域显示为橙色表明无法使用目前赋予它的网格划分技术来生成网格。可把
实体分割( partition) 为几个简单的区域，再划分网格。
Medial axis 算法：首先把要划分网格的区域分为一些简单的区域，然后使用结构化
网格划
分技术来为这些简单的区域划分同格。
1 )使用Medial Axis 算法更容易得到单元形状规则的网格，但网格与种子的位置吻合
较差。
2) 在二维模型中使用Medial Axis 算法时，选择Minimize the mesh transition (最
小化网格的过渡)可以提高网格的质量，但用这种方法生成的网格更容易偏离种子。
3）如果在某些边设置了受完全约束的seeds，则该算法会自动会其他边设置最佳的种
子分布。
4）不支持由cad导入的粗糙模型和虚拟拓扑（virtual topology）
Advancing Front 算法：首先在边界上生成四边形网格，然后再向区域内部扩展。
1.得到的网格可以与种子的位置很好地吻合，但在较窄的区可能会使同格歪斜。
2.容易实现从粗网格到细网格的过渡，容易得到大小均匀的网格
3.支持由cad导入的粗糙模型和虚拟拓扑（virtual topology）
检查网格质量：verify mesh
单元类型
(1)线性( linear)单元又称一阶单元，仅在单元的角点处布置节点，在各方向都采用线
性插值;
(2) 二次( quadratic) 单元 又称二阶单元，在每条边上有中间节点，采用二次插值;
(3) 修正的( modified) 二次单元 只有Tri 或Tet 单元才有这种类型，即在每条边上
有中间节点，并采用修正的二次插值。
所谓线性完全积分是指当单元具有规则形状时，所用的高斯积分点的数目足以对单元
刚度矩阵中的多项式进行精确积分。承受弯曲载荷肘，线性完全职分单元会出现剪切自锁
(shear locking) 问题，造成单元过于刚硬，即使划分很细的网格，计算精度仍然很差
(Getting Started wilh ABAQUS) "Element formulation and integration"
二次完全积分（quadratic full-integration）单元
计算结果精确，适合模拟应力集中问题；一般无shear locking，但不能用于接触分析；
若材料不可压缩，在弹塑性分析中，容易产生volumetric locking；扭曲或弯曲应力有梯
度，locking
线性缩减积分（linear reduced-integration）单元
Quad 单元和Hex 单元在 ABAQUS/CAE默认的单元类型是线性减缩积分单元
减缩积分单元比普通的完全积分单元在每个方向少用一个积分点。线性减缩积分单元
在单元的中心只有一个积分点，由于存在所谓"沙漏"数值问题而过于柔软，ABAQUS 在线
性减缩积分单元中引入了"沙漏刚度"以限制沙漏模式的扩展。
线性减缩积分单元有以下优点，
1)对位移的求解结果较精确。
2) 网格存在扭曲变形时(例如Quad 单元的角度远近大于或小于90°)分析精度不会受
到大的影响。
3)在弯曲载荷下不容易发生剪切自锁。
其缺点如下：
1)由要划分较细的网格来克服沙漏问题。
2) 如果.希望以应力集中部位的节点应力作为分析指标，则不能选用此类单元，因为线
性减缩积分单元只有在单元的中心有一个积分点，相当于常应力单元，经过外差值和平均
后得到的节点应力则不精确。
二次减缩积分（quadratic reduced-integration）单元
优于线性减缩积分单元，不能用于接触分析、大应变问题，精度往往低于二次完全积
分单元。
非协调摸式（incompatible modes）单元的优点如下
1) 克服了剪切自锁问题，在单元扭曲比较小的情况下，得到的位移和应力结果很精确。
2) 在弯曲问题中，在厚度方向上只需很少的单元，就可以得到与二次单元相当的结而
计算成本明显降低。
3)使用了增强变形梯度的非协调模式，单元交界处不会重叠或开洞，因此很容易扩展
到非线性、有限应变的位移。
注意，如果所关心部位的单元扭曲比较大，尤其是出现交错扭曲时，分析精度会降低。
综上所述，选择三维实体单元类型时应遵循以下原则。
1)对于三维区域，尽可能采用结构化网格划分技术或扫掠网格划分技术，从而得到Hex
单元网格，减小计算代价，提高计算精度。当几何形状复杂时，也可以在不重要的区域使
用少量模形(Wedge) 单元。
2) 如果使用了自由网格划分技术， Tet 单元的类型应选择二次单元。在
ABAQUS/Explicit
中应选择修正的Tet 单元。C3D10M ，在ABAQUS/Standard 中可以选择C3D10，
但如果有
大的塑性变形，或模型中存在接触，而且使用的是默认的"硬"接触关系( " hard"
contact relationship) ，则也应选择修正的Tet 单元C3Dl0M 。
3) ABAQUS 的所有单元均可用于动态分析，选取单元的一般原则与精力分析相同。
但在使用ABAQUS/Explicit模拟冲击或爆炸载荷时，应选用线性单元，因为它们具有集中
质量公式，模拟应力波的效果优于二次单元所采用的一致质量公式。
如果使用的求解器是ABAQUS/Standard，在选择单元类型时还应注意以下方面。
1) 对于应力集中问题，尽量不要使用线性减缩积分单元，可使用二次单元来提高精度。
如果在应力集中部位进行了网格细化，使用二次减缩积分单元与二次完全积分单元得到的
应力结果相差不大，而二次减缩积分单元的计算时间相对较短。
2) 对于弹塑性分析，如果材料是不可压缩性的(例如金属材料)，则不能使用二次完全
积分单元，否则会出现体积自锁问题，也不要使用二次Tri 单元或Tet 单元。推荐使用的
是修正的二次Tri 单元或Tet 单元、非协调单元，以及线性减缩积分单元。如果使用二次
减缩积分单元，当应变超过20% -40% 时要划分足够密的网格。
3) 如果模型中存在接触或大的扭曲变形，则应使用线性Quad 或Hex 单元，以及修
正的二次Tri 单元或Tet 单元，而不能使用其他的二次单元。
4) 对于以弯曲为主的问题，如果能够保证在所关心部位的单元扭曲较小，使用非协调
单元(例如C3D81 单元)可以得到非常精确的结果。
5) 除了平面应力问题之外，如果材料是完全不可压缩的(例如橡胶材料)，则应使用杂
交单元;在某些情况下，对于近似不可压缩材料也应使用杂交单元。
梁单元的类型选择原则：ABAQUS 中的所有梁单元都可以产生轴向变形、弯曲变形
和扭转变形，B21 和B31单元(线性梁单元)以及B22 和B32 单元(二次梁单元)既适用于
模拟剪切变形起重要作用的深梁，又适用于模拟剪切变形不太重要的细长梁，三次单元B23
和B33 只需划分很少的单元就可以得到较精确的结果
1)在任何包含接触的问题中，应使用B21 或B31 单元(线性剪切变形梁单元)
2) 如果横向剪切变形很重要，则应采用B22 和B32 单元(二次Timoshenko 梁单
元)。
3) 在ABAQUS/Standard 的几何非线性模拟中，如果结构非常刚硬或非常柔软，应
使用
杂交单元，例如B21H 和B32H 单元。
4) 如果在ABAQUS/Standard 中模拟具有开口薄壁横截面的结构，应使用基于横截
面翘
曲理论的梁单元，例如B310S 、B320S 单元。
定义耦合约束：
1、 定义参考点 tools—reference point（interaction module）
2、 创建参考点集合 tools—set—manager—create set（assembly module）
3、 定义受约束的面 tools—surface—manager （assembly module）
4、 定义耦合约束 create constraint –coupling—sets，选择点集作为耦合约束控
制点；surface，选择面集作为约束面---设置couplingt type（耦合类型）为distributing
（模型树中位于constraints下）
处在assembly划分网格状态下，面和集合属于整个装配件，若处在部件划分网格的
状态下，则面和集合仅属于部件，不能在assembly、interaction or load module 中使
用。
定义荷载：
1、定义载荷随时间变化的幅值 Load模块，Tools→amplitude→ Create ，
Tabular（表格) ， Continue。输入分析步时间和幅值。Time span 默认为step time（单
个分析步中的时间），若为total time ，则表示所有分析步中的全部时间。（模型树：
amplitudes/）在分析步中荷载以总量而不是以增量的形式给定。
2、定义荷载面，局部荷载定义需事先在mesh module中分割面。
3、默认幅值ramp 含义：幅值从零线性增长至给定值。
定义边界条件：
1、 创建集合 load module tools---set—manager（点击show/Hide selection
option），只选择面
2、 定义边界条件 BC—manager
INP在处理器和求解器之间建立了一个传递数据的桥梁
*keyword，参数，参数 《abaqus keywords reference manual》
INP文件格式规则：
1、 以*HEADING开头，以**开始为注释行，不能有空行，关键词、参数、集合名
称、面名称不区分大小写
2、 没行不超过256个字符，*ELEMENT 包含节点不超过15个，*ELSET和*NSET
数据行包含数据不超过16个，超出部分被忽略。
3、 一行未结束需换行时，加逗号
4、 关键词和各参数之间、数据之间均要加逗号，表明下一行是这行延续
INP 带孔方板实例
1、*PREPRINT,,echo=no，model=no，history=no，contact=no；设置dat文件
中记录的内容
2、*PART,NAME=名字；非独立实体（网格划分在部件上），part数据块包含节点、
单元、集合和截面属性等数据，若为独立实体，则该数据出现在*instance中。
3、*NODE，编号，坐标1，坐标2，，，不同部件和实体可以有相同的编号，在引用时
需加上实体名，如PART-A-1.5，表示PART-A-1中的节点5。
4、*ELEMENT,TYPE=单元类型
单元编号，节点1编号，节点2编号。。。。。
5、 节点集合*NSET单元集合*ELSET分两类
（1）、定义在part或instance数据块中，出现在*part和*end part之间，用于定义
截面属性
（2）、定义在assembly数据块中，出现在*end instance之后、*end assembly之
前，用于定荷载、边界条件、面、接触或约束等。节点集合和单元集合的名称不得超过80
个字符
*NEST,NSET=名称，GENERATE
起点编号，终点编号，编号增量
6、*solid section，ELSET=单元集合名称，material=材料名称
<截面参数>截面参数可以是二维模型的厚度或一维模型的截面面积 材料名称不超过
80个字符，必须以字母开头
7、*assembly，name=名称 9、assembly中的集合与part中
基本相同，只
…………… 需加上INSTANCE=名称
*end assembly
8、 *instance,name=名称，part=名称 10、*surface，type=面类型，
name=面名称
……………. 构成此面的集合1，名称1
*END INSTANCE 面类型默认值为ELEMENT
以下数据块出现在*END ASSEMBLY之后
11、*material，name=材料名称 12*boundary 边界可创建在initial
和后续step中，
*elastic 荷载只能创建在后续step中
弹模，泊松比 表示方法1 *boundary
*density 节点编号或集合，约定的边界条件类型
表示方法2 *boundary
节点编号或集合，第一个自由度编号，最后一个自由度编号，位移值 **（自由度1-6）
13、*step，name=名称
*static
初始增量步，分析步时间，最小增量步，最大增量步
14、（1） 集中荷载
*cload
节点编号或集合，自由度编号，荷载值
（2） 定义在单元上的分布荷载
*Dload
单元编号或单元集合，荷载类型代码，荷载值
（3） 定义在面上的分布荷载
*dsload
面名称，荷载类型代码，荷载值
荷载类型代码见《abaqus analysis user’s manual》
使用文本编辑软件修改inp文件， 不会影响模型的数据库。可采用一下的几种方法
1、 为修改后的inp创建分析作业，create Job对话框中将Source设为Input file，
select inp。
2、 将INP文件导人ABAQUS/CAE.从而创建一个新的模型。File—Import—model。
Inp文件中不包含模型的几何信息。若inp中包含cae不支持的关键词，则可能无法导入。
User’s manual中有“keywords support from the input file”查询哪些keywords
不可
3、 ABAQUS Command窗口中输入命令 Abaqus job= 4、 使用Edit Keywords功能来修改INP文件， Model→edit Keyword，能保存 文件修改，但是不能真正改变模型数据库。 查看分析过程信息 在分析过程中生成的STA文件、MSG文件和DAT文件包含着更完整的分析信息。参 见ABAQUS Analysis User's Manual~第4.1.1节"Output"。在进行非线性分析时(例如 接触分析和弹塑性分析)，往往会出现不收敛的问题，此时上述文件中的信息是查找模型问 题的重要依据。ABAQUS对各个文件的处理过程如下。 1、 对INP文件进行预处理，打开Windows任务管理器，可以看到名为 的进程。预处理过程中出现的错误信息(ERROR)和警告信息(WARNING)会显示在DAT文 件中。 2、 如果在DAT文件中出现了错误信息，说明在INP文件中存在严重的错误， ABAQUS不会开始分析计算。 3、 如果INP文件中没有错误，ABAQUS就会开始分析。在Windows任务管理器 中会出现相应的进程，进程名为； 。 4、 如果ABAQUS/Standard在分析过程中发现问题，会在MSG文件中显示相应 的错误信息或警告信息。另外各个时间增量步的迭代过程也将显示在MSG文件中。 5、 ABAQUS/Explicit会在STA文件中详细地列出分析过程信 息.ABAQUS/Standard只是在STA文件中简要列出已完成的分析步和迭代收敛悄况 6、ABAQUS/Standard在MSG文件中详细列出与迭代收敛有关的参数设置和分析过 程 7、ABAQUS/Standard会在DAT文件的后半部分显示用户所要求输出的分析结果， 以及模型的规模、求解所占用的内存和磁盘空间、分析所周时间等内容。如果在INP文件 的Step数据块中使用*NODE PRINT或*EL PRINT等关键词，就可以将节点或单元的分析 结果输出到DAT文件中，*NODE PRINT，NSET=Set-Point u， 8、abaqus运行环境的设置，安装目录下site中环境文件，可修改参 数，详细见abaqus installation and license guide----4.1和user’s manual ------3.4.1 接触分析 1、非线性问题三种类型：材料非线性material nonlinearity（应力应变关系），几何 非线性geometric nonlinearity（位移的大小对结构的响应发生影响，如大位移、大转动、 初始应力、几何刚性化和突然翻转(snap through)），边界条件非线性boundary nonlinearity（边界条件在分析过程中发生变化，如接触问题） 2、ABAQUS/Standard使用Newton-Raphson算法来求解非线性问题，它把分析过 程划分一系列的载荷增量步，在每个增量步内进行若干次迭代(iteration)，得到可接受的 解后，再求解下一个增量步，所有增量响应的总和就是非线性分析的近似解 ABAQUS/Explicit不需要进行迭代，而是显示地从上个增量步的静力学状态来推出动 力学平衡方程的解。ABAQUS/Explicit的求解过程需要大量的增量步，但由于不进行迭代， 也不需要求解全体方程组，其每个增量步的计算成本很小，可以很高效地求解复杂的非线 性问题。 3、若部件刚度大，且变形、应力不是重点，则可将其当作刚体，减小模型规模。 （1）、创建刚体：part---analytical rigid，，， （2）、tools--- reference point，边界条件与荷载均施加在reference point上，RP 黄色 （3）ASSEMBLY---instance part mesh----设置单元类型，，刚体部件不需划分 网格和设置单元类型，也不需要材料和截面属性 （4）step---initial：定义边界（仅定义，加载在load模块中进行），接触分析中，建 议先施加较小荷载，建立接触关系，再施加真实荷载，容易收敛。每个step后均可设置场 变量和历史变量变量输出 （5）定义接触面 interaction---tools---surface—manager，，接触对的法线方向相 反，指向实体外部。 （6）定义接触属性 creat interaction property （7）定义接触creat interaction，选择主面master surface，从面slave surface。 刚体单元的面必须是主面。Sliding formulation：finite sliding （有限滑移）small sliding （8）边界与荷载：load---tools---set创建参考点集合，在参考点上定义边界BC， 加载,此时需选择step 4、主要问题 1. 三类接触面：由单元构成的柔体接触面或刚体接触面，由节点构成的接触 面，解析刚体截面面，，，一个接触对（contact pair）最多只能有一个由节点构成的接触 面。若只有一个接触面，称为自接触（self contact） 2. 两种算法：通用接触算法，接触对算法（需指定接触面） 3. 接触方向总是主面的法线方向，从面上的节点不会穿越主面，但主面上的 节点可以穿越从面。主面选择原则：刚度大，网格较粗，主面不能是由节点构成的面，并 且必须是连续的，如果是有限滑移(finite sliding)，主面在发生接触的部位必须是光滑的(即 不能有尖角)。如果接触面在发生接触的部位有很大的凹角或尖角，应该将其分别定义为两 个面。如果是有限滑移(finite sliding)，则在整个分析过程中，都尽量不要让从面节点落到 主面之外(尤其是不要落到主面的背面)，否则容易出现收敛问题。一对接触面的法线方向 应该相反，如果法线方向错误，ABAQUS往往会将其理解为具有很大过盈量的过盈接触， 因而无法达到收敛。*CONTACT PAIR，INTERACTION=接触属性 从面名称，主面名称 4. 有限滑移（finite sliding）两个接触面之间可以有任意的相对滑动。这是 定义接时的默认特性。其关键词为*CONTACT PAIR，INTERCTION=<接触属性〉 〈从面名称>，<主面名称〉 Standard需不断判定从面节点和主面哪部分发生接触，要求主面是光滑的， 否则不容易收敛 5. 小滑移（small sliding）滑动量大小只是单元尺寸的一小部分 *CONTACT PAIR，INTERCTION=<接触属性〉,SMALL SLLIDING 〈从面名称>，<主面名称〉 在分析开始就确定了从面节点和主面的哪些部分发生了接触，接触关系不会 改变，小滑静也可以用于儿何非线性问题(即使用.定义的分析步)，并考虑 面的大转动和大变形，更新解除力的传递路径。如果在模型中没有几何非线性，则忽略面 的转动和变形，载荷的路程保持不变。 小滑移问题的接触压强根据未变形时的接触面积来计算，有限滑移则是根据 变化的接触面积来计算。 6. 不做设置，abaqus自动根据模型中主面和从面的距离判断接触状态 *CONTACT PAIR，INTERCTION=<接触属性名称〉，adjust=位移误差限度 〈从面名称>，<主面名称〉 位移误差限度：若从面节点与主面的距离小于此限度，则调整节点初始坐标， 使其与主面的距离为0 7. Contact property 两部分：接触面之间的法向作用和切向作用。对于法 向作用，ABAQUS中接触压力和间隙的默认关系是硬接触 (hard contact)，其接触面之间 能够传递的接触压力的大小不受限制；当接触压力变为0或负值时，两个接触面分离，并 且去掉相应节点上的接触约束。另外，ABAQUS还提供了多种软接触 (soft contact)，包 括指数模型、表格模型、线性模型等。对于切向作用，ABAQUS中常用的摩擦模型为库伦 摩擦，默认的摩擦系数为0。切向力达到切应力之前，摩擦面之间不会相对滑动。τ =μ× P，P为法向接触压强(CPRESS)摩擦类型参见：abaqus analysis user’s manual-----22.1.4 —friction behavior 接触属性定义 *surface interaction，name=接触属性名称 *friction <摩擦系数> Cae—interaction—property—create，machanical—tangential behavior设定摩 擦， machanical—normal behavior设定法向作用类型 8. 接触信息的输出：*contact print，slave=。。，master=。。，nset=。。 <结果变量名称>。 CFN：接融压力的合力 CFS：摩擦应力的合力 CAREA：接触面积 CMN：接触压力相对于原点的合力矩 CMS：摩擦应力相对于原点的合力矩 CFT：接触压力和摩擦应力的合力 CMT：接触压力和摩擦应力相对于原点的合力 矩。 若未给定结果变量名称，则输出以下从面节点的变量结果于dat中 Status（接触状态），cpress（接触压强），cshear1（在局部方向1上的摩擦剪应力） copen（从面节点与主面的距离），cslip1（在局部方向1上的相对切向滑移：各增量 步中滑移的总和） CPRESS是从面上各个节点上各自的接触压强，CFN代表接触面所有节点接触力的合 力。接触面上所有节点在垂直于接触面方向上接触力的合力称为法向接触力，若接触面是 曲面，无法由CFN直接得到法向接触力，这时可以通过各个从面节点的CPRESS来计算向 接触力。 法向接触力=从面节点上的CPRESS之和×从面面积/从面上的节点数 摩擦力=法向接触力×摩擦系数 9. 迭代过程问题：如果当前的时间增量步无法在规定的迭代次数内达到收敛 ABAQUS会自动减小时间步，重新开始迭代即Cutback。如果仍不能收敛，则会继续减小 时间增量步，如果达到了现定的Cutback最大次数(默认值为5次)或时间增量步长减小到 所规定的最小限度(默认值为10-5)ABAQUS就会中止分析。参见Analysis User's Manual —8.3--Analysis convergence controls。 visualization module—tools—job diagnostics，可查看收敛过程的诊断信息。 从面节点有开放（open）和闭合（closure）两种接触状态。如果在一次迭代中节点 的接触状态发生了变化，则称之为"严重不连续迭代"(severe discontinuity iteration)。在 MSG文件中显示了接触状态发生变化的节点数日(例如"0 CLOSURES,10 OPENINGS") 如果分析能够收敛，每次严重不连续迭代中CLOSURES和OPENINGS的数目会逐渐 减少。当所有从面节点的接触状态都不再发生变化，就进入平衡迭代，最终达到收敛。当 closures和openings数目时而减小时而增大，则可以尝试减小时间增量步；当closures 和openings数目在0和1之间不断变换，意味着一个从面节点的接触状态不断在打开和 闭合，所谓的振颤（chattering），这时无法通过减小时间步来达到收敛。 当closures和openings数目减小速度很慢时，达到第12次严重不连续迭代之后， abaqus会自动缩小时间步长，重新开始迭代。此时，可以改变迭代参数的设置 *controls， parameters=time incrementation ，，，，，，25，，，，， Cae：step module---other---general solution controls---edit，specify--time incrementation---more 若想看更详细信息，step module—output---diagnostic print *PRINT,CONTACT=YES 10. 收敛问题解决办法：Analysis User's Manual—common difficulties associated with contact modeling in abaqus A、检查接触关系、边界条件和约束 打开ODB文件或者进入visualization模块， view---ODB display options，entity display—show boundary conditions和show coupling constraints。 B、 消除刚体位移：查看ODB文件，visualization module---tools---job diagnostic， 选中highlight selection in viewport，可以显示出现numerical singularity的节点。也 可以利用接触或摩擦来约束刚体位移，可以在接触对上设置微小过盈量，保证在分析一开 始就已经建立起接触关系，也可以施加临时边界条件，还可以在实体上的任意一点和地面 之间定义一个软弹簧，约束刚体位移。Interaction module，special---spring/dashpots —creat，弹簧类型为connect points to ground，选节点，将degree of freedom设为 出现了刚体位移的自由度，将spring stiffness设为一个较小值。设置完之后继续求解， 若刚开始出现warings，后面不再出现，则ok C、 使用绑定约束：如果某一接触对的接触状态对整个模型的影响不大，或者这一对 接触面在整个分析过程中都是始终紧密接触的，可以考虑将它们之间的接触关系改为绑定 约束，这样有助于消除刚体位移，并且大大减少计算接触状态所需要的迭代。 CAE:interaction module，interaction—constraints，将type设为tie。若使用了绑定 约束或者定义了过盈约束，则必须让位置误差限度略大于主面和从面在模型中的距离。 D、平稳建立接触关系，先定义一个很小荷载的分析步，在下个分析步中加真实荷载 E、 细化网格：粗糙的网格会使ABAQUS难以确定接触状态，例如，如果在接触面 的宽度方向上只有一个单元，则常常会出现收敛问题。一般来说，如果从面上有90°的圆 角，建议在此圆角处至少划分10个单元。 F、 如果接触属性为默认的"硬"接触，则不能使用六面体二次单元(C3D20和 C3D20R)，以及四面体二次单元(C3D10)，而应尽可能使用六面体一阶单元。如果无法划 分六面体单元网格，可以使用修正的四面体二次单元(C3D10M) ABAQUS Analysis User's Manual--Defining contact pairs in ABAQUS/Standard。 G、避免过约束（overconstraint）：接触:从面节点会受到沿主面法线方向的约束边界 条件。连接单元(connector)子模型边界(*SUBMODEL)各种约束，例如耦合约束 (*COUPLING)、刚体约束(*RIGID BODY)、绑定约束(*TIE)、旋转周期对称约束(*TIE,CYCLIC SYMMETRY)、多点约束(*MPC)、线性方程约束(*EQUATION)等。例如，如果在节点上同 时定义了绑定约束和边界条件，或者既约束了沿切向的位移，又定义了使用Lagrange摩 擦或粗糙摩擦的接触关系，都会造成过约束。对于一些常见的过约束，ABAQUS会自动去 除不需要的约束条件，在MSG文件中不会看到Zero Pivot(零主元)和Overconstraint Checks警告信息，可以得到正确的分析结果。如果ABAQUS在分析过程中发现了过约束， 将会自动为这些节点创建一个集合WarnNodeOverconTieContact保存在ODB文件中。 ABAQUS Analysis User's Manual--Overconstraint Checks H、摩擦计算会增大收敛难度，若摩擦对分析结果影响不大，可令摩擦系数为0。若需 要摩擦来消除刚体位移，则不能令系数为0。应尽可能根据实际情况来定。 I、解决振颤问题：1、主面必须足够大，保证从面节点不会滑出主面或落到主面的背 面。如果无法在模型中定义足够大的主面，可以在关键词.*CONTACT PAIR中使用参数 EXTENSION ZONE来扩大主面的尺寸 *CONTACT PAIR,SMALL SLIDING，EXTENSION ZONE=<扩展尺寸〉 ABAQUS Analysis User's Manual--Overconstraint Checks 2、使用自动过盈接触极限（automatic overclosure tolerance） *CONTACT CONTROLS，MASTER=主面，SLAVE=从面，automatic tolerance CAE：interaction module，interaction—contact controls—create，选择 automatic overclosure tolerance 3、主面应足够光滑，尽盘使用解析刚性面，而不要用由单元构成的刚性面。 *SURFACE,FILLET RADIUS 对于由单元构成的刚性面，使用以下关键词 *CONTACT PAIR，SMOOTH 4、如果只有很少的从面节点和主面接触，则应细化接触面的网格或将接触 属性设置为软接触 5、如果模型有较长的柔性部件，并且接触压力较小，则应将接触属性设置 为软接触 接触模拟实例 1、 create part：可以在sketch中作出图形，在建立part时，删除不需要的。创 建刚体部件时，需指定参考点。 2、 创建材料和属性，刚体部件不需要 3、 定义装配件 4、 划分网格：非独立实体网格划分基于部件 5、 设置分析步：每个分析步改变一个单元长度的位置，可知总共的时间增量步，取 倒数就是增量步长。非线性分析中需要将Nlgeom（几何非线性）打开。 6、 定义接触面，接触属性（库伦摩擦penalty摩擦系数friction coeff），定义接触 确定主从面关系以及接触属性 7、 在step module中设置输出变量 8、 在load模块中定义边界条件，事先创建集合用于定义边界和加载。 9、 提交 定义两个接触面的距离或过盈量主要有三种方法。 1)直接根据模型的尺寸位置和ADJUST参数来判断。 2)使用关键词*CONTACT INTERFERENCE 3)使用关键词*CLEARANCE。 使用*CONTACT INTERFERENCE来定义过盈接触时，要注意三个要点。 1)关键词*CONTACT PAIR中的参数ADJUST=<位置误差限度>要略大于接触面之间 的宽度。 2)使用自定义的幅值曲线，使过盈接触的幅值在整个分析步中从0到1逐渐增大。 3)要把过盈量设为负值。 弹塑性分析 ABAQUS默认的塑性材料特性应用金属材料的经典塑性理论，采用Mises屈服面来定 义各向同性屈服， ABAQUS Analysis User's Manual------classical metal plasticity Abaqus分析结果中所对应的变量 真实应力，S,Mises； 真实应变：对于几何非线性问题（*Step,NLGEOM=YES）ODB文件中输出的变量是 对数应变LE；对于几何线性问题（*Step,NLGEOM=NO），默认的输出变量是总应变E 塑性应变：等效塑性应变PEEQ，塑性应变量PEMAG，塑性应变分量PE。比例加载 时，大多数材料的PEMAG和PEEQ相等。PEMAG描述的是变形过程中某个时刻的塑性 应变，与加载历史无关，而PEEQ是整个变形过程中塑性应变的累积结果。若PEEQ>0表 明材料发生了屈服，但不应该超过材料的破坏应变（failure strain）。Standard无法模拟 构件因塑性变形过大而破坏的过程，只能用explicit来分析 ABAQUS Analysis User's Manual---progressive damage and failure 弹性应变：弹性应变EE 名义应变：名义应变NE 弹塑性分析的基本方法 定义几何非线性关系，（*Step，NLGEOM=YES） 定义塑性材料*material，name=材料名称 *elastic 210000，0.3 *plastic 屈服点处的真实应力，0 真实应力，塑性应变 ……………………… Abaqus在个数据点之间进行插值。0表示在屈服点处的塑性应变为0，各数据行的塑 性应变必须递增顺序排列。 应尽可能使最大塑性应变>模型中可能出现的应力应变值，超出最大值后材料成为理 想塑性，但是理想塑性材料的应力应变不是一一对应的，可能不收敛。仅将所关心的重要 部位设置为弹塑性材料 收敛问题： 在后处理中把变形缩放系数设为1时，仍在施加载荷处看到由于过度变形而扭曲的单 元。 1)设定关键词*PLASTIC的塑性数据时，应让其中最大的真实应力和塑性应变大于模型 中可能出现的应力应变值。 2)对于出现很大局部塑性应变的部件，如果不关心其准确的应力和塑性变形，可以将 其设置为线弹性材料。 3)尽量不要对塑性材料施加点载荷，而是根据实际情况来使用面载荷或线载荷。如果 必须在某个节点上施加点载荷，可以使用藕合约束(coupling constraint)来为载荷作用点 附近的几个节点建立刚性连接，这样这些节点就会共同承担点载荷。CAE：interaction— constraint，将type改成coupling 单元选择 如果材料是不可压缩性的(例如金属材料)，在弹塑性分析中使用二次完全积分单元 (C3D20)容易产生体积自锁。如果使用二次减缩积分单元(C3D20R)，当应变大20%~40% 时，需要划分足够密的网格才不会产生体积自锁。因此，建议使用的单元是：非协调单元 （C3D8I）一次减缩积分单元（C3D8R）和修正的二次四面体单元（C3D10M）。 单向压缩试验过程模拟 若将压头设置为矩形，则接触部位的尖角会造成错误的分析，压头必须足够长，若增 大后的试样的直径超出了压头底面直径，意味着从面节点落到了主面之外，会造成接触分 析的收敛问题 使用关键词*NODE PRINT来将节点分析结果输出至DAT文件。在第一个分析步的以 下语句 *Output，field，variable=PRESELECT 在其后添加以下语句: *NODE PRINT，NSET=Set-Head-Ref RF， 其中，Set-Head-Ref是为压头的参考点创建的集合。 关于子模型（submodel）： user’s munual-submodeling，子结构（substrcuture）与子模型相反 在全局模型分析结果的基础上，使用细化网格对模型的局部作进一步分析。 子模型是从全局模型上切下来的一部分，网格划分可以不改变，也可以细化。 1. 子模型边界（submodel boundary）：尽量选择位移变化不剧烈的位置作 为边界 2. 驱动变量（drive variable）：一般是位移全局模型在子模型边界上的位移 结果，被作为边界条件来引入子模型。如果全局模型和子模型在子模型边界上的节点分布 不同，ABAQUS 会对全局模型在此处的位移结果进行插值处理。 3. 子模型分析步骤： 1) 完成全局模型分析，保存子模型边界附件的分析结果 2) 创建子模型，定义子模型边界：全局模型上的边界，如果位于子模型区域 内，则保持不变，位于子模型之外，则不需要。 3) 设置各个分析步中的驱动变量：从全局模型中读入—model—edit attributes，选中submodel标签页，选中read data from job。在BC manager—create， category（other），types for selected step设为submodel。点击右下角sets，D.O.F. 中输入位移，global step number。在第二个分析步中，点击propagated，把magnitudes 改为use results。。。global step number含义为：读入全局模型中第几个分析步中的位 移结果。 4) 设置子模型的边界条件、荷载、接触和约束：防止发生overconstraint checks，去除子模型中不需要的约束、接触面、接触关系 5) 提交对子模型的分析，检查分析结果 热应力分析 1. ABAQUS能解决的问题 1) 非耦合传热分析 模型的温度场不受应力应变场或电场的影响。 2) 顺序耦合热应力分析 应力应变场取决于温度场，温度场不受应力应变场 的影响 3) 完全耦合热应力分析 应力应变场和温度场之间有着强烈的相互作用，需 要同时求解。 4) 绝热分析 力学变形产生热，而且整个过程的时间极短暂，不发生热扩散 2. 基本步骤 1) 设定材料的线膨胀系数 *material，Name=材料名称 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 *expansion 线膨胀系数， 2) 设定初始温度场 直接给出温度值：*INITIAL CONDITIONS,TYPE=TEMPERATURE 节点集合或节点编号，温度值，…………. 读入传热分析的结果文件： *INITIAL CONDITIONS,TYPE=TEMPERATURE，FILE=..,STEP=,,INC=,,, STEP和INC表示开始读入的分析步和时间增量步，需要用到传热分析和热应力分析 的PRT文件，热应力分析和传热分析模型中的实体名称要相同。 3) 修改在分析步中的温度场 读入传热分析的结果文件： *INITIAL CONDITIONS,BTYPE=TEMPERATURE， BSTEP=,,BINC=,,,,ESTEP=,,,EINC= BSTEP和BINC表示开始读入的分析步和时间增量步，ESTEP和EINC表示结束读入 的分析步和时间增量步 CAE：输入初始温度：Load module，field—manager，category为other， temperature 使模型升温：下一个分析步 field manager---propagated 多体分析 Analysis Use’s Manual—Connector elements ABAQUS/ CAE User’s Manual--- Modeling conneclors 基本思路：使用2节点连接单元（connector），通过定义连接属性（connector property）来描述各部分之间的相对运动约束关系 连接单元：模拟模型上两点或一点和地面之间的运动和力学关系。连接点可以是模型 中的参考点，网格实体的节点，集合实体的定点或地面。可以施加耦合约束（*COUPLING）、 刚体约束（*RIGID BODY）、多点约束（*MPC），以及边界条件和荷载。 两个连接点都是模型上的点 *element，type=CONN3D2或CONN2D2,ELSE=连接单元集合名称 连接单元编号，第一个节点编号，第二个节点编号 第1个连接点是地面，第2个是模型上的点 *element，type=CONN3D2或CONN2D2,ELSE=连接单元集合名称 连接单元编号，第2个节点编号 第1个连接点是模型上的点，第2个点是地面 *element，type=CONN3D2或CONN2D2,ELSE=连接单元集合名称 连接单元编号，第1个节点编号 CONN3D2用于三维，CONN2D2用于二维和轴对称 CAE:interaction module，connector—create 连接属性（connector property）：描述连接单元两个节点之间的相对运动约束关系。 同一个连接属性可以赋给不同的连接单元 1) Basic type：translation type影响两个连接点的平移自由度、影响第一个 连接点的旋转自由度；rotational type只影响两个连接点的旋转自由度 2) Assembly type：是上述类型的组合 在两个连接点上可以定义各自的局部坐标系。连接点在分析过程中发生转动，局部坐 标系也跟着转动。ABAQUS定义了两个连接点之间的相对运动分量（CORM） Constrained CORM：需要满足一定的约束关系 Available CORM：不受约束，被用来定义连接单元的荷载、边界条件、连接单元行 为等。 连接属性可查看：ABAQUS Analysis User’s manual---connection-tpye library 组合连接属性HINGE CAE:Interaction module，connector-property-create 应尽量选择参考点作为连接单元的连接点，而不要直接使用solid实体的节点，因为 具有旋转属性的连接单元会激活solid实体节点上的旋转自由度，如果这些旋转自由度没 有得到充分的约束，就会出现收敛问题。 创建刚体有四种方法： 1) 解析刚体analytical rigid 2) 离散刚体discrete rigid 3) 创建柔体，在此部件与一个参考点之间建立显示体约束（*DISPLAY BODY） 4) 创建柔体，建立刚体约束（*RIGID BODY）有点在于去掉约束变为柔体 对施加刚体约束的柔体部件，需要定义材料和截面属性 动态分析 Abaqus的所有单元均可以用于动态分析，单元选取原则与静力分析相同，单在模拟 冲击和爆炸荷载时，应选用一阶单元，因为他们具有集中质量公式，模拟应力波的效果优 于二阶单元所采用的一致质量公式。 振型叠加法用于线性动态分析，使用ABAQUS/Standard 来完成，其相应的分析步类 型线性摄动分析步( linear perturbation step) 。振型叠加法的基础是结构的各阶特征模 态( eigenmode) ，因此在建模时要首先定义一个频率提取分析步(frequency extrartion)，从而得到结构的振型(mode shape) 和固有频率(natural frequency) ，然 后才能定义振型叠加法的各种分析步 1. 瞬时模态动态分析（transient modal dynamic analysis）计算线性问题 在时域（time domain）上的动态响应。所需条件如下 1) 系统是线性的（线性材料特征、无接触行为、不考虑几何非线性） 2) 响应只受相对较少的频率支配。挡在响应中频率的成分增加时（例如打击 和碰撞问题），振型叠加法的效率将会降低 3) 荷载的主要频率应该在所提取的频率范围之内，以确保对荷载的描述足够 精确 4) 特征模态应该能精确地描述任何突然加载所产生的初始加速度 5) 系统的阻尼不能过大 2. 基于模态的稳态动态分析（mode-based steady-state dynamic analysis）在用户指定频率内的谐波激励下，计算引起结构响应的振幅和相位，得到的结 果是在频域（frequency domain）上的，其典型的分析对象包括发动机的零部件和建筑 物中的旋转机械等等 3. 反应谱分析（response spectrum analysis）当结构的固定点处发生动态 运动时，计算其峰值响应（位移、应力等），得到的结果是在频域上的，其典型的应用是计 算发生地震时建筑物的峰值响应 4. 随机响应分析（random response analysis）当结构承受随机连续的激 励时，计算其动态响应，得到的结果是在频域上的，激励的表示方法是统计意义上的能力 谱函数，其典型的应用包括计算飞机对扰动的响应、结构对噪声的响应等。 直接解法 对于非线性动态问题，必须对系统进行直接积分 1. 隐式动态分析（implicit dynamic analysis）分析步类型为通用分析步 （general anasylis step） 2. 基于子空间的显示动态分析（subspace-based explicit dynamic analysis）通过显示直接积分来求解弱非线性动态问题，其动力学平衡方程以向量空间的 形式来描述，相应的分析步为通用分析步，不用用于接触问题 3. 显式动态分析（explicit dynamic analysis）使用abaqus/explicit，通过 显式直接积分来求解非线性动态问题，分析步为通用分析步 4. 基于直接解法的稳态动态分析（direct-solution steady-state dynamic analysis）使用用abaqus/standard，直接分析结构的稳态简谐响应，分析步为线性摄动 分析步 5. 基于子空间的稳态动态分析（subspace-based steady-state dynamic analysis）使用standard来分析结构的稳态简谐响应，其稳态动力学方程以空间向量的形 式来描述，相应的分析步为线性摄动分析步 Abaqus/standard提供了两种特征值提取方法：lanczos方法和子空间迭代法 （subspace iteration），模型大且需要多阶振型时，前者快；振型小于20阶时，后者快 频率提取： 1. step-linear-- pertuibation（线性摄动分析）--frequency 2. 频率提取分析所得到的节点位移是经过单位化的，各阶振型中的最大位移 都是1.仅是个相对值。 3. 在dat文件中，包含特征值（eingenvalue）、参与系数（participation factor）和有效质量（effective mass）。保证在频率提取分析步中，主要运动方向上的总 有效质量要超过模型中可运动质量的90% 瞬时模态分析（transient modal dynamic analysis）可以计算线性问题在时域上的 动力响应 1. 瞬时模态动态分析步中的时间增量要小于频率提取分析步中得到的最高 频率所对应的周期值，荷载持续时间大些，可以观察到振动的衰减过程。动态分析中的时 间步长是有实际物理意义的。 2. 阻尼的大小影响振动的过程。Step—damping。瑞利阻尼，C=αm+βK， αβ用户定义，与材料，形状，厚度，边界等条件有关。一般情况下，rayleigh阻尼对大阻 尼系统不可靠。直接模态阻尼即与每阶模态相关的临界阻尼比，其典型的取值范围是 1%~10%，一般可取经验值的5%。Getting started with abaqus—damping— comparison with direct time intergration 3. 创建瞬时模态动态分析步step—modal dynamics瞬时模态动态分析步 必须位于频率提取分析步之后，且在频率提取分析步中要保证提取了足够数量的模态。 90%。basic—设定timeperiod，，，time increment。也可以在edit step对话框中选中 use initial conditions，然后在load module中，field—create中定义初始速度或者加 速度。 4. 定义荷载随时间变化的幅值load—tools—amplitude—create，类型 tabular，smoothing（光滑参数），输入分析步时间和幅值，最大为1，相对值。定义集 中力。定义在sets上 5. 在results—history output查看变量和时间的关系。 6. 在后处理时创建场变量随时间变化曲线tools—xydata—create，odb field output 显示动态分析：模型大且有复杂接触、分析步短暂，显式分析优势较大 1. 瑞利阻尼必须在property中作为材料参数来定义，且只对显式动态分析 起作用。Mechanical-damping 2. 添加分析步类型general--dynamic，explicit，显示动态分析步中默认的 几何非线性参数为on 3. mesh module中，assign element type将单元库改为explicit 4. abaqus/explicit会把详细的分析过程显示在sta文件中，而不是在msg 文件中。在sta文件中可看到初始时间增量步（intial time increment）。显式动态分析的 计算时间取决于单元总数及稳定时间增量步。模型中单元尺寸越小，弹模越大，密度越大， 稳定时间增量步就越小，计算时间越长，因此，不能随意地细化网格。关于计算时间-getting started with abaqus—cost of refinement in inplicit and explicit analysis，automatic time incrementation and sability—mass scaling 5. 查看能量平衡状况，能量总和ETOTAL=常数。Results—history output —（动能kinetic energy：ALLKE for whole model、能量总和total energy of the output set：） 常见错误 1. error：unknown assembly id 10在边界条件、载荷、约束、预定义场 等数据中，如果需要引用节点编号、单元编号，或需要引用在Part 数据块或Instance 数 据块中定义的集合名称，应在前面加上实体名称。 2. error：node 0文件中不允许出现空行，需要换行，应加上**，不能使用 中文的逗号 3. error：The following elements reference one or more nodes that do not exist：1 2 3 4关键词前无* 4. error：ambiguous keyword definition关键词拼写错误 5. error：unknown parameter expansion关键词参数错误 6. CAE在生成inp文件时，会在浮点数的整数后面加上一个小数点，修改数 据时注意 7. error：keyword is misplaced关键词位置错误。Abaqus keywords reference manual中，列出了每个关键词应出现在inp文件的什么位置
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