abaqus建模流程——学习笔记.doc

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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流abaqus建模流程学习笔记【精品文档】第 19 页Abaqus 建模流程Abaqus标准版共有“部件（part）”、“材料特性（propoterty）”、“装配（assemble）”、“计算步骤（step）”、“交互（interaction）”、“加载（load）”、“单元划分（mesh）”、“计算（job）”、“后处理（visualization）”、“草图（sketch）”十大模块组成。建模方法：1 首先建立“部件”（1）根据实际模型的尺寸决定绘图区的大小，一般为模型的1.5倍，间距大小可以在edit菜单sketcher options选项里调整。

2、（2）在绘图区分别建立部件中的各个特征体，建立特征体的方法主要有挤压、旋转、平扫三种。同一个模型中两个不同的部件可以有同名的特征体组成，也就是说不同部件中可以有同名的特征体，同名特征体可以相同也可以不同。部件的特征体包括用各种方法建立的基本特征体、数据点（datum point）、数据轴（datum axis）、数据平面（datum plane）等等。选择多个元素时，可以同时按住shift键，或者按住鼠标左键进行窗选；如果取消对某个元素的选择可以同时按住ctrl键。同时按住ctrl、shift和鼠标左键（中键、右键）然后平移鼠标可以进行旋转（平移、缩放）。如果想修改或撤销已经完成的操作，可以在

3、窗口左侧的模型树中找到此项操作，在上面点击右键，选择Edit或delete。（3）编辑部件可以用部件管理器进行部件复制，重命名，删除等，部件中的特征体可以是直接建立的特征体，还可以间接手段建立，如首先建立一个数据点特征体，通过数据点建立数据轴特征体，然后建立数据平面特征体，再由此基础上建立某一特征体，最先建立的数据点特征体就是父特征体，依次往下分别为子特征体，删除或隐藏父特征体其下级所有子特征体都将被删除或隐藏。（4）部件类型： 可变形体：任意形状的，可以包含不同维数的特征（实体、表面、线）；在荷载作用下可以变形。 不连续介质刚体：任意形状的；在荷载作用下不可变形。 解析刚体：只可以用直线、圆

4、弧和抛物线创建的形状；在荷载作用下不可变形 欧拉部件：实体区域；定义在欧拉分析中材料可以流动的区域刚体是不能够施加质量、惯性轴等特性的，建立刚体后必须给刚体指定一个参考点（reference point），在加载模块里对参考点施加约束和定义其运动，对参考点施加的荷载或运动就相当于施加给了整个刚体。除了刚形体有旋转的情况或者要求绕刚体中的某一轴的反力矩情况外，参考点的位置并不重要，上述两种情况，参考点应该位于绕其转动的轴上。在创建部件时需要指定部件的类型，一旦建立后就不能更改其类型。对于形状简单的刚性部件，使用解析刚体可以精确模拟部件的几何形状，而且可以减小计算代价，但如果刚性部件的几何形状较复

5、杂，无法用解析刚体来建模，就需要使用离散刚体。解析刚体不需要画网格，离散刚体需要画网格（边界由网格节点控制），且要在发生接触的部位划分足够细的网格，以保证不出现大的尖角。创建刚体的三种方法：1.离散刚体和解析刚体；2.Interaction模块中的刚体约束和显示体约束，可以将变形体变为刚体；3.定义一块钢板，其属性定义弹模无限大、泊松比无限小，可以模拟刚体。（5）分区将部件再细分为不同的区域，区域可以用于创建几何集，还可以用于划分网格，一般在Assembly和Mesh模块创建可划分网格的分区效果更好。（6）在修改部件几何形状时，尽量修改顶点位置或编辑尺寸，而不要创建或删除线段，这样可以减少对已

6、定义的部件特征、集合和面的影响。在修改几何模型后，必须对原模型的截面属性、面、集合、载荷、边界条件和约束进行全面检查，以便确定原模型是否受到影响。（7）在创建轴对称部件时，ABAQUS/CAE要求旋转轴必须是竖直方向的辅助线，而且轴对称部件的整个平面图都要位于旋转轴的右侧。（8）ABAQUS/CAE 推荐的建模方法是把整个数值模型（如材料、边界条件、荷载等）都直接定义在几何模型上，而不是像其他前处理器那样定义在单元和节点上，这样在修改网格时不必重新定义材料和边界条件等模型参数。在处理复杂问题时，可以先简单地划分粗网格，得到初步的模拟结果 ，然后再在适当的区域细化网格。一般先划分网格，这样做的好

7、处是，往往在划分网格的过程中，会发现部件的几何模型需要进一步修改，例如存在过小的圆角或线段，导致不必要的细化网格；而经过这些修改后，已经定义好的边界条件、载荷和接触等可能变为无效的，需要再重新定义。（9）利用Sketch模块创建独立的草图。该种方法创建的草图不与任何的部件相关联，可以保留，作后继使用。Sketch 约束定义了几何实体之间的逻辑关系，如平行、垂直、切线、一致、同心等等。2 建立材料特性（1）输入材料特性参数如弹性模量、泊松比等 大多数实验数据常常是用名义应力和名义应变的值给出的。这时，必须把塑性材料的数据从名义应力/应变的值转换为真实应力/应变的值。当应变很小时，真实值和名义值之

8、间差别很小，而当应变很大时，二者之间就会有明显的差别；因此，如果模拟的应变比较大，就一定要向ABAQUS提供合适的应力应变数据，这是极为重要的。对一般多维应力状态，用屈服准则确定应力属于弹性还是弹塑性范围。定义截面属性时，平面应力单元、平面应变单元和轴对称单元都应该定义为实体截面属性(*SOLID SECTION)，而不是壳截面属性(*SHELL SECTION) 。在进行弹塑性分析时，同样可以使用分区的方法，将部件中重要的、塑性变形较大的区域定义为弹塑性材料，将不重要的、几乎不发生塑性变形的区域定义为弹性材料，以便使分析更容易收敛，缩短计算时间。尽量不要对塑性材料施加点载荷，而是根据实际情况

9、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，可以使用耦合约束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。材料方向：对于壳、梁和桁架单元，局部的材料方向总是随着变形而转动。对于实体单元，仅当单元中提供了非默认的局部材料方向时，它的局部材料方向才随着变形而转动，否则，默认的局部材料方向在整个分析中将始终保持不变。（2）建立截面（section）特性，如均质的、各项同性、平面应力平面应变等等，截面特性管理器依赖于材料参数管理器（3）分配截面特性给特征体，把截面特性分配给部件的某一区域就表示该区域已经和该截面特性相关联3 模型装配在装配（assemble）模块里

10、首先建立部件实例（part instance），一个部件实例可以看作部件的代表，但并不是原部件的拷贝。实例一直和原部件保持关联，当原部件几何形状发生变化时，实例也发生相应变化。一个装配模型可以包含一个部件的多个实例，在创建第一个实例时所生成的装配模型总体坐标系是该装配模型的一个实例。 同一个部件中所有特征体在装配模块中对该部件建立实例时会形成一个整体，选择该实例时，该实例在装配之前原部件中所有特征体都被选择了。后续所有模块的操作对象就是所生成的部件实例，也即装配模型中的特征体，而不是原来的部件。对于各部件的实例，可以在view菜单assembly display options选项里选择ins

11、tance标签对现有的各实例决定其是否显示在当前视窗中，这一功能对选择视窗中的对象很有帮助。（1）部件实例有独立的和非独立的两种，缺省状态是非独立实例。（2）在交互模块、加载模块和单元划分模块里操作的对象都是装配模型中各个部件实例。（3）创建了一个部件实例后，ABAQUS需要生成一个装配体的总体坐标系定位该实例，该装配体的总体坐标系与部件的总体坐标系是两个不同的坐标系。创建部件基特征体时的绘图（sketch）坐标原点与装配体的总体坐标系原点重合，并且xy坐标平面和装配体总体坐标系xy平面平行。创建了第一个实例后，ABAQUS定位该实例的方法就是将该实例基特征体的坐标原点（绘制平面草图的坐标原点

12、）与装配体总体坐标系原点重合。（4）定位各个部件实例 常见的定位标准包括：平行面、面对面、平行边、边对边、共轴、点重合、坐标系平行、接触。各定位标准之间互不影响，可以用新的定位标准替换原定位标准。箭头指向相同的方向。每一个定位标准都作为装配模型的特征体而保存，可以在特征体管理器里进行编辑。（5）集和面如果当前的功能模块是Assembly、Interaction、Load或Mesh（处在为装配件划分网格的状态下），则使用主菜单Tools定义的面或集合是属于整个装配间的；而如果当前的功能模块式Part或Mesh（处在为部件划分网格的状态下），则使用主菜单Tools定义的面或集合只是属于此部件，不能

13、在Assembly、Interaction 或Load 功能模块中使用。因此，创建集合或面时，要注意首先选择正确的功能模块（恰当的做法是在需要的模块中建立集和面）。在定义约束、边界条件、载荷、接触或场变量等模型参数时，都应事先定义相应的集合和面，并给出容易识别的名称，这样在建立复杂模型时，会大大降低出错的可能性。4 设置分析步（step）（1）对模型施加荷载和边界条件之前或者定义模型的接触问题之前，必须定义不同的分析步骤。然后可以指定在哪一步施加荷载，在哪一步施加边界条件，哪一步确定相互关联。(2) CAE缺省地创建初始步（initial）分析步创建完成后会自动生成输出结果管理器(3 )输出结

14、果要求 ABAQUS求解器通常计算每一个增量步的许多变量值，而往往我们只对其中某一小部分计算数据感兴趣，软件提供了指定要输出到计算结果数据库中的某些变量结果的功能。输出要求包括以下一些信息：（a）所需要的变量或者变量分量；（b）模型中某一特定区域和积分点的计算结果；（c）写到计算结果数据库中各变量值的写入频率； 建立了第一分析步后，CAE缺省地选择和相应的分析过程中输出变量集。缺省的情况下，CAE输出模型中每个节点或积分点的计算值。在一般分析步中，载荷必须以总量而不是以增量的形式给定。例如，如果在分析步1中有一个10kN的集中载荷，而在分析步2中此载荷变为40kN，那么在这两个分析步中，对载荷

15、的定义应该分别是10kN和40kN，而不是10kN和30kN。l 场变量输出（field）和历程输出（history）（a）场变量输出：在通常情况下，用于绘制模型的变形、云图和XY图，由于ABAQUS生成的实时输出结果数据库文件都很大，因此可以通过修改输出要求来限制结果数据库的大小。（b）历程输出：ABAQYUS对模型中指定点产生历程输出数据。使用后处理模块在XY坐标系中查看历史输出结果。结果的输出频率依赖于如何使用计算生成的各种数据，输出频率可以很高。可以建立历史输出要求，通过该要求限制历史输出频率。在建立历史输出要求时可以指定某一个独立的变量写入输出结果数据库。l 通用分析步（genera

16、l step）和线性摄动分析步（linear perturbation step）分析步包括通用步和线性摄动步两大类，当在已有的分析步中插入新的通用分析步或者线性摄动分析步时，其上一个分析步相应的输出结果要求会自动传递给该分析步。如果删除一个分析步，相应的结果输出要求以及其后由该步传递的各分析步的输出结果要求都将被删除。如果某一个分析步没有相应的结果输出要求，在计算模块（job）里生成输入文件时将会给出警告。（1）通用分析步定义的是一个接一个顺序的分析流程，可以用于线性和非线性分析，主要有以下类型：-static，general 使用ABAQUS/standard进行静力分析-dynamics

17、，implicit 使用ABAQUS/standard进行隐式动力分析-dynamics，explicit 使用ABAQUS/explicit进行显式动态分析（2）线性摄动分析分析“基础状态”基础上的线性响应，而基础状态是前溯最近的general step(通用分析步)，下一个分析步和Linear perturbation steps是没有关系的。只能用于分析线性问题，在ABAQUS/explicit不能用线性摄动分析，以下类型总是采用线性摄动分析步：-buckle 线性特征值屈曲-frequency 频率提取分析-modal dynamics 瞬时模态动力分析-random response

18、 随机响应分析-response spectrum 反应谱分析-steady-state dynamic 谐波激励稳态动力分析线性分析是基状态（初始构型或当前构型）的线性摄动，基状态之前的响应可以是非线性的。但是，模型必须是静态平衡的(在进行线性摄动分析之前，只有先利用*STATIC分析步达到静力平衡，才可以应用DYNAMIC选项）。在摄动分析步之后，可以继续进行非线性分析步。在Abaqus/Explicit中，只有通用分析步。l 时间增量步的设置（1） 增量步的类型：ABAQUS/Standard使用Newton-Raphson算法来求解非线性问题，把所有载荷按一定的要求分成若干载荷步ste

19、p，每一步step根据ABAQUS自动载荷增量，分成若干增量increments，每一增量施加一定的载荷，然后每一增量通过若干迭代步iteration 进行迭代，当系统达到平衡时，迭代结束，完成一个增量。当所有的增量都完成后，计算结束，所有增量响应的总和就是非线性分析的近似解；反之，计算可能出现发散。这时，可以通过采用多钟方法（如调整放大质量系数，单元网格优化等）调整增量大小，使计算继续进行。ABAQUS/Explicit在求解非线性问题时不需要进行迭代，而是显示地从上一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，

20、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。Automatic即增量步的大小由ABAQUS自动控制，根据分析结果的收敛情况自动增大或减小增量步。在默认情况下，如果经过16次迭代的解仍不能收敛或者结果显示出发散，ABAQUS/Standard就放弃当前增量步，并将增量步的值设置为原来值的25%，重新开始计算。利用比较小的载荷增量来尝试找到收敛的解答。若此增量仍不能使其收敛，ABAQUS/Standard将再次减小增量步的值。在中止分析之前，ABAQUS/Standard 默认地允许至多5次减小增量步的值。如果连续两个增量步都只需少于5次的迭代就可以得到收

21、敛解，ABAQUS/Standard 会自动地将增量步的值提高50%。（2）允许的增量步最大数目：100，即如果经过100个增量步后结果还不收敛，则分析中止。（3）初始增量步大小：0.1。用户只需在每个分析步模拟中给出第1个增量步的值，然后，ABAQUS/Standard 自动地调整后续增量步的值。对于简单的问题，可以直接令初始增量步等于分析步时间（例如令初始增量步等1）。对于复杂的非线性问题（例如模型中有复杂的接触或大的塑性变形），ABAQUS/Standard不得不反复减小增量步，从而导致占用了CPU时间以及甚至不能收敛，可以尝试减小初始增量步。（4）允许的最小增量步：10-5 允许的最大

22、增量步：1（5）在静态分析中，如果模型中不包含阻尼或与速率相关的材料性，“时间”就没有实际的物理意义。方便起见，一般都把分析步时间设为默认的1。（6）对于复杂的三维问题，如果出现收敛困难，可以使用额外的分析步和边界条件，将荷载逐步施加到模型上。即在接触分析中，如果在第一个分析步中就把全部载荷施加到模型上，有可能分析无法收敛，建议先定义一个只有很小载荷（或位移）的分析步，让接触关系平稳地建立起来，然后在下一个分析步中再施加真实的载荷。这样虽然分析步的数目增多了，但减小了收敛的困难， 计算时间可能反而会缩短。l 设定自适应网格分析锻压、拉拔和轧制等大变形问题时，模型的几何形状发生显著变化，网格会产

23、生严重的扭曲变形，导致分析精度下降，稳定步长缩短，甚至无法达到收敛。ABAQUS的自适应网格功能允许单元网格独立于材料移动，从而在大变形分析过程中也能始终保证高质置的网格。自适应网格主要用于ABAQUS/Explicit, 以及ABAQUS/Standard中的表面磨损过程模拟。在一般的 ABAQUS/Standard分析中尽管也可以设定自适应网格，但不会起到明显的作用。点击Step 功能模块的主菜单OtherAdaptive Mesh Domain可以设定自适应网格的有效区域，点击 主菜单OtherAdaptive Mesh Controls可以设置自适应网格的参数。ABAQUS的自适应网格

24、不改变网格的拓扑结构（单元和连接关系），它结合了纯拉格朗日分析（网格跟随材料终动）和欧拉分析（网格位置固定，材料在网格中流动），被称为“任意拉格朗日- 欧拉（ALE) 分析”。 它通常比纯拉格朗日分析更有效、更精确和更稳定。对于ABAQUS/Standard 的通用分析步，可以点击Step功能模块的主菜单 OtherGeneral Solution Controls来控制收敛算法和时间积分精度。对于静力问题的通用分析步和线性摄动分析步，以及稳态传热问题，可以点击主菜单Other-Solver Controls 来控制迭代线性方程求解器的参数。l 设定几何非线性（Nlgeom）进行弹塑性分析时，

25、如果模型的位移较大，则设定几何非线性为on。当然弹塑性分析中并不一定要考虑几何非线性，几何非线性的含义是位移的大小对结构的响应发生影响，例如大位移、大转动、初始应力、几何刚性化和突然翻转等。l 分析控制 为Abaqus/Explicit分析定义自适应网格区域和自适应网格控制。 为接触问题定制求解控制。 定制一般求解控制，用于控制Abaqus中的收敛控制参数和时间积分精度算法。5 选择监视自由度在分析过程中，可以有效的显示求解历程，为求解过程提供简单的指示。选定某个自由度，指示当前解的位置。比如在结构突变分析过程中，监控选定薄板拱形结构的中点。6 建立交互作用（接触、约束）ABAQUS/CAE中

26、的接触分析主要包括 以下建模步骤：1) 在Interaction功能模块、Assembly功能模块或 Load功能模块中定义各个接触面。2) 在Interaction功能模块中定义接触属性（包括法向接触属性和切向的摩擦属性）。3) 在Interaction功能模块中定义接触（包括主面、从面、滑动公式、从面位置调整、接触属性、接触面距离和接触控制等 ）。4) 在Load功能模块中定义边界条件，保证消除模型的刚体位移。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

27、、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，用来模拟固定连接、铰接、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SpecialInertia 定义惯量（包括点质量/ 惯量、非结构质量和热容 ）。(5) 主菜单SpecialCrack 定义裂纹。(6) 主菜单SpecialSprings/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Amplitud

28、e (幅值) 等。 接触接触分析中的关键问题是定义接触属性、接触面和接触关系。即使两个实体之间或一个装配件的两个区域之间在空间位置上是互相接触的，ABAQUS/CAE也不会自动认为它们之间存在着接触关系，需要使用 Interaction 模块中的主菜单Interaction来定义这种接触关系。相互作用与分析步有关，必须规定相互作用是在哪些分析步中起作用。在必要的时候，利用接触管理器激活/不激活接触，以分析其区别。在三维模型中可以使用自动约束探测快捷方便地定义接触和绑定约束。接触对中的 slave surface 应该是材料较软，网格较细的面。接触面之间有微小的距离，定义接触时要设定“Adjus

29、t=位置误差限度”，此误差限度要大于两触面之间的距离，否则ABAQUS 会认为个面没有接触。由于模型中存在数值误差，所以一般要设置这个位置误差限度（0.02）。小滑移问题的接触压强总是根据未变形时的接触面积来计算的，有限滑移问题的接触压强则是根据变化的接触面积来计算。如果模型中有塑性材料，或分析过程中会发生很大的位移或局部变形，或施加载荷后会使接触状态发生很大的变化，则应设置较小的初始时间增量步。在对分析步的定义中可以使用下面关键词*CONTACT PRINT将接触信息输出到DAT文件（ABAQUS/CAE不支持）。CPRESS和CFN的区别是：CPRESS是从面各个节点上各自的接触压强，而C

30、FN代表接触面所有节点接触力的合力，它包含四个变量：CFNM、CFN1、CFN2和CFN3。接触面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。如果接触面是曲面，就无法由CFN直接得到法向接触力，这时可以通过各个从面节点的CPRESS来计算法向接触力法向接触力=从面上所有节点的CPRESS之和 X 从面的面积/从面上的节点数摩擦力=法向接触力 X 摩擦系数利用MSG文件可以查看分析迭代的详细过程，从面节点有开放和闭合两种接触状态。如果在一次迭代中节点的接触状态发生了变化，称为“严重不连续迭代（SDI）”。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

31、逐渐减少，最终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，直至收敛。如果CLOSURES和OPENINGS的数目逐渐减少，但最终不断重复出现“0 CLOSURES，1OPENINGS”和“1 CLOSURES，0 OPENINGS”（此处的数字也可以大于1），即所谓“振颤”。如果CLOSURES和OPENINGS的数目逐渐减少，但减小的速度很慢，达到第12次严重不连续迭代后，ABAQUS就自动减小增量步长，重新开始迭代。如果增大这个最大次数，允许ABAQUS多进行几次迭代，就有可能达到收敛。操作方法：进入Step模块，主菜单OtherGeneral Solution Controls

32、Edit，选择相应的分析步，点击Continue，选中Specify，点击Time Incrementation标签页，点击第一个More，把Is由默认的12改为适当的值，然后点击OK。如果希望在MSG文件中看到更详细的接触分析信息，可以在Step模块中选择菜单OutputDiagnostic Print然后选中Contact。其相应的关键词是*PRINT, CONTACT=YES。定义主面和从面的一般规则为：（1）选取刚度大的面作为主面。这里的“刚度”指材料特性和结构刚度。解析面或由刚性单元构成的面必须作为主面，从面则必须是柔体上的面（可以是施加了刚性约束的柔体）。（2）若两接触面刚度相似，

33、则选取粗糙网格的面作为主面。（3）如果能使两接触面的网格节点位置一一对应，则能使结果更精确。（4）主面必须是连续的，由节点构成的面不能作为主面。如果是有限滑移，主面在发生接触的部位必须是光滑的，即不能有尖角。（5）若主面在发生接触的部位存在尖锐的凹角或凸角，应该在此尖角处把主面分为两部分来分别定义，即定义为两个面。对于有单元构成的主面，ABAQUS会自动进行平滑处理。（6）若是有限滑移，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（尤其不要落在主面的背面），否则容易出现收敛问题。（7）一对接触面的法线方向应该相反，都指向实体的外部。一般来说，对于三维柔性实体，ABAQUS会自动选择正确

34、的法线方向，而在使用梁单元、壳单元、膜单元、绗架单元或刚体单元来定义接触面时，用户往往需要自己制订法线方向，就容易出现错误。解决接触分析中的收敛问题：（1）检查接触关系、边界条件和约束。（2）消除刚体位移（Numerical Singularity（数值奇异），有些情况下，还会显示Negative Eigenvalue（负特征值）警告信息）。（3）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。（4）如果接触属性为“硬接触”，应尽可能使用六面体一阶单元（C3D8）。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)。（5）避免过约束，即节点的某个自由度

35、上同时定义了两个以上的约束条件。可能造成过约束的因素有：(a)接触：从面节点会受到沿主面法线方向的约束；(b)边界条件；(c)连接单元；(d)子模型边界；(e)各种约束。（6）摩擦系数越大，接触分析就越不容易达到收敛。 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，它们分别有不同的含义。在 Assembly 功能模块中，主菜单 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。

36、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（为整个实体施加刚体约束时，无论实体的类型是Solid、Shell或Wire，都应将刚体约束施加在实体的单元上，即选择Body(elements)）。(3) Display Body (

37、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。*刚体约束和显示体约束本质上是一样的，其共同优点是只要去掉约束，部件就恢复成柔体，可以进行多柔体分析。(4) Coupling (耦合约束）在模型的某个区域和参考点之间建立约束。1) 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

38、矩相等效。换言之，分布耦合允许面上的各部分之间发生相对变形，比运动耦合中的面更柔软。 .(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。 连接ABAQUS模拟多体系统的基本思路是：使用2节点的连接单元在模型各部分之间建立连接，并通过定义连接属性来描述各部分之间的相对运动约束关系。连接点可以是模型中的参考点、网格实体的节点、几何实体的顶点或地面。应尽量

39、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，就会造成收敛问题。连接单元的作用不仅仅是在两个连接点之间施加运动约束，它还有另外一个重要的作用：度量两个连接点的相对运动、力和力矩。在多体分析中，如果连接属性或边界条件选择不正确，很容易出现过约束。如果ABAQUS无法自动解决过约束问题，则可能出现以下结果：（1）分析过程无法达到收敛；（2）虽然能够达到收敛，但出现远远超过正常数量级的刚体位移；（3）虽然能够达到收敛，位移结果也正确，但某个连接单元反作用力或力矩远远大于应有的

40、值。出现过约束时，在MSG文件中会显示Overconstraint Check和Zero Pivot等警告信息。提示：ABAQUS/Explicit不会显示Zero Pivot等警告信息，因此在进行显示分析前，应首先使用ABAQUS/Standard进行分析，确保模型中没有过约束。一个正确的多体分析模型应满足如下关系：实体总数x 6 = 位移边界条件所约束的自由度总数+ 连接单元中受约束的相对运动分量总数基准坐标系的原点不一定要在连接单元的连接点所在的位置上，只要坐标轴的方向正确即可。 过约束msg文件中出现 zero pivot 说明 ABAQUS 无法自动解决过约束问题， 例如在桩底部的最

41、外一圈节点上即定义了 tie，又定义了 contact, 出现过约束。解决方法是在选择 tie 或 contact 的 slave surface 时，将类型设为 node region, 然后选择区域时不要包含这一圈节点。7 建立交互作用特性 交互作用是用来建立模型中接触表面或相距很近的表面之间力学关系的对象。可以建立一系列交互作用特性，它和交互作用相互独立，每个交互作用都可以被分配到交互作用特性。交互作用特性共有三种：接触特性（contact）、膜条件特性（file condition）、激励和传导特性（actuator/sensor） 接触交互作用特性可以是切向接触和法向接触，接触面间可

42、以是有摩擦、无摩擦和阻尼接触，还可以相互间分离。接触交互作用特性中通常包含阻尼、热传导、热辐射、摩擦生热等信息。接触交互作用特性可以被通用接触、面对面接触或自我接触等交互作用引用。膜条件交互作用特性定义膜层传热系数为温度的函数。膜条件特性只能被膜条件交互作用引用。8 施加边界条件和荷载 实体单元（solid element）只有平动自由度，没有转动自由度，所以施加边界条件时只需约束起平动自由度即可。对于分析刚体来说，约束只能施加给分析刚体的参考点。缺省的情况下，ABAQUS将边界条件传递给其后的每一个分析步。对每一个分析步中的边界条件可以进行编辑和修改。指定载荷和边界条件可以随着时间相关的幅值

43、定义变化，而且幅值定义既可以参考分析步时间也可以参考总时间。默认情况下，一般静态分析步中使用斜坡幅值曲线（01）。在一般分析步中，载荷必须以总量而不是以增量的形式给定。 荷载1) Concentrated Force ：施加在节点或几何实体顶点上的集中力，表示为 力在三个方向上的分量。2)Moment：施加在节点或几何实体顶点上的弯矩，表示为力矩在三个方向上的分量。3)Pressure：单位面积荷载（荷载的方向总是与面或边垂直，正值为压力，负值为拉力）。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荷载，可以是剪力

44、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荷载。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荷载。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：广义平面应变荷载，它施加在由广义平面应变单元所构成区域的参考点上。12) Rotational body force：由于模型的旋转造成

45、的体力， 需要指定角速度或角加速度，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。15)温度和电场变量 边界条件使用主菜中 BC可以定义以下类型的边界条件：（约束）对称/反对称/固支、（施加或约束）位移/转角、速度/角速度、加速度/角加速度、连接单元位移/速度/加速度、温度、声音压力、孔隙压力、电势、质量集中。XSYMM：对称边界条件，对称面为与坐标轴1垂直的平面，即U1UR2UR3=0;YSYMM：对称边界条件，对称面为与坐标轴2垂直的平面，即U2UR1UR3=0;ZSYMM：对称边界条件，对称面为

46、与坐标轴3垂直的平面，即U3UR1UR2=0;XASYMM：反对称边界条件，对称面为与坐标轴1垂直的平面，即U2U3UR1=0;YASYMM：反对称边界条件，对称面为与坐标轴2垂直的平面，即U1U3UR2=0;ZASYMM：反对称边界条件，对称面为与坐标轴3垂直的平面，即U1U2UR3=0;PINNED：约束所有平移自由度，即U1=U2=U3=0;ENCASTRE：约束所有自由度（固支边界条件），即U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3=0.在边界条件中给出的位移值是相对于模型初始状态的绝对位移值，而不是当前分析步中的增量值。 场变量和荷载状况使用主菜单Field可以定义场变量（包括初始速度

47、场和温度场变量）。有些场变量与分析步有关，也有些仅仅作用于分析的开始阶段。使用主菜单Load Case 可以定义荷载状况，荷载状况由一系列的荷载和边界条件组成，用于静力摄动分析和稳态动力分析。9 网格划分什么是网格？物理部件模型的几何近似， 包含许多几何上简单的节点和单元的离散几何体。（1）进入单元划分模块后，ABAQUS的颜色代表该模型中不同区域适合用哪种方法就行单元划分。绿色表示可以采用结构法划分，黄色表示可以用扫掠法划分，橙色表示该区域不能用缺省的单元（实体单元缺省的单元为六面体单元hexahedral）形状进行单元划分，必须对该区域进行分解后才能用缺省的单元形状进行单元划分。当然，可以

48、采用四面体单元（tetrahedral）利用自由网格技术对任何形状的模型区域进行单元划分。 自由划分：可以应用到任意平面和曲面 结构划分：结构化的网格划分通常给出了对网格的最大的控制 扫掠划分：在源面中，相邻面之间的二面角不能和180相差太远。 虚拟拓扑：在某些情况下，装配件的部件实例可能包含一些小的细节，比如表面和边。虚拟拓扑可以忽略这些不重要的细节。如果部件实例中包含虚拟拓扑，那么它只能使用以下单元通过自由网格技术划分网格： 自由网格：三角形和四面体单元、用波前法划分的四边形为四边形为主单元网格 扫略网格：六面体或者楔形单元 映射网格： 四边形, 三角形, 或者六面体单元（2） 分解模型（partition）可以对模型中的边（edge）、面（face）和体（cell）进行分解。用来将边、面、体分解成更小部