ABAQUS有限元分析常見問題解答

前言

CAE（計算機輔助工程）是一門復雜的工程科學，涉及仿真技術、軟件、產品設計和力學等眾多領域。世界上幾大CAE公司各自以其獨到的技術占領著相應的市場。ABAQUS擁有世界上最大的非線性力學用戶群，是國際上最先進的大型通用非線性有限元分析軟件，在技術、品質以及可靠性等方面具有非常卓越的聲譽。對于工程中的各種線性和非線性問題，ABAQUS都能夠提供完美的解決方案，并能不斷地吸取最新的分析理論和計算機技術，領導著全世界非線性有限元技術的發(fā)展。CAE的發(fā)展是工程學技術進步和商業(yè)運作要求的共同產物，其重要性在于提高產品設計的準確度和精度，并大幅度地提高產品的開發(fā)效率。競爭在各個制造領域無處不在，為了比競爭對手更早地推出新品，就需要盡可能地縮短產品的研發(fā)周期。以汽車行業(yè)為例，原來汽車制造商設計一款新車需要四到五年，現(xiàn)在一般企業(yè)的汽車設計大概只用兩年到兩年半的時間，而日本和韓國汽車廠新車的研發(fā)周期普遍是兩年以下，其重要原因之一就是他們在真正的原型試驗之前大量地采用CAE仿真技術。過去推出一款新車需要建立20個實物原型，現(xiàn)在只需建1個實物原型，其余19個都使用CAE虛擬仿真來完成。這樣實物試驗可以一次達標，從而大大縮短了設計研發(fā)周期。中國CAE用戶的需求和世界其他發(fā)達國家的用戶是相似的，同樣迫切需要縮短產品上市前的研發(fā)生產周期，降低生產成本，為消費者提供質量最好的產品。中國30年來的發(fā)展速度在世界上是獨一無二的，這里已經是世界的制造中心，而且正在逐漸變成設計中心、研發(fā)中心以及各種優(yōu)秀品牌的成長中心。中國不僅僅是在追趕世界前進的步伐，而且是在完成自我實現(xiàn)，在按照自己的模式不斷地發(fā)展壯大。在未來的幾年內，中國的制造業(yè)將會發(fā)展到一個更高的層次，這不單單體現(xiàn)在對先進設備的需求上，更重要的是中國本土的技術升級和自主品牌的成長都會達到一個空前的高度。這個過程中需要有一大批頂尖的研發(fā)人員，借助于最先進的研發(fā)工具,來創(chuàng)造具有自主知識產權的技術。ABAQUS一方面堅持在CAE高端領域的發(fā)展，通過不斷地投入來保持自已軟件的高度，另一方面也非常注重對軟件產品的應用普及工作，將其高端的產品推廣出去，讓更多的CAE技術人員能夠了解、掌握乃至深入理解這一優(yōu)秀的有限元分析軟件。新版ABAQUSCAE的界面更加人性化，操作更加方便。近年來，ABAQUS不斷地加強在中國的技術培訓力度，陸續(xù)推出了不同級別的培訓書籍。本書作者之一石亦平博士于2006年出版的《ABAQUS有限元分析實例詳解》一書（以下簡稱《實例詳解》），在眾多的ABAQUS教材中脫穎而出，以其深入淺出的講解和詳盡的實例解析深受讀者的好評，成為ABAQUS用戶的必讀教材之一。兩年后，石亦平博士與曹金鳳博士合作推出了這本《ABAQUS有限元分析常見問題解答》（以下簡稱《常見問題解答》），挑選了ABAQUS用戶最經常遇到的幾百個疑難問題，逐個給出了準確、全面的解答。書中展示了作者在長期使用ABAQUS過程中所積累的豐富經驗，介紹了大量的建模分析技巧和查找解決模型問題的重要方法?！冻Ｒ妴栴}解答》這種答疑解惑的方式，在同類有限元軟件類書籍中是不多見的，可謂匠心獨具。在某種程度上，這種教授方式要比通常的ABAQUS知識講授能夠帶給讀者更大的收獲。在大學的課堂中有三個重要的教學環(huán)節(jié)：基本知識的講授、習題練習和答疑，三者互為補充，缺一不可?！冻Ｒ妴栴}解答》和《實例詳解》互為姊妹篇，基本覆蓋了上述三個教學環(huán)節(jié)，形成了一個比較完整的ABAQUS教學體系。讀者在認真學習了這兩本書后，基本可以獨立完成具有一定難度的復雜模型，并能夠掌握使用ABAQUS進行有限元分析的重要方法和技巧。本書的出版必將推動ABAQUS軟件在中國地區(qū)的普及和發(fā)展。ABAQUS立志于在3～5年內成為中國最大的CAE廠商，幫助中國擁有像歐美一樣龐大的CAE工程師隊伍，讓各個工程領域的中國企業(yè)廣泛使用先進的虛擬研發(fā)工具。這將是一項偉大的事業(yè)，需要我們每一位CAE專家、學者和工程技術人員的努力，讓我們大家共勉。

內容概要

　　本書以問答的形式，詳細介紹了使用ABAQUS建模分析過程中的各種常見問題，并以實例的形式教給讀者如何分析問題、查找錯誤原因和嘗試解決辦法，幫助讀者提高解決問題的能力?！　”緯譃閮善旱?篇為基礎篇，依次介紹ABAQUS/CAE各個功能模塊中的常見問題及解決方法；第2篇為提高篇，介紹了幾何非線性分析、接觸分析和彈塑性分析等復雜問題的分析技巧，在一些典型實例中同時給出了錯誤的模型文件和正確的模型文件，幫助讀者學習查找錯誤和修改模型的方法。書中內容從實際應用出發(fā)，文字通俗易懂，深入淺出，讀者不需要具備很深的理論知識，即可輕松地掌握ABAQUS的分析技巧?！　”緯饕嫦駻BAQUS軟件的初級和中級用戶，對于高級用戶也有一定的參考價值。

書籍目錄

目錄：序前言　第0章 導言：路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索　　0.1 數(shù)值仿真在產品研發(fā)中的作用 　　0.2 工程實際中的有限元分析 　　0.3 ABAQUS的學習方法 　　0.4 查找解決模型問題的基本方法 　　0.5 心愿 第1篇 基礎篇　第1章 關于ABAQUS基本知識的常見問題　　1.1 ABAQUS的基本約定 　　1.2 ABAQUS中的文件類型及功能 　　1.3 ABAQUS的幫助文檔 　　1.4 更改工作路徑 　　1.5 ABAQUS的常用DOS命令 　　1.6 設置ABAQUS的環(huán)境文件 　　1.7 影響分析時間的因素 　　1.8 ABAQUS 6.7新增功能     1.9 ABAQUS和其他有限元軟件的的比較    1.10 本章小結　第2章 關于ABAQUS/CAE操作界面的常見問題    2.1 用鼠標選取對象    2.2 Tools菜單下的常用工具    2.3 本章小結　第3章 Part功能模塊中的常見問題    3.1 創(chuàng)建、導入和修補部件    3.2 特征之間的相互關系    3.3 剛體和顯示體    3.4 建模實例    3.5 經驗總結    3.6 本章小結　第4章 Property功能模塊中的常見問題    4.1 超彈性材料     4.2 梁截面形狀、截面屬性和梁橫截面方位    4.3 材料屬性    47.4 本章小結　第5章 Assembly功能模塊中的常見問題    5.1 基本概念    ……　第6章 Step功能模塊中的常見問題　第7章 Interacation功能模塊中的常見問題　第8章 Load功能模塊中的常見問題　第9章 Mesh功能模塊中的常見問題　第10章 Job功能模塊中的常見問題　第11章 Visualization功能模塊中的常見問題　第12章 Sketch功能模塊中的常見問題第2篇 提高篇　第13章 關于INP文件的常見問題　第14章 多步驟分析中的常見問題　第15章 非線性分析中的常見問題　第16章 接觸分析中的常見問題　第17章 彈塑性分析中的常見問題　第18章 常見的錯誤信息和警告信息附錄 SIMWE仿真科技論壇簡介參考文獻

章節(jié)摘錄

第0章　導言：路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索我們生活在一個偉大的時代，當今世界的生產力飛速發(fā)展，科技產品日新月異。從事CAE行業(yè)，我們注定要見證有限單元法這一強大的數(shù)值計算方法從無到有、從弱到強、從不為人知到不可或缺的發(fā)展歷程。有限單元法自20世紀50年代創(chuàng)立以來，首先在飛機的結構分析等連續(xù)體力學領域中大展身手，隨后迅速地擴展到熱力學分析、電磁場分析、流體力學分析等各個領域，CAE（計算機輔助工程）在有限單元法的基礎上不斷地發(fā)展和壯大。0.1　數(shù)值仿真在產品研發(fā)中的作用在當今歐美發(fā)達國家的工業(yè)企業(yè)中，有限元分析已成為產品研發(fā)過程中一個必不可少的重要環(huán)節(jié)。CAE工程師在校核設計方案、保證產品質量、改進產品設計、降低產品成本、提高產品強度和壽命等方面肩負重要的職責。對于一些復雜的關鍵部件，如果不經CAE工程師分析確認設計方案，就不能投產；如果產品因設計不當而出現(xiàn)質量問題，CAE工程師也負有不可推卸的責任。數(shù)值仿真在全球制造業(yè)的發(fā)展歷程可以分為5個價段：1）只使用CAD進行產品設計。2）開始使用少量的CAE技術。3）綜合應用各種成熟完整的CAE技術，并相互融合。4）各種CAE數(shù)據(jù)的管理和重復利用。5）制造業(yè)的完全電子化，建立完整的PLM（Product Lifecycle Management）系統(tǒng)和知識庫。目前，我國的制造企業(yè)僅停留在前4個階段。有限元分析在我國的應用領域多是航空航天、汽車、造船等大型企業(yè)的核心設計部門，而不像發(fā)達國家那樣廣泛應用于普通的消費類產品設計。在我國，雖然有些企業(yè)已經應用CAE技術進行產品的研發(fā)，但CAE所起的作用仍與發(fā)達國家存在較大的差距。在我國的一些企業(yè)中，CAE的作用僅僅是為產品報告增加一些美觀的圖片，給出一些復雜的分析數(shù)據(jù)和曲線，讓客戶或上級領導知道“這個東西我們算過了”，而在整個產品研發(fā)過程中，并沒有真正把計算機仿真放在核心的地位。造成這種現(xiàn)象的原因是多方面的，就筆者的了解，可以歸納為以下幾點：1）“不需要”：總體來看，我國各行業(yè)的自主工業(yè)產品設計還處于初級階段（例如上面提到的第一個階段），很多產品的設計工作僅僅是略微修改一下老產品的圖樣，而有限元分析并不是必不可少的。

編輯推薦

《ABAQUS有限元分析常見問題與解答》由ABAQUS亞太區(qū)總經理簡光析博士傾情作序。解答ABAQUS使用過程中經常出現(xiàn)的疑難問題，突破重要的知識點，介紹關鍵的建模分析技巧。以問答的形式，展現(xiàn)給讀者分析問題、查找錯誤原因、嘗試解決辦法的具體過程，教會讀者如何舉一反三，幫助讀者自己解決問題的能力。參考了SIMWE仿真科技論壇ABAQUS版中的大量提問帖，使得《ABAQUS有限元分析常見問題與解答》內容更具針對性，更能反映ABAQUS用戶最常見的問題。內容從實際應用出發(fā)，文字通俗易懂，深入淺出，讀者不需要具備很深的理論知識，即可輕松地掌握ABAQUS的分析技巧。隨書光盤給出了重要實例的CAE模型文件、INP文件和ODB文件，以方便讀者學習。

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