ABAQUS有限元分析常見(jiàn)問(wèn)題解答

前言

CAE（計(jì)算機(jī)輔助工程）是一門復(fù)雜的工程科學(xué)，涉及仿真技術(shù)、軟件、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和力學(xué)等眾多領(lǐng)域。世界上幾大CAE公司各自以其獨(dú)到的技術(shù)占領(lǐng)著相應(yīng)的市場(chǎng)。ABAQUS擁有世界上最大的非線性力學(xué)用戶群，是國(guó)際上最先進(jìn)的大型通用非線性有限元分析軟件，在技術(shù)、品質(zhì)以及可靠性等方面具有非常卓越的聲譽(yù)。對(duì)于工程中的各種線性和非線性問(wèn)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(jì)算機(jī)技術(shù)，領(lǐng)導(dǎo)著全世界非線性有限元技術(shù)的發(fā)展。CAE的發(fā)展是工程學(xué)技術(shù)進(jìn)步和商業(yè)運(yùn)作要求的共同產(chǎn)物，其重要性在于提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度和精度，并大幅度地提高產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)效率。競(jìng)爭(zhēng)在各個(gè)制造領(lǐng)域無(wú)處不在，為了比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更早地推出新品，就需要盡可能地縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期。以汽車行業(yè)為例，原來(lái)汽車制造商設(shè)計(jì)一款新車需要四到五年，現(xiàn)在一般企業(yè)的汽車設(shè)計(jì)大概只用兩年到兩年半的時(shí)間，而日本和韓國(guó)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?cè)谡嬲脑驮囼?yàn)之前大量地采用CAE仿真技術(shù)。過(guò)去推出一款新車需要建立20個(gè)實(shí)物原型，現(xiàn)在只需建1個(gè)實(shí)物原型，其余19個(gè)都使用CAE虛擬仿真來(lái)完成。這樣實(shí)物試驗(yàn)可以一次達(dá)標(biāo)，從而大大縮短了設(shè)計(jì)研發(fā)周期。中國(guó)CAE用戶的需求和世界其他發(fā)達(dá)國(guó)家的用戶是相似的，同樣迫切需要縮短產(chǎn)品上市前的研發(fā)生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，為消費(fèi)者提供質(zhì)量最好的產(chǎn)品。中國(guó)30年來(lái)的發(fā)展速度在世界上是獨(dú)一無(wú)二的，這里已經(jīng)是世界的制造中心，而且正在逐漸變成設(shè)計(jì)中心、研發(fā)中心以及各種優(yōu)秀品牌的成長(zhǎng)中心。中國(guó)不僅僅是在追趕世界前進(jìn)的步伐，而且是在完成自我實(shí)現(xiàn)，在按照自己的模式不斷地發(fā)展壯大。在未來(lái)的幾年內(nèi)，中國(guó)的制造業(yè)將會(huì)發(fā)展到一個(gè)更高的層次，這不單單體現(xiàn)在對(duì)先進(jìn)設(shè)備的需求上，更重要的是中國(guó)本土的技術(shù)升級(jí)和自主品牌的成長(zhǎng)都會(huì)達(dá)到一個(gè)空前的高度。這個(gè)過(guò)程中需要有一大批頂尖的研發(fā)人員，借助于最先進(jìn)的研發(fā)工具,來(lái)創(chuàng)造具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。ABAQUS一方面堅(jiān)持在CAE高端領(lǐng)域的發(fā)展，通過(guò)不斷地投入來(lái)保持自已軟件的高度，另一方面也非常注重對(duì)軟件產(chǎn)品的應(yīng)用普及工作，將其高端的產(chǎn)品推廣出去，讓更多的CAE技術(shù)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(lái)，ABAQUS不斷地加強(qiáng)在中國(guó)的技術(shù)培訓(xùn)力度，陸續(xù)推出了不同級(jí)別的培訓(xùn)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(shí)例詳解》一書（以下簡(jiǎn)稱《實(shí)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(shí)例解析深受讀者的好評(píng)，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(jiàn)問(wèn)題解答》（以下簡(jiǎn)稱《常見(jiàn)問(wèn)題解答》），挑選了ABAQUS用戶最經(jīng)常遇到的幾百個(gè)疑難問(wèn)題，逐個(gè)給出了準(zhǔn)確、全面的解答。書中展示了作者在長(zhǎng)期使用ABAQUS過(guò)程中所積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，介紹了大量的建模分析技巧和查找解決模型問(wèn)題的重要方法。《常見(jiàn)問(wèn)題解答》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(jiàn)的，可謂匠心獨(dú)具。在某種程度上，這種教授方式要比通常的ABAQUS知識(shí)講授能夠帶給讀者更大的收獲。在大學(xué)的課堂中有三個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)：基本知識(shí)的講授、習(xí)題練習(xí)和答疑，三者互為補(bǔ)充，缺一不可?！冻Ｒ?jiàn)問(wèn)題解答》和《實(shí)例詳解》互為姊妹篇，基本覆蓋了上述三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，形成了一個(gè)比較完整的ABAQUS教學(xué)體系。讀者在認(rèn)真學(xué)習(xí)了這兩本書后，基本可以獨(dú)立完成具有一定難度的復(fù)雜模型，并能夠掌握使用ABAQUS進(jìn)行有限元分析的重要方法和技巧。本書的出版必將推動(dòng)ABAQUS軟件在中國(guó)地區(qū)的普及和發(fā)展。ABAQUS立志于在3～5年內(nèi)成為中國(guó)最大的CAE廠商，幫助中國(guó)擁有像歐美一樣龐大的CAE工程師隊(duì)伍，讓各個(gè)工程領(lǐng)域的中國(guó)企業(yè)廣泛使用先進(jìn)的虛擬研發(fā)工具。這將是一項(xiàng)偉大的事業(yè)，需要我們每一位CAE專家、學(xué)者和工程技術(shù)人員的努力，讓我們大家共勉。

內(nèi)容概要

　　本書以問(wèn)答的形式，詳細(xì)介紹了使用ABAQUS建模分析過(guò)程中的各種常見(jiàn)問(wèn)題，并以實(shí)例的形式教給讀者如何分析問(wèn)題、查找錯(cuò)誤原因和嘗試解決辦法，幫助讀者提高解決問(wèn)題的能力。　　本書分為兩篇：第1篇為基礎(chǔ)篇，依次介紹ABAQUS/CAE各個(gè)功能模塊中的常見(jiàn)問(wèn)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(fù)雜問(wèn)題的分析技巧，在一些典型實(shí)例中同時(shí)給出了錯(cuò)誤的模型文件和正確的模型文件，幫助讀者學(xué)習(xí)查找錯(cuò)誤和修改模型的方法。書中內(nèi)容從實(shí)際應(yīng)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(shí)，即可輕松地掌握ABAQUS的分析技巧?！　”緯饕嫦駻BAQUS軟件的初級(jí)和中級(jí)用戶，對(duì)于高級(jí)用戶也有一定的參考價(jià)值。

書籍目錄

目錄：序前言　第0章 導(dǎo)言：路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索　　0.1 數(shù)值仿真在產(chǎn)品研發(fā)中的作用 　　0.2 工程實(shí)際中的有限元分析 　　0.3 ABAQUS的學(xué)習(xí)方法 　　0.4 查找解決模型問(wèn)題的基本方法 　　0.5 心愿 第1篇 基礎(chǔ)篇　第1章 關(guān)于ABAQUS基本知識(shí)的常見(jiàn)問(wèn)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(shè)置ABAQUS的環(huán)境文件 　　1.7 影響分析時(shí)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(jié)　第2章 關(guān)于ABAQUS/CAE操作界面的常見(jiàn)問(wèn)題    2.1 用鼠標(biāo)選取對(duì)象    2.2 Tools菜單下的常用工具    2.3 本章小結(jié)　第3章 Part功能模塊中的常見(jiàn)問(wèn)題    3.1 創(chuàng)建、導(dǎo)入和修補(bǔ)部件    3.2 特征之間的相互關(guān)系    3.3 剛體和顯示體    3.4 建模實(shí)例    3.5 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)    3.6 本章小結(jié)　第4章 Property功能模塊中的常見(jiàn)問(wèn)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(jié)　第5章 Assembly功能模塊中的常見(jiàn)問(wèn)題    5.1 基本概念    ……　第6章 Step功能模塊中的常見(jiàn)問(wèn)題　第7章 Interacation功能模塊中的常見(jiàn)問(wèn)題　第8章 Load功能模塊中的常見(jiàn)問(wèn)題　第9章 Mesh功能模塊中的常見(jiàn)問(wèn)題　第10章 Job功能模塊中的常見(jiàn)問(wèn)題　第11章 Visualization功能模塊中的常見(jiàn)問(wèn)題　第12章 Sketch功能模塊中的常見(jiàn)問(wèn)題第2篇 提高篇　第13章 關(guān)于INP文件的常見(jiàn)問(wèn)題　第14章 多步驟分析中的常見(jiàn)問(wèn)題　第15章 非線性分析中的常見(jiàn)問(wèn)題　第16章 接觸分析中的常見(jiàn)問(wèn)題　第17章 彈塑性分析中的常見(jiàn)問(wèn)題　第18章 常見(jiàn)的錯(cuò)誤信息和警告信息附錄 SIMWE仿真科技論壇簡(jiǎn)介參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第0章　導(dǎo)言：路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索我們生活在一個(gè)偉大的時(shí)代，當(dāng)今世界的生產(chǎn)力飛速發(fā)展，科技產(chǎn)品日新月異。從事CAE行業(yè)，我們注定要見(jiàn)證有限單元法這一強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算方法從無(wú)到有、從弱到強(qiáng)、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(jì)50年代創(chuàng)立以來(lái)，首先在飛機(jī)的結(jié)構(gòu)分析等連續(xù)體力學(xué)領(lǐng)域中大展身手，隨后迅速地?cái)U(kuò)展到熱力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析、流體力學(xué)分析等各個(gè)領(lǐng)域，CAE（計(jì)算機(jī)輔助工程）在有限單元法的基礎(chǔ)上不斷地發(fā)展和壯大。0.1　數(shù)值仿真在產(chǎn)品研發(fā)中的作用在當(dāng)今歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)企業(yè)中，有限元分析已成為產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中一個(gè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。CAE工程師在校核設(shè)計(jì)方案、保證產(chǎn)品質(zhì)量、改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品強(qiáng)度和壽命等方面肩負(fù)重要的職責(zé)。對(duì)于一些復(fù)雜的關(guān)鍵部件，如果不經(jīng)CAE工程師分析確認(rèn)設(shè)計(jì)方案，就不能投產(chǎn)；如果產(chǎn)品因設(shè)計(jì)不當(dāng)而出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，CAE工程師也負(fù)有不可推卸的責(zé)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(gè)價(jià)段：1）只使用CAD進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。2）開(kāi)始使用少量的CAE技術(shù)。3）綜合應(yīng)用各種成熟完整的CAE技術(shù)，并相互融合。4）各種CAE數(shù)據(jù)的管理和重復(fù)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(shí)庫(kù)。目前，我國(guó)的制造企業(yè)僅停留在前4個(gè)階段。有限元分析在我國(guó)的應(yīng)用領(lǐng)域多是航空航天、汽車、造船等大型企業(yè)的核心設(shè)計(jì)部門，而不像發(fā)達(dá)國(guó)家那樣廣泛應(yīng)用于普通的消費(fèi)類產(chǎn)品設(shè)計(jì)。在我國(guó)，雖然有些企業(yè)已經(jīng)應(yīng)用CAE技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的研發(fā)，但CAE所起的作用仍與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大的差距。在我國(guó)的一些企業(yè)中，CAE的作用僅僅是為產(chǎn)品報(bào)告增加一些美觀的圖片，給出一些復(fù)雜的分析數(shù)據(jù)和曲線，讓客戶或上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)知道“這個(gè)東西我們算過(guò)了”，而在整個(gè)產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中，并沒(méi)有真正把計(jì)算機(jī)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(diǎn)：1）“不需要”：總體來(lái)看，我國(guó)各行業(yè)的自主工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)還處于初級(jí)階段（例如上面提到的第一個(gè)階段），很多產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作僅僅是略微修改一下老產(chǎn)品的圖樣，而有限元分析并不是必不可少的。

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《ABAQUS有限元分析常見(jiàn)問(wèn)題與解答》由ABAQUS亞太區(qū)總經(jīng)理簡(jiǎn)光析博士?jī)A情作序。解答ABAQUS使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的疑難問(wèn)題，突破重要的知識(shí)點(diǎn)，介紹關(guān)鍵的建模分析技巧。以問(wèn)答的形式，展現(xiàn)給讀者分析問(wèn)題、查找錯(cuò)誤原因、嘗試解決辦法的具體過(guò)程，教會(huì)讀者如何舉一反三，幫助讀者自己解決問(wèn)題的能力。參考了SIMWE仿真科技論壇ABAQUS版中的大量提問(wèn)帖，使得《ABAQUS有限元分析常見(jiàn)問(wèn)題與解答》內(nèi)容更具針對(duì)性，更能反映ABAQUS用戶最常見(jiàn)的問(wèn)題。內(nèi)容從實(shí)際應(yīng)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(shí)，即可輕松地掌握ABAQUS的分析技巧。隨書光盤給出了重要實(shí)例的CAE模型文件、INP文件和ODB文件，以方便讀者學(xué)習(xí)。

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