ABAQUS結(jié)構(gòu)工程分析及實例詳解

前言

　　ABAQUS是世界上最先進(jìn)的大型通用有限元分析軟件之一，它具有豐富的材料本構(gòu)模型和平易近人的開發(fā)平臺。它廣泛應(yīng)用于機械制造、石油化工、航空航天、汽車交通、國防軍工、水利水電、土木工程、生物醫(yī)學(xué)、電子工程、能源、地礦、造船以及日用家電等行業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域。ABAQUS在技術(shù)、品質(zhì)和可靠性等方面具有卓越的聲譽，可以對工程中復(fù)雜的線性和非線性問題進(jìn)行分析計算。自從ABAQUS進(jìn)入中國以來，越來越多的企業(yè)、高校和科研院所開始使用.ABAQUS進(jìn)行產(chǎn)品的研發(fā)和研究?！　‰S著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，建筑業(yè)得到了空前的鼎盛，尤其是近年來奧運會、世博會、亞運會等大型會議在中國的召開，為大型場館的建設(shè)提供了良好機遇。同時在建設(shè)和使用過程中遇到了大量的工程技術(shù)問題，這些技術(shù)問題的解決一方面依賴于材料技術(shù)和施工技術(shù)水平的提高，另一方面依賴于對所遇到問題的深層次認(rèn)識。ABAQUS有限元程序就是提高對這些技術(shù)問題深層次認(rèn)識的強有力工具。　　本書主要講述ABA_QUS有限元軟件在建筑行業(yè)中的基本應(yīng)用，主要包括ABAQUS的基本操作要領(lǐng)和型鋼梁、型鋼柱、鋼框架、混凝土簡支梁等基本構(gòu)件和節(jié)點溫度場的分析過程?！　”緯饕怯赏跤耔C、傅傳國編著。參加本書編著的人員還有王慧敏、趙全斌、于德帥、劉曉鵬、劉池等，其中于德帥還參加了部分文字工作，本書在編著過程中得到了清華大學(xué)博士后王廣勇的指點與幫助，在此表示深深的謝意。在本書的編著過程中，參考了SIMWE仿真科學(xué)論壇和中國鋼結(jié)構(gòu)論壇.ABAQUS板塊中的大量資料，在此表示感謝。并真誠祝愿SIMWE仿真科學(xué)論壇和中國鋼結(jié)構(gòu)論壇越辦越好，并為更多人解疑答惑。編寫此書參考了很多文獻(xiàn)和ABAQUS幫助文件，特向各位作者致謝。

內(nèi)容概要

本書運用ABAQUS有限元軟件對建筑工程的常見實例進(jìn)行詳細(xì)剖析。介紹了ABAQUS在混凝土梁、混凝土柱、鋼梁、鋼柱和節(jié)點等構(gòu)件及相應(yīng)結(jié)構(gòu)的分析方法，以及復(fù)雜的建模、分析計算過程和后處理的技巧。    本書的內(nèi)容從建筑工程的實際出發(fā)，側(cè)重于ABAQUS的實際操作和工程問題的解決，教會初學(xué)者如何根據(jù)問題的特點來選擇ABAQUS的相應(yīng)功能，尋求解決問題的最佳答案。同時書中給出了一些小提示對初學(xué)者容易犯的錯誤進(jìn)行解釋，并給出了解決問題的方法。    本書主要面向土木建筑領(lǐng)域ABAQUS軟件的初學(xué)者和中級用戶，包括土木工程專業(yè)的高年級本科生、研究生以及從事結(jié)構(gòu)設(shè)計的工程師。

書籍目錄

第1章 ABAQUS簡介  1.1 ABAQUS總體介紹  1.2 ABAQUS的發(fā)展歷史  1.3 ABAQUS的組成及功能簡介    1.3.1 ABAQUS/Standard模塊    1.3.2 ABAQUS/Explicit模塊    1.3.3 ABAQUS/CAE模塊    1.3.4 其他模塊  1.4 ABAQUS幫助文件    1.4.1 ABAQUS幫助文件的內(nèi)容    1.4.2 如何使用ABAQUS幫助文件  1.5 ABAQUS在中國應(yīng)用現(xiàn)狀  1.6 ABAQUS6.8版新增或改進(jìn)的功能  本章小結(jié)第2章 ABAQUS的基本使用方法  2.1 ABAQUS基本分析過程  2.2 ABAQUS/CAE主窗口介紹  2.3 基本實例操作    2.3.1 問題描述    2.3.2 啟動ABAQUS/CAE    2.3.3 創(chuàng)建三維模型    2.3.4 創(chuàng)建材料和截面屬性    2.3.5 定義裝配件    2.3.6 設(shè)置分析步    2.3.7 定義荷載和邊界條件    2.3.8 劃分網(wǎng)格    2.3.9 提交分析作業(yè)    2.3.10 后處理    2.3.11 退出ABAQUS/CAE  2.4 ABAQUS/CAE模塊(Modules)功能簡介    2.4.1 Part(部件)模塊    2.4.2 Property(特性)模塊    2.4.3 Assembly(裝配)模塊    2.4.4 Step(分析步)模塊    2.4.5 Interaction(相互作用)模塊    2.4.6 Load(荷載)模塊    2.4.7 Mesh(網(wǎng)格)模塊    2.4.8 Job(分析作業(yè))模塊    2.4.9 Visualization(可視化)模塊    2.4.10 Sketch(繪圖)模塊  2.5 ABAQUS中常用命令介紹  2.6 ABAQUS中常用命令和常用文件    2.6.1 cae文件(模型數(shù)據(jù)庫文件)和jnl文件(日志文件)    2.6.2 Inp文件    2.6.3 odb文件    2.6.4 dat和msg文件    2.6.5 sta文件    2.6.6 f文件  2.7 單元及劃分網(wǎng)格基本方法    2.7.1 ABAQ[JS單元特性    2.7.2 實體單元    2.7.3 殼單元    2.7.4 梁單元    2.7.5 桁架單元    2.7.6 剛性體    2.7.7 網(wǎng)格劃分技術(shù)    2.7.8 劃分網(wǎng)格算法  本章小結(jié)第3章 ABAQUS在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用  3.1 利用殼單元對型鋼梁分析    3.1.1 創(chuàng)建部件    3.1.2 創(chuàng)建材料和截面屬性    3.1.3 定義裝配件    3.1.4 設(shè)置分析步    3.1.5 定義荷載和邊界條件    3.1.6 劃分網(wǎng)格    3.1.7 提交分析作業(yè)    3.1.8 后處理    3.1.9 數(shù)值比較  3.2 多層多跨框架分析    3.2.1 問題描述    3.2.2 啟動ABAQUS/CAE    3.2.3 創(chuàng)建部件    3.2.4 創(chuàng)建材料和截面屬性    3.2.5 定義裝配件    3.2.6 設(shè)置分析步    3.2.7 定義荷載和邊界條件    3.2.8 劃分網(wǎng)格    3.2.9 提交分析作業(yè)    3.2.10 后處理    3.2.11 不同加載點框架分析  3.3 鋼柱特征值屈曲分析    3.3.1 問題描述    3.3.2 啟動ABAQUS/CAE    3.3.3 創(chuàng)建部件    3.3.4 創(chuàng)建材料和截面屬性    3.3.5 定義裝配件    3。3.6 設(shè)置分析步    3.3.7 定義荷載和邊界條件    3.3.8 劃分網(wǎng)格    3.3.9 提交分析作業(yè)    3.3.10 后處理  3.4 鋼框架節(jié)點分析    3.4.1 問題描述    3.4.2 啟動ABAQUS/CAE    3.4.3 創(chuàng)建部件    3.4.4 創(chuàng)建材料和截面屬性    3.4.5 定義裝配件    3.4.6 設(shè)置分析步    3.4.7 劃分網(wǎng)格    3.4.8 定義約束    3.4.9 定義荷載和邊界條件    3.4.10 提交分析作業(yè)    3.4.11 后處理  3.5 橋面板特征值屈曲分析    3.5.1 問題描述    3.5.2 啟動ABAQUS/CAE    3.5.3 創(chuàng)建部件    3.5.4 創(chuàng)建材料和截面屬性    3.5.5 定義裝配件    3.5.6 設(shè)置分析步    3.5.7 定義荷載和邊界條件    3.5.8 劃分網(wǎng)格    3.5.9 提交分析作業(yè)    3.5.10 后處理  本章小結(jié)第4章 ABAQUS在混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用  4.1 混凝土簡支梁分析    4.1.1 問題描述    4.1.2 啟動ABAQUS/CAE    4.1.3 創(chuàng)建部件    4.1.4 創(chuàng)建材料和截面屬性    4.1.5 定義裝配件    4.1.6 設(shè)置分析步    4.1.7 定義約束    4.1.8 定義荷載和邊界條件    4.1.9 劃分網(wǎng)格    4.1.10 提交分析作業(yè)    4.1.11 后處理    4.1.12 超筋梁分析    4.1.13 少筋梁分析    4.1.14 三種破壞形式結(jié)果比較  4.2 混凝土單向板受力分析    4.2.1 問題描述    4.2.2 啟動ABAQUS/CAE    4.2.3 創(chuàng)建部件    4.2.4 創(chuàng)建材料和截面屬性    4.2.5 定義裝配件    4.2.6 設(shè)置分析步    4.2.7 定義約束    4.2.8 定義荷載和邊界條件    4.2.9 劃分網(wǎng)格    4.2.10 提交分析作業(yè)    4.2.11 后處理  4.3 混凝土柱受力分析    4.3.1 問題描述    4.3.2 啟動ABAQUS/CAE    4.3.3 創(chuàng)建部件    4.3.4 創(chuàng)建材料和截面屬性    4.3.5 定義裝配件    4.3.6 設(shè)置分析步    4.3.7 定義約束    4.3.8 定義荷載和邊界條件    4.3.9 劃分網(wǎng)格    4.3.10 提交分析作業(yè)    4.3.11 后處理  4.4 火災(zāi)作用下的混凝土梁溫度場分析    4.4.1 問題描述    4.4.2 啟動ABAQUS/CAE    4.4.3 創(chuàng)建部件    4.4.4 創(chuàng)建材料和截面屬性    4.4.5 定義裝配件    4.4.6 設(shè)置分析步    4.4.7 定義約束    4.4.8 定義荷載和邊界條件    4.4.9 劃分網(wǎng)格    4.4.10 提交分析作業(yè)    4.4.11 后處理    4.4.12 四面受火梁的分析  4.5 鋼筋混凝土剪力墻受力分析    4.5.1 問題描述    4.5.2 啟動ABAQUS/CAE    4.5.3 創(chuàng)建部件    4.5.4 創(chuàng)建材料和截面屬性    4.5.5 定義裝配件    4.5.6 設(shè)置分析步    4.5.7 定義約束    4.5.8 定義荷載和邊界條件    4.5.9 劃分網(wǎng)格    4.5.10 提交分析作業(yè)    4.5.11 后處理  本章小結(jié)第5章 ABAQUS常見問題解決方法及常見操作集錦  5.1 常見錯誤信息和解決辦法    5.1.1 材料定義錯誤    5.1.2 命名格式錯誤    5.1.3 剛體接觸面位置錯誤    5.1.4 單元面積異常    5.1.5 剛體定義錯誤    5.1.6 未定義集合名稱    5.1.7 單元嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)    5.1.8 內(nèi)存設(shè)置太小    5.1.9 系統(tǒng)異常    5.1.10 輸出參數(shù)過多    5.1.11 不收斂  5.2 常見警告信息    5.2.1 數(shù)值奇異    5.2.2 負(fù)特征值    5.2.3 零主元    5.2.4 變形速度過快    5.2.5 塑性變形過大    5.2.6 公共節(jié)點    5.2.7 單元質(zhì)量  5.3 常用的CAE界面操作    5.3.1 前處理階段    5.3.2 后處理階段  本章小結(jié)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　ABAQIJS模型通常由若干不同的部分組成，它們共同描述了所分析的物理模型和要抉取的結(jié)果。一個完整的模型至少包括以下內(nèi)容：幾何形狀、單元特性、材料數(shù)據(jù)、荷載和邊界條件、分析類型和輸出要求。　　1.幾何形狀（主要在Part模塊中建立）　　有限單元和節(jié)點定義了ABAQIJS要模擬的物理結(jié)構(gòu)的基本幾何形狀。ABAQUS分昕所得的數(shù)值解是所模擬的物理問題的近似解答，近似的程度取決于模型的幾何形狀、材料特性、邊界條件和載荷對物理問題的仿真程度。　　2.單元特性（主要在Mesh模塊中選擇）　　ABAQUS擁有廣泛的單元選擇范圍，其中許多單元的幾何形狀不能完全由它們的節(jié)點坐標(biāo)來定義。例如，復(fù)合材料殼的疊層或工字形截面梁的尺度劃分就不能通過單元節(jié)點來定義。這些附加的幾何數(shù)據(jù)由單元的物理特性定義，且對于定義模型整體的幾何形狀是非常必要的?！　?.材料數(shù)據(jù)（主要在Property模塊中創(chuàng)建）　　對于所有單元必須確定其材料特性，材料特性包含的內(nèi)容繁多，因此高質(zhì)量的數(shù)據(jù)獲取是比較困難的。ABAQUS計算結(jié)果的有效性與材料數(shù)據(jù)定義的準(zhǔn)確性是息息相關(guān)的，材料特性定義得越詳細(xì)、越接近實際，數(shù)值仿真結(jié)果也越精確。

編輯推薦

　　隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，建筑業(yè)得到了空前的鼎盛，尤其是近年來奧運會、世博會、亞運會等大型會議在中國的召開，為大型場館的建設(shè)提供了良好機遇。同時在建設(shè)和使用過程中遇到了大量的工程技術(shù)問題，這些技術(shù)問題的解決一方面依賴于材料技術(shù)和施工技術(shù)水平的提高，另一方面依賴于對所遇到問題的深層次認(rèn)識。ABAQUS有限元程序就是提高對這些技術(shù)問題深層次認(rèn)識的強有力工具。　　本書主要講述ABAQUS有限元軟件在建筑行業(yè)中的基本應(yīng)用，主要包括ABAQUS的基本操作要領(lǐng)和型鋼梁、型鋼柱、鋼框架、混凝土簡支梁等基本構(gòu)件和節(jié)點溫度場的分析過程。

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