【正文】 ABAQUS 簡(jiǎn)介[1] (pp7)在[開(kāi)始] →[程序] →[ABAQUS ]→[ABAQUS COMMAND]，DOS 提示符下輸入命令A(yù)baqus fetch job = file name可以提取想要的算例input 文件。ABAQUS 基本使用方法[2](pp15)快捷鍵：Ctrl+Alt+左鍵來(lái)縮放模型；Ctrl+Alt+中鍵來(lái)平移模型；Ctrl+Alt+右鍵來(lái)旋轉(zhuǎn)模型。②(pp16)ABAQUS/CAE 不會(huì)自動(dòng)保存模型數(shù)據(jù)，用戶(hù)應(yīng)當(dāng)每隔一段時(shí)間自己保存模型以避免意外丟失。[3](pp17)平面應(yīng)力問(wèn)題的截面屬性類(lèi)型是Solid（實(shí)心體）而不是Shell（殼）。ABAQUS/CAE 推薦的建模方法是把整個(gè)數(shù)值模型（如材料、邊界條件、載荷等）都直接定義在幾何模型上。載荷類(lèi)型Pressure 的含義是單位面積上的力，正值表示壓力，負(fù)值表示拉力。[4](pp22)對(duì)于應(yīng)力集中問(wèn)題，使用二次單元可以提高應(yīng)力結(jié)果的精度。[5](pp23)Dismiss 和Cancel 按鈕的作用都是關(guān)閉當(dāng)前對(duì)話(huà)框，其區(qū)別在于：前者出現(xiàn)在包含只讀數(shù)據(jù)的對(duì)話(huà)框中；后者出現(xiàn)在允許作出修改的對(duì)話(huà)框中，點(diǎn)擊Cancel 按鈕可關(guān)閉對(duì)話(huà)框，而不保存所修改的內(nèi)容。[6](pp26)每個(gè)模型中只能有一個(gè)裝配件，它是由一個(gè)或多個(gè)實(shí)體組成的，所謂的“實(shí)體”（instance）是部件（part）在裝配件中的一種映射，一個(gè)部件可以對(duì)應(yīng)多個(gè)實(shí)體。材料和截面屬性定義在部件上，相互作用（interaction）、邊界條件、載荷等定義在實(shí)體上，網(wǎng)格可以定義在部件上或?qū)嶓w上，對(duì)求解過(guò)程和輸出結(jié)果的控制參數(shù)定義在整個(gè)模型上。[7](pp26) ABAQUS/CAE 中的部件有兩種：幾何部件（native part）和網(wǎng)格部件（orphan mesh part）。創(chuàng)建幾何部件有兩種方法：（1）使用Part 功能模塊中的拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃掠、倒角和放樣等特征來(lái)直接創(chuàng)建幾何部件。（2）導(dǎo)入已有的CAD 模型文件，方法是：點(diǎn)擊主菜單File→Import→Part。網(wǎng)格部件不包含特征，只包含節(jié)點(diǎn)、單元、 面、集合的信息。創(chuàng)建網(wǎng)格部件有三種方法：（1）導(dǎo)入ODB 文件中的網(wǎng)格。（2）導(dǎo)入INP 文件中的網(wǎng)格。（3）把幾何部件轉(zhuǎn)化為網(wǎng)格部件，方法是：進(jìn)入Mesh 功能模塊，點(diǎn)擊主菜單Mesh→Create Mesh Part。[8](pp31)初始分析步只有一個(gè)，名稱(chēng)是initial，它不能被編輯、重命名、替換、復(fù)制或刪除。在初始分析步之后，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)或多個(gè)后續(xù)分析步，主要有兩大類(lèi)：（1）通用分析步（general analysis step）可以用于線(xiàn)性或非線(xiàn)性分析。常用的通用分析步包含以下類(lèi)型：—Static, General: ABAQUS/Standard 靜力分析—Dynamics, Implicit: ABAQUS/Standard 隱式動(dòng)力分析—Dynamics, Explicit: ABAQUS/ Explicit 顯式動(dòng)態(tài)分析（2）線(xiàn)性攝動(dòng)分析步（linear perturbation step）只能用來(lái)分析線(xiàn)性問(wèn)題。在A(yíng)BAQUS/Explicit 中不能使用線(xiàn)性攝動(dòng)分析步。在A(yíng)BAQUS/Standard 中以下分析類(lèi)型總是采用線(xiàn)性攝動(dòng)分析步。—Buckle: 線(xiàn)性特征值屈曲?！狥requency: 頻率提取分析?！狹odal dynamics: 瞬時(shí)模態(tài)動(dòng)態(tài)分析?！猂andom response: 隨機(jī)響應(yīng)分析?！猂esponse spectrum: 反應(yīng)譜分析?！猄teadystate dynamics: 穩(wěn)態(tài)動(dòng)態(tài)分析。[9]（pp33）在靜態(tài)分析中，如果模型中不含阻尼或與速率相關(guān)的材料性質(zhì)，“時(shí)間”就沒(méi)有實(shí)際的物理意義。為方便起見(jiàn)，一般都把分析步時(shí)間設(shè)為默認(rèn)的1。每創(chuàng)建一個(gè)分析步，ABAQUS/CAE 就會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)該分析步的輸出要求。[10] （pp34）自適應(yīng)網(wǎng)格主要用于A(yíng)BAQUS/Explicit 以及ABAQUS/Standard 中的表面磨損過(guò)程模擬。在一般的ABAQUS/Standard 分析中，盡管也可設(shè)定自適應(yīng)網(wǎng)格，但不會(huì)起到明顯的作用。Step 功能模塊中，主菜單Other→Adaptive Mesh Domain 和Other→Adaptive Mesh Controls 分別設(shè)置劃分區(qū)域和參數(shù)。[11]（pp37）使用主菜單Field 可以定義場(chǎng)變量（包括初始速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)變量）。有些場(chǎng)變量與分析步有關(guān)，也有些僅僅作用于分析的開(kāi)始階段。使用主菜單Load Case 可以定義載荷狀況。載荷狀況由一系列的載荷和邊界條件組成，用于靜力攝動(dòng)分析和穩(wěn)態(tài)動(dòng)力分析。[12]（pp42）獨(dú)立實(shí)體是對(duì)部件的復(fù)制，可以直接對(duì)獨(dú)立實(shí)體劃分網(wǎng)格，而不能對(duì)相應(yīng)的部件劃分網(wǎng)格。非獨(dú)立實(shí)體是部件的指針，不能直接對(duì)非獨(dú)立實(shí)體劃分網(wǎng)格，而只能對(duì)相應(yīng)的部件劃分網(wǎng)格。由網(wǎng)格部件創(chuàng)建的實(shí)體都是非獨(dú)立實(shí)體。[13]（pp45）Quad 單元（二維區(qū)域內(nèi)完全使用四邊形網(wǎng)格）和Hex 單元（三維區(qū)域內(nèi)完全使用六面體網(wǎng)格）可以用較小的計(jì)算代價(jià)得到較高的精度，因此應(yīng)盡可能選擇這兩種單元。[14]（pp45）結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和掃掠網(wǎng)格一般采用Quad 單元和Hex 單元，分析精度相對(duì)較高。因此優(yōu)先 選用這兩種劃分技術(shù)。使用自由網(wǎng)格劃分技術(shù)時(shí)，一般來(lái)說(shuō)，節(jié)點(diǎn)的位置會(huì)與種子的位置相吻合。使用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和掃掠網(wǎng)格劃分技術(shù)時(shí)，如果定義了受完全約束的種子，劃分可能失敗。[15]（pp45）劃分網(wǎng)格的兩種算法：中性軸算法（Medial Axis）：（1）中性軸算法（Medial Axis）更易得到單元形狀規(guī)則的網(wǎng)格，但網(wǎng)格與種子的位置吻合得較差。（2）在二維區(qū)域中，使用此算法時(shí)選擇Minimize the mesh transition（最小化網(wǎng)格的過(guò)渡）可提高網(wǎng)格質(zhì)量，但更容易偏離種子。當(dāng)種子布置得較稀疏時(shí)，使用中性軸算法得到的單元形狀更規(guī)則。（3）如果在模型的一部分邊上定義了受完全約束的種子，中性軸算法會(huì)自動(dòng)為其他的邊選擇最佳的種子分布。（4）中性軸算法不支持由CAD 模型導(dǎo)入的不精確模型和虛擬拓?fù)?。Advancing Front 算法（1） 網(wǎng)格可以與種子的位置很好地吻合，但在較窄的區(qū)域內(nèi)，精確匹配每粒種子可能會(huì)使網(wǎng)格歪斜。（2） 更容易得到單元大小均勻的網(wǎng)格。有些情況下， 單元均勻是很重要的， 例如在A(yíng)BAQUS/Explicit 中，網(wǎng)格中的小單元會(huì)限制增量步長(zhǎng)。（3） 容易實(shí)現(xiàn)從粗網(wǎng)格到細(xì)網(wǎng)格的過(guò)渡。（4） 支持不精確模型和二維模型的虛擬拓?fù)?。[16]（pp50）網(wǎng)格劃分失敗時(shí)的解決辦法與網(wǎng)格劃分失敗的原因：（1） 幾何模型有問(wèn)題，例如模型中有自由邊或很小的邊、面、尖角、裂縫等。（2） 種子布置得太稀疏。如果無(wú)法成功地劃分Tet 網(wǎng)格，可以嘗試以下措施：（1） 在Mesh 功能模塊中，選擇主菜單Tools→Query 下的Geometry Diagnostics，檢查模型中是否有自由邊、短邊、小平面、小尖角或微小的裂縫。如果幾何部件是由CAD 模型導(dǎo)入的，則應(yīng)注意檢查是否模型本身就有問(wèn)題（有時(shí)可能是數(shù)值誤差導(dǎo)致的）；如果幾何部件是在A(yíng)BAQUS/CAE 中創(chuàng)建的，應(yīng)注意是否在進(jìn)行拉伸或切割操作時(shí)，由于幾何坐標(biāo)的誤差，出現(xiàn)了上述問(wèn)題。（2） 在Mesh 功能模塊中，可以使用主菜單Tools→Virtual Topology（虛擬拓?fù)洌﹣?lái)合并小的邊或面，或忽略某些邊或頂點(diǎn)。（3） 在Part 功能模塊中，點(diǎn)擊主菜單Tools→Repair，可以修復(fù)存在問(wèn)題的幾何實(shí)體。（4） 在無(wú)法生成網(wǎng)格的位置加密種子。[17]（pp51）網(wǎng)格質(zhì)量檢查在Mesh 功能模塊中，點(diǎn)擊主菜單Mesh→Verify，可以選擇部件、實(shí)體、幾何區(qū)域或單元，檢查其網(wǎng)格的質(zhì)量，獲得節(jié)點(diǎn)和單元信息。在Verify Mesh 對(duì)話(huà)框，選擇Statistical Checks（統(tǒng)計(jì)檢查）可以檢查單元的幾何形狀，選擇Analysis Checks（分析檢查）可以檢查分析過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤或警告信息的單元。單擊Highlight 按鈕，符合檢查判據(jù)的單元就會(huì)以高亮度顯示出來(lái)。[18]（pp51）單元類(lèi)型ABAQUS 擁有433 種單元，分8 大類(lèi)：連續(xù)體單元（continuum element，即實(shí)體單元solid element、殼單元、薄膜單元、梁?jiǎn)卧?、桿單元、剛體單元、連接單元和無(wú)限元。（1） 線(xiàn)性單元（即一階單元）；二次單元（即二階單元）；修正的二次單元（只有Tri 或Tet 才有此類(lèi)型）。（2） ABAQUS/Explicit 中沒(méi)有二次完全積分的連續(xù)體單元。（3） 線(xiàn)性完全積分單元的缺點(diǎn)：承受彎曲載荷時(shí)，會(huì)出現(xiàn)剪切自鎖，造成單元過(guò)于剛硬，即使劃分很細(xì)的網(wǎng)格，計(jì)算精度仍然很差。二次單元不能用于接觸分析？（4） 二次完全積分單元的優(yōu)點(diǎn)：（A）應(yīng)力計(jì)算結(jié)果很精確，適合模擬應(yīng)力集中問(wèn)題；（B）一般情況下，沒(méi)有剪切自鎖問(wèn)題。但使用這種單元時(shí)要注意：（A）不能用于接觸分析；（B）對(duì)于彈塑性分析，如果材料不可壓縮（例如金屬材料），則容易產(chǎn)生體積自鎖；（C）當(dāng)單元發(fā)生扭曲或彎曲應(yīng)力有梯度時(shí)，有可能出現(xiàn)某種程度的自鎖。（5） 線(xiàn)性減縮積分單元在單元中心只有一個(gè)積分點(diǎn)，存在沙漏數(shù)值問(wèn)題而過(guò)于柔軟。采用這種單元模擬承受彎曲載荷的結(jié)構(gòu)時(shí)，沿厚度方向上至少應(yīng)劃分四個(gè)單元。優(yōu)點(diǎn)：（A）位移計(jì)算結(jié)果較精確；（B）網(wǎng)格存在扭曲變形時(shí)（例如Quad 單元的角度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于或小于90186。），分析精度不會(huì)受到明顯的影響；（C）在彎曲載荷下不易發(fā)生剪切自鎖。缺點(diǎn)：（A）需要較細(xì)網(wǎng)格克服沙漏問(wèn)題；（B）如果希望以應(yīng)力集中部位的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力作為分析目標(biāo)，則不能選用此單元。（6） 二次減縮積分單元不但保持線(xiàn)性減縮積分單元的上述優(yōu)點(diǎn)，還具有如下特點(diǎn)：（A）即使不劃分很細(xì)的網(wǎng)格也不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的沙漏問(wèn)題；（B）即使在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，對(duì)自鎖問(wèn)題也不敏感。使用這種單元要注意：（A）不能用于接觸分析；（B）不能用于大應(yīng)變問(wèn)題；（C）存在與線(xiàn)性減縮積分單元類(lèi)似的問(wèn)題，即節(jié)點(diǎn)應(yīng)力的精度往往低于二次完全積分單元。（7