【正文】 ⑵ 如果橫向剪切變形非常重要，則采用Timoshenko（二階）梁單元：B22,B32。⑶ 開口薄壁橫截面當翹曲無約束時，這種結構在扭轉中非常柔軟，而這種結構的抗扭剛度主要來源是對軸向翹曲應變的約束。在翹曲計算中，假設翹曲位移是小量。 計算公式和積分所有梁單元都是梁柱類單元，這就意味著它們可以產生軸向、彎曲和扭轉變形。利用截面庫來定義時，當梁的輪廓與梁的截面特性相關，可以指定在分析過程中計算截面性質，這用于線性或者非線性材料行為；也可以在分析開始時計算這些截面性質，但這只適用于線彈性材料行為。殼法線還定義了施加在單元上正壓力載荷的方向，并可在可視化模塊中繪出。Report——數據輸出方式，設置數據輸出類別。輸出定義中，可以編輯定義邊界條件和歷史記錄的輸出。創(chuàng)建局部坐標系：使用Create Datum CSYS ，就可以定義一局部坐標系。⑹ 如果在接觸模擬中，一定要使用二階單元，那么不要使用二階三角形殼單元（STRI65），而要采用9節(jié)點的四邊形殼單元（S9R5）。定義局部材料方向：① 從Property（特性）模塊的主菜單中選擇Tools→Datum，并定義一個圓柱數據坐標系；② 選擇Assign→Material Orientation，給部件賦予一個局部材料方向。因此，局部1方向、2方向和殼體表面的正法線構成右手坐標系。 殼體公式——厚殼或薄殼殼體問題一般可以歸結為兩類：薄殼問題和厚殼問題。 殼法線和殼面基本上都可歸為：根據節(jié)點順序，按右手法則繞節(jié)點前進給出其正法線方向。 單元幾何尺寸在ABAQUS中具有兩種殼單元：常規(guī)的殼單元和基于連續(xù)體的殼單元。⑸ 在Standard中的二階減縮積分單元中沙漏現象較為少見，對于大多數問題，只要不是接觸問題，應盡量采用這些單元。一般來說，沒有必要對所分析的結構全部采用均勻的網格劃分，在出現高應力梯度的地方細化，而在低應力梯度或應力值不被關注的地方采用粗網格，這種局部細化網格的模擬可以大大節(jié)約CPU時間。在修改之前，先復制已存在的模型，重新命名，然后在新模型中進行修改。⑵ 生成模型子集的數據報表：這是為了根據需要，對于復雜模型，生成模型中指定區(qū)域的數據報表。 后處理——結果可視化⑴ 相關命令使用：① Plot（繪圖，繪制）命令可以顯示變形圖、等值線圖、表征圖等。掃掠網格劃分（Swept meshing）：通過將內部已經建立的網格沿掃掠路徑拉伸或旋轉軸旋轉。⑷ 定義分析步驟和指定輸出要求由于相互作用、載荷和邊界條件是與分析步驟關聯的，所以在確定它們之前必須定義分析步驟。 前處理——用ABAQUS/CAE創(chuàng)建模型⑴ 定義模型的幾何形狀建立模型的第一步總是定義它的幾何形狀。這個單元的另一種模式是修正的二次四面體單元（C3D10M）,它適用于所有的單元類型，對于大變形和接觸問題，這些單元是強健的，展示了很小的剪切和體積自鎖。下面的建議適用于所有單元類型選擇：⑴ 盡可能減小網格的扭曲。網格扭曲必須盡可能最小化，以改進結果的精度。 非協(xié)調模式單元僅在Standard中有非協(xié)調單元，它的目的是克服在完全積分、一階單元中的剪力自鎖問題。減縮積分的線性單元只在單元的中點有一個積分點。在受軸向或剪切載荷時，這些單元的功能表現很好。 完全積分完全積分就是當單元具有規(guī)則形狀時，所用的Gauss積分點的數目足以對單元剛度矩陣中的多項式進行精確積分。⑷ 所有單元必須提供截面性質定義，截面性質提供了定義單元幾何形狀所需的任何附加數據，而且也標識了相關的材料性質定義。 剛性單元剛性單元的名字以R開頭，下一個字符表示單元的維數，2D表示單元是平面的；AX表示單元是軸對稱。 剛性體剛性體的參考節(jié)點（rigid body reference node），它控制剛性體的運動。⑴ 梁單元庫在二維和三維中有線性、二次及三次梁單元，在ABAQUS/Explicit中沒有提供三次梁單元。當殼體的響應是線彈性時，建議采用這種方式。若在分析過程中計算剛度，通過在殼厚度方向上選定的點，ABAQUS應用數值積分的方法計算力學行為。對于大多數顯示分析，使用大應變殼單元是合適的，然而，如果在分析中只涉及小的膜應變和任意的大轉動，采用小應變殼單元則更富有計算效率。一般性目的的殼單元和帶有反對稱變形的軸對稱殼單元考慮了有限的膜應變和任意大轉動。當所分析的物體具有某個自然材料方向時，如在復合材料中的纖維方向，局部坐標系是十分有用的。⑸ 數學描述和積分在ABAQUS/Standard中，關于實體單元族有可供選擇的數學描述，包括非協(xié)調模式（inpatible mode）的數學描述（在單元名字的最后一個或倒數第二個字母為I）和雜交單元的數學描述（單元名字的最后一個字母為H）。這里不討論后面三種3種二維實體單元。③ 無扭曲的軸對稱單元——CAX類單元——可模擬360度的環(huán)，適合于分析具有軸對稱幾何形狀和承受軸對稱載荷的結構。ABAQUS具有應力/位移和熱力耦合的實體單元，這里僅討論應力/位移單元。具有其他可供選擇的公式描述的單元由在單元名字末尾的附加字母來識別。⑷ 數學描述（Formulation）單元的數學描述是指用來定義單元行為的數學理論。① 僅在角點處布置節(jié)點的單元，在每個方向上采用線性插值，常稱為線性單元或一階單元。對于應力/位移模擬，自由度是在每個節(jié)點處的平移。影響一個單元特性的因素有5個方面。改變單元庫之后，將創(chuàng)建和運行關于ABAQUS/Explicit分析的一個新的作業(yè)。對于位移歷史變量輸出的要求只能設置在預先選定的集合中，因此，需要創(chuàng)建包括桁架底部中心頂點的一個集合，然后將位移加入到歷史變量輸出要求中。⑵ 數據列表報告的設置：主要在主菜單Report→Field Output中進行相關設置。在作業(yè)管理器中單擊Submit以提交作業(yè)進行分析。從JOB Manager（作業(yè)管理器）窗口右邊的按鈕中，點擊Submit（提交），來提交作業(yè)進行分析。⑵ 生成網格基本的網格劃分是兩步操作：首先在部件上的邊界上“撒種子”，然后對部件實體劃分網格。BC→Create，顯示創(chuàng)建邊界條件對話框，按提示進行操作，通過BC Manager進行管理。用戶可以使用Field output Requests Manager（場變量輸出管理器）來設置可能的輸出變量，這些變量來自整個模型或模型的大部分區(qū)域，它們以相對較低的頻率寫入到輸出數據庫中；用戶可以使用History Output Requests Manager（歷史變量輸出管理器）來設置可能需要的輸出數據，它們以較高的頻率將來自一小部分模型的數據寫入到輸出數據庫中。一個ABAQUS/CAE分析中可以輸出四種類型的數據：① 結果輸出保存到一個中間二進制文件中，由ABAQUS/CAE應用于后處理。盡管一個模型可能包含多個部件，但只能包含一個裝配件。在截面創(chuàng)建后，用戶可以應用下面兩種方法中的一種將該截面特性賦予到當前視區(qū)中的部件：⑴ 直接選擇部件中的區(qū)域，并將截面特性賦予該區(qū)域。選取這個參數的原則必須是與最終模型的最大尺寸同一量級。ABAQUS沒有固定地單位系統(tǒng)，所有地輸入數據必須指定一致性的單位系統(tǒng)。多個模型和運算可以同時被提交并進行監(jiān)控。載荷和邊界條件與分析步有關，這意味著用戶必須指定載荷和邊界條件在哪些分析步中起作用。分析步序列為實現模擬過程的變化（如載荷和邊界條件的變化）提供了方便途徑。大多數情況下，用戶必須遵循這個次序來完成模擬作業(yè)。 ABAQUS/CAE簡介 啟動ABAQUS/CAEABAQUS/CAE啟動后，會出現Start Session對話框，選項含義：Create Model Database，開始一個新的分析；Open Database，打開一個以前存儲過的模型或輸出數據庫文件；Run Script，運行一個包含ABAQUS/CAE命令的文件；Start Tutorial，從在線文檔中啟動輔導教程。如果在靜態(tài)應力分析時遇到警告信息“numerical singularity”（數值奇異）或“zero pivot”（主元素為零），用戶必須檢查是否整個或者部分模型缺少限制剛體平動或轉動的約束。 單元特性后面幾章會詳細講述。下面分別做以介紹。根據內力、材料性能和位移的關系，列出每個節(jié)點的平衡方程，這些平衡方程需要同時進行求解以獲得每個節(jié)點的位移。 有限元法回顧任何有限元模擬的第一步都是用一個有限元（Finite Element）的集合來離散（Discretize）結構的實際幾何形狀，每一個單元代表這個實際結構的一個離散部分。 ABAQUS產品ABAQUS由兩個主要的分析模塊組成，ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit。ABAQUS教材：入門使用手冊一、前言ABAQUS是國際上最先進的大型通用有限元計算分析軟件之一，具有驚人的廣泛的模擬能力。前者是一個通用分析模塊，它能夠求解廣泛領域的線性和非線性問題，包括靜力、動力、構件的熱和電響應的問題。這些單元通過共同節(jié)點（Node）來連接。求解采用矩陣形式。 離散化的幾何形體單元和節(jié)點定義了模型的基本幾何形狀。 材料數據必須指定所有單元的材料特性。在動態(tài)分析中，由于結構模型中的所有分離部分都具有一定的質量，其慣性力可防止模型產生無限大的瞬時運動，因此，在動力分析中，求解器的警告信息通常提示了某些其他的模擬問題，如過度塑性。 主窗口的組成部分標題欄（Title bar）菜單欄（Menu bar）工具欄（Tool bar）環(huán)境欄（Context bar）工具箱區(qū)（Toolbox bar）：顯示某一功能模塊相應的工具，豎放的那個。例如，用戶在生成Assembly（裝配件）前必須先生成Part（部件）。根據需要，在分析步之間可以改變輸出變量。某些場變量與分析步有關，而其他的場變量僅僅作用于分析的開始階段。⑼ Visualization（可視化）觀察分析結果。該手冊均采用SI單位系統(tǒng)（國際單位制，米制體系）。對于一些特殊點的確定，可采用構造幾何（construction geometry）來確定其位置。⑵ 利用Set（集合）工具創(chuàng)建一個同類（homogeneous）集，它包含該區(qū)域并將截面特性賦予該集合。在工具欄Module列表中單擊Assembly，選取Instance→Create，顯示Create Instance對話框，進行相關操作。這個文件稱為ABAQUS輸出數據庫文件。在主菜單中選擇Output→Field Output Requests→Manager，對輸出變量進行管理，或者在左側工具欄中進行操作。⑵ 施加載荷術語載荷通常包括：集中力，力偶，壓力，非零邊界條件，體力，溫度等。從主菜單中選擇Seed→Instance，在部件上撒種子，進行相關設置；在主菜單中選擇Mesh→Instance，對部件進行網格劃分。狀態(tài)欄的顯示信息如下：None 當分析輸入文件正在被生成時；Submitted 當作業(yè)正在被提交分析時；Running 當ABAQUS運算分析模型時；Completed 當分析運算完成時，并將輸出寫入到輸出數據庫；Aborted 如果ABAQUS/CAE發(fā)現輸入文件或者分析存在問題并且終止分析時。為了確保模型定義的正確性，并檢查是否具有足夠的磁盤空間和可用內存來完成分析運算，在運行一個模型之前，用戶必須進行數據檢查分析（datacheck）。在Output Variable選項中選定應輸出的變量；在Set up選項中設置變量輸出的類型與形式。創(chuàng)建一個集合：將當前分析步改變?yōu)锳pply load，從主菜單中選擇Tools→Set→Create，彈出對話框中改變集合名。進入Mesh，模塊，從主菜單中選擇Mesh→Element Type，在視區(qū)中選擇桁架，并將Element Library（單元庫）改變?yōu)镋xplicit。 單元的表征每個單元表征如下：① 單元族② 自由度（DOF，與單元族直接相關）③ 節(jié)點數目④ 數學描述⑤ 積分ABAQUS中每個單元都有唯一的名字，例如T2D2，S4R，C38I等。某些單元族，諸如梁和殼單元族，還包括轉動的自由度。② 在每條邊上有中間節(jié)點的單元，采用二次插值，常稱為二次單元或二階單元。在不考慮自適應網格（adaptive meshing）的情況下，在ABAQUS中所有的應力/位移單元的行為都是基于拉格朗日（Lagrangian）或材料（material）描述；在分析中，與單元關聯的材料保持與單元關聯，并且材料不能從單元中流出和越過單元的邊界。例如雜交單元由其名字末尾的“H”字母來標識。在ABAQUS中，應力/位移實體單元的名字以字母C開頭；隨后的兩個字母表示維數，并且通常表示（并不總是）單元的有效自由度；字母3D表示三維單元；AX表示軸對稱單元；PE表示平面應變單元；而PS表示平面應力單元。ABAQUS/Standard也提供了廣義平面應變單元、可以扭曲的軸對稱單元和具有反對稱變形的軸對稱單元。二維實體單元必須在12平面內定義，并使節(jié)點編號順序繞單元周界是逆時針的，如下圖所示：當使用前處理器生成網格時，要確保所有點處的單元法線沿著同一方向，即正向，沿著整體坐標的3軸。在ABAQUS/Standard中，對于四邊形或六面體（磚形）單元，可以在完全積分和減縮積分之間進行選擇。 殼單元殼單元用來模擬那些一個方向的尺寸（厚度）遠小于其他方向的尺寸，并且沿厚度方向的應力可以忽略的結構。三維“厚”和“薄”殼單