【正文】 ⑷ 翹曲函數(shù)翹曲引起整個梁橫截面的軸向變形，截面的翹曲函數(shù)定義了翹曲的變化。ABAQUS中的三次單元被稱為EulerBernoulli梁單元（B23和B33），它們不能模擬剪切變形。為了應(yīng)用梁理論產(chǎn)生可接受的結(jié)果，橫截面的尺度必須小于結(jié)構(gòu)典型軸向尺度的十分之一（要有跨度才行）。創(chuàng)建作業(yè)，進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測及提交運(yùn)算。⑴ 定義模型的幾何形狀選好大致尺寸，；當(dāng)輸入20時，；當(dāng)輸入50時，每格1m。ABAQUS按照坐標(biāo)軸的循環(huán)順序（1，2，3）及你的選擇將坐標(biāo)軸投影到殼體上，從而構(gòu)成材料的1方向。 參考面的偏置大多數(shù)情況下，將參考面定義為中面的偏置更為有效。⑻ 局部細(xì)化問題；預(yù)測準(zhǔn)確的應(yīng)力比計算準(zhǔn)確的位移需要更加細(xì)化的網(wǎng)格，因?yàn)閼?yīng)力與應(yīng)變是由位移梯度計算得到的，預(yù)測位移梯度比計算準(zhǔn)確的位移所需的網(wǎng)格更密。② 常變量的輸出通過Tools→XYData→Create中操作，選擇ODB field output，在下面的對話框中，可以設(shè)置變量類型和位置，從而生成XY曲線圖。④ Display Group（顯示組，也就是顯示模型子集）ABAQUS/CAE默認(rèn)地顯示整個模型，然而可以選擇僅顯示模型的子集。切割有多種用途：用來定義材料的邊界、表明載荷和約束的位置，以及細(xì)化網(wǎng)格。它們以最低的成本獲得最好的解答。橡膠就是一種典型的具有不可壓縮性質(zhì)的材料。建議在厚度方向至少采用四個單元。剪力自鎖引起單元在彎曲時過于剛硬。小結(jié)：⑴ 單元類型的選擇對模擬計算的精度和效率有重要影響。 桁架單元所有的桁架單元都以字母T開頭，隨后的兩個字符表示單元的維數(shù)，如2D表示二維桁架，3D表示三維桁架，最后一個字符表示在單元中的節(jié)點(diǎn)數(shù)目。如選擇在分析開始時一次計算橫截面剛度，可以定義橫截面性質(zhì)來模擬線性和非線性行為。所有的四邊形殼單元（除了S4）和三角形殼單元S3/S3R均采用減縮積分。⑹ 單元輸出變量默認(rèn)情況下，諸如應(yīng)力和應(yīng)變等單元輸出變量都是參照笛卡爾直角坐標(biāo)系的。② 帶有扭曲的軸對稱單元，可以模擬初始時為軸對稱幾何形狀，但能沿對稱軸發(fā)生扭曲的模型。ABAQUS在單元名字末尾采用字母“R”來標(biāo)識減縮積分（如果一個減縮積分單元同時又是雜交單元，末尾字母為RH）。一般情況下，一個單元的節(jié)點(diǎn)數(shù)目標(biāo)識在其名字中。不同單元族之間的一個主要區(qū)別是每個單元族所假定的幾何類型不同。⑶ 修改材料定義由于是動態(tài)分析，需要指定材料的密度。⑴ 圖形化顯示設(shè)置：用戶從主菜單中選擇Viewport→Viewport Annotation Options，設(shè)置標(biāo)題塊、狀態(tài)塊和三位觀察方向。 創(chuàng)建分析作業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)設(shè)置好了分析模型，下一步就是進(jìn)入Job作業(yè)模塊中創(chuàng)建一個與該模型相關(guān)的作業(yè)。從菜單或工具欄，可以打開History Output Requests Manager，用類似的方法就行操作。在Step模塊中，也允許用戶指定在分析過程中任何步驟輸出數(shù)據(jù)。草圖畫出之后，記得從提示區(qū)（靠近主窗口的底部）單擊Done，以生成模型，在下一步進(jìn)行之前，在模型數(shù)據(jù)庫中存儲你的模型。⑽ Sketch（草圖）它是二維輪廓圖形，用來幫助形成幾何形狀，定義ABAQUS/CAE可識別的部件。除非在相互作用模塊中指定接觸，否則ABAQUS/CAE不會自動識別部件實(shí)體之間或一個裝配件的各區(qū)域之間的力學(xué)接觸關(guān)系。 什么是功能模塊每一個模塊（module）只包含與模擬作業(yè)的某一指定部分相關(guān)的一些工具，如Mesh模塊，Job模塊等。應(yīng)用邊界條件可以使模型的某一部分受到約束而保持固定（零位移）或使其移動指定大小的位移值（非零位移）。求解式通過動態(tài)方法從一個增量步前推到下一個增量步得到的。通過生成或輸入將要分析結(jié)構(gòu)的幾何形狀，并將其分解為便于網(wǎng)格劃分的若干區(qū)域，應(yīng)用它可以方便而快捷地構(gòu)造模型，然后對生成的幾何體賦予物理和材料特性、荷載以及邊界條件。對于大多數(shù)模擬，包括高度非線性問題，用戶僅需要提供結(jié)構(gòu)的幾何形狀、材料性能、邊界條件、荷載工況等工程數(shù)據(jù)。一旦節(jié)點(diǎn)位移已知，每個單元的應(yīng)力與應(yīng)變就可以很容易求出。網(wǎng)格中單元類型、形狀、位置和所有單元的總數(shù)都會影響模擬計算的結(jié)果。例如沖擊對部件的影響，或在地震時建筑物的響應(yīng)。⑵ Property（特性）用戶可以定義截面和材料，并將它們賦予（assign）部件的某一部分。⑻ Job（作業(yè)）生成（create）一個作業(yè)并提交進(jìn)行分析計算。部件定義了模型各部分的幾何形體，因此，它們是創(chuàng)建ABAQUS/CAE模型的基本構(gòu)件。為將截面特性賦予模型，在主菜單中選擇Assign→Section,按提示區(qū)的指導(dǎo)完成后續(xù)操作，選擇需要賦予模型的部分，點(diǎn)擊Done，選擇已定義的截面。④結(jié)果保存在一個二進(jìn)制文件中，用于第三方軟件進(jìn)行后處理，寫入到ABAQUS結(jié)果（.fil）文件。用戶可以選擇ABAQUS/CAE使用的創(chuàng)建網(wǎng)格、單元形狀和單元類型的網(wǎng)格生成技術(shù)。單擊Errors（錯誤）和Warning（警告）頁，顯示數(shù)據(jù)（.dat）和信息（.msg）文件中出現(xiàn)的前十個出錯信息或者前十個警告信息。在重新提交作業(yè)之前，需要將靜態(tài)（static）分析步修改為顯示動態(tài)（explicit dynamic）分析步，并修改輸出要求和材料定義以及單元庫。任何物體或物體的局部均可以定義作為剛性體；大多數(shù)單元類型都可以用于剛性體的定義（也有例外）。軸對稱單元是個例外，其位移和旋轉(zhuǎn)的自由度規(guī)定如下：1 r方向的平移；2 z方向的平移；6 rz平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動除非在節(jié)點(diǎn)處已經(jīng)定義了局部坐標(biāo)系，否則方向r（徑向）和z（軸向）分別對應(yīng)于整體坐標(biāo)的1和2方向。為了適用于不同類型的行為，在ABAQUS中的某些單元族包含了幾種采用不同數(shù)學(xué)描述的單元。⑵ 二維實(shí)體單元庫ABAQUS具有幾種離面行為互不相同的二維實(shí)體單元。⑷ 單元性質(zhì)所有的實(shí)體單元必須賦予截面性質(zhì)，它定義了與單元相關(guān)的材料和任何附加的幾何數(shù)據(jù)。通過定義單元的平面尺寸、表面法線和初始曲率，常規(guī)的殼單元對參考面進(jìn)行離散。軸對稱殼單元的每個節(jié)點(diǎn)處有三個自由度：1 r方向的平移；2 z方向的平動；6 rz平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動。ABAQUS中梁單元的名字以字母B 開頭。 剛性體部件一個剛性體的運(yùn)動是由單一節(jié)點(diǎn)控制的：剛性體參考點(diǎn)。模擬的精度很大程度上依賴于模型中采用的單元類型。在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，完全積分的二次單元也有可能發(fā)生自鎖，因此如果在模型中應(yīng)用這類單元，應(yīng)仔細(xì)檢查計算結(jié)果。應(yīng)用得當(dāng)，非協(xié)調(diào)模式單元是有用的，它們可以以很低的成本獲得較高的精度結(jié)果。作為結(jié)論，只有必須完成網(wǎng)格劃分時，才應(yīng)用這些單元，即便如此，它們必須遠(yuǎn)離需要精確結(jié)果的區(qū)域。⑵ 定義材料和截面特性要做的就是：先創(chuàng)建材料，定義材料；然后創(chuàng)建截面，定義截面；最后通過Assign命令，把截面定義賦予部件。注意創(chuàng)建基準(zhǔn)點(diǎn)（面，線）命令的使用，選擇Tools→Datum（基點(diǎn)線，基準(zhǔn)面），然后依據(jù)提示進(jìn)行相應(yīng)的操作。如果差異過大，表明使用的網(wǎng)格過于粗糙。⑵ 一般情況下不要使用完全積分的線性（一階）單元，它容易發(fā)生剪力自鎖。對于線彈性材料，選擇在分析開始時計算材料剛度更為有效。一般可以通過厚度與跨度的比值，可以評估殼體橫向剪切的顯著性，一般對于單一各向同性材料組成的殼體，比值定為1/15，對其他材料，可根據(jù)情況進(jìn)行縮放。⑶ 線性、有限薄膜應(yīng)變、三角形殼單元（S3/S3R）可作為通用目的的殼單元使用。由于有局部坐標(biāo)系輸出，在退出裝配件模塊前定義幾何集合體，以便于定義輸出要求和邊界條件。而前者有較高的計算效率。 梁單元曲率如前面所述，如果不與梁軸正交（即梁軸的方向不與切向t一致），則認(rèn)為梁有初始彎曲。⑵ 閉口薄壁橫截面這樣的梁截面具有明顯的抗扭剛度，其性質(zhì)與實(shí)心橫截面梁類似。⑸ 在Standard中，模擬開口薄壁橫截面的結(jié)構(gòu)應(yīng)該采用那些應(yīng)用了開口橫截面翹曲理論的梁單元：B31OS，B32OS。由翹曲所產(chǎn)生的軸向應(yīng)力可以忽略不計，翹曲約束僅僅影響非?？拷s束端處的結(jié)果。 橫截面方向在ABAQUS中，用戶必須在整體笛卡爾空間中定義梁橫截面的方向。 小結(jié)⑴ 殼單元的橫截面性質(zhì)可以：由沿殼厚度方向的數(shù)值積分，或者應(yīng)用在分析開始時計算的橫截面剛度確定。材料、截面創(chuàng)建之后，記得將截面特性賦予模型。 選擇殼體單元⑴ 對于需要考慮薄膜作用，或含有彎曲模式沙漏的問題以及具有平面彎曲的問題，當(dāng)希望得到更精確的解答時，采用Standard中的線性、有限薄膜應(yīng)變、完全積分的四邊形殼單元（S4）。有通用目的的單元，它用于薄厚殼都有效；和特殊用途的單元，主要是僅為薄殼單元和僅為厚殼單元，所有特殊用途的殼單元都可以有任意大的轉(zhuǎn)動，但是限于小應(yīng)變。對于模擬接觸問題，基于連續(xù)體的殼單元更好；對薄殼問題，常規(guī)殼單元更優(yōu)良。粗網(wǎng)格雖然不準(zhǔn)確，但是可以用它來預(yù)測和比較不同網(wǎng)格之間的差別，運(yùn)算速度快，所以粗網(wǎng)格也不能偏廢。注意：報告文件中的最大Misses應(yīng)力的位置與在等值線圖中最大Misses應(yīng)力的位置不一定是同一點(diǎn)，導(dǎo)致了兩個值間有差別。③ 其他問題當(dāng)進(jìn)入Mesh模塊時，根據(jù)可能采用的網(wǎng)格生成方法，ABAQUS/CAE用顏色表示模型的各個區(qū)域，不同的顏色表示可以采取的網(wǎng)格劃分方法。應(yīng)根據(jù)所繪圖形的尺寸來確定這個值，當(dāng)輸入為1時，；當(dāng)輸入為10時，依次類推。它們以最低的成本給出最好的結(jié)果。在彎曲問題中，非協(xié)調(diào)模式單元可能產(chǎn)生與二次單元相當(dāng)?shù)慕Y(jié)果，但是計算成本卻明顯降低。只有當(dāng)確信載荷只會在模型中產(chǎn)生很小的彎曲時，才可以采用完全積分的線性單元。四、應(yīng)用實(shí)體單元Standard實(shí)體單元庫與Explicit實(shí)體單元庫有所不同，前者包括可以使用的所有單元類型，還有雜交和非協(xié)調(diào)模式單元；而后者主要是一階線性插值單元，以及修正的二階插值三角形和四面體單元，沒有完全積分或者規(guī)則的二階單元。剛性體和部分剛性體并不影響整體時間增量，也不會顯著地影響求解的整體精度。用戶也可以定義局部材料坐標(biāo)系，在大位移分析中它隨著單元變形而轉(zhuǎn)動。然而需要的話，可以使節(jié)點(diǎn)處的全部6個自由度都被激活，例如，施加轉(zhuǎn)動的邊界條件，或節(jié)點(diǎn)位于殼的折線上。除了軸對稱殼的情況外，在殼單元名字中的第一個數(shù)字表示在單元中節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，而在軸對稱殼單元名字中的第一個數(shù)字表示插值的階數(shù)。⑶ 自由度應(yīng)力/位移實(shí)體單元在每個節(jié)點(diǎn)處都有平移自由度。在ABAQUS中，應(yīng)盡可能使用六面體或二階修正的四面體單元。歐拉方法通常用于流體力學(xué)模擬。在ABAQUS中使用的關(guān)于自由度的順序約定如下：1 1方向的平移；2 2方向的平移；3 3方向的平移；4 繞1軸的轉(zhuǎn)動；5 繞2軸的轉(zhuǎn)動；6 繞3軸的轉(zhuǎn)動；7 開口截面梁單元的翹曲；8 聲壓、孔隙壓力或靜水壓力；9 電勢11 對于實(shí)體單元的溫度（或質(zhì)量擴(kuò)散分析中的歸一化濃度），或者在梁和殼的厚度上第一點(diǎn)的溫度；12+ 在梁和殼厚度上其他點(diǎn)的溫度（繼續(xù)增加自由度）。三、有限單元和剛性體有限單元和剛性體是ABAQUS模型的基本構(gòu)件。在運(yùn)行之前，將已經(jīng)存在的模型復(fù)制成新的模型，命名為Explicit。監(jiān)控作業(yè)狀態(tài)：從Job Manager（作業(yè)管理器）右側(cè)的按鈕，單擊Moniter（監(jiān)控器）打開作業(yè)監(jiān)控對話框（該對話框只有在作業(yè)Submitted提交后才有效）對話框的上半?yún)^(qū)顯示了在ABAQUS分析中所創(chuàng)建的狀態(tài)文件（.sta）中的信息。與邊界條件使用基本一樣，通過Load Manager窗口進(jìn)行Load的編輯與修改。僅在ABAQUS/Standard有輸出數(shù)據(jù)文件的功能。鍵入：***2/4，然后按【ENTER】，橫截面面積的值會顯示在CLI中。某些常用的一致性單位系統(tǒng)列于下表。包含為裝配件創(chuàng)建有限元網(wǎng)格剖分的工具。下面對各個模塊進(jìn)行的模擬任務(wù)做一簡單介紹。靜態(tài)分析獲得的是外載荷作用下結(jié)構(gòu)的長期相應(yīng)。模型中所有單元和節(jié)點(diǎn)的集合稱為網(wǎng)格（mesh）。在一個特定網(wǎng)格中的單元數(shù)目稱為網(wǎng)格密度（Mesh Density）?？梢赃M(jìn)行結(jié)構(gòu)的靜態(tài)與動態(tài)分析，如：應(yīng)力、變形、振動、沖擊、熱傳遞與對流、質(zhì)量擴(kuò)散、聲波、力電耦合分析等；它具有豐富的單元模型，如桿、梁、鋼架、板殼、實(shí)體、無限體元等；可以模擬廣泛的材料性能，如金屬、橡膠、聚合物、復(fù)合材料、塑料、鋼筋混凝土、彈性泡沫，巖石與土壤等。模型生成后，ABAQUS/CAE可以提交、監(jiān)視和控制分析作業(yè)。前處理階段需要定義物理問題的模型，并生成一個ABAQUS輸入文件，使用ABAQUS/CAE或其他軟件完成；模擬計算階段使用ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit求解輸入文件中所定義的數(shù)值模型，它通常以后臺方式運(yùn)行；完成模擬計算得到基本變量后，就可以對計算結(jié)果進(jìn)行評估，通過ABAQUS/CAE的可視化模塊或其他后處理軟件在圖形環(huán)境下交互式進(jìn)行。在求解中，求解器發(fā)生問題，此時，ABAQUS/Standard將發(fā)出警告信息。用戶可以從上圖環(huán)境欄的Module（模塊）列表中選擇各個模塊。相互作用與分析步相關(guān)，這意味著用戶必須規(guī)定相互作用是在哪些分析步中起作用。在Module列表中選擇一個模塊，將使菜單欄、工具欄和環(huán)境欄發(fā)生變化，以反映當(dāng)前模塊的功能。Material→Create，創(chuàng)建新的材料，顯示Edit Material（編輯材料）對話框進(jìn)行編輯。進(jìn)入Step模塊后，選擇Step→Create創(chuàng)建分析步，在創(chuàng)建分析步對話框中進(jìn)行設(shè)置，選擇分析過程：線性擾動或一般分析步，就創(chuàng)建了分析步。一個完整的結(jié)構(gòu)應(yīng)有六個自由度，可產(chǎn)生運(yùn)動的方