【正文】 向稱為自由度（degrees of freedom，DOF）。 檢查模型生成模型后，就可以準(zhǔn)備運(yùn)行分析了，遺憾的是，在這個(gè)模型中可能由于數(shù)據(jù)不正確或者疏漏而存在錯(cuò)誤，因此在運(yùn)行模型之前必須進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查分析。Options選項(xiàng)，可對許多顯示進(jìn)行控制，如節(jié)點(diǎn)、單元編號，動(dòng)畫，顏色，收縮放大等進(jìn)行設(shè)置，注意這個(gè)選項(xiàng)。△△△△△⑷ 修改單元庫，并提交分析任務(wù)△△△△△能夠用于ABAQUS/Explicit的單元是那些用于ABAQUS/Standard單元的一個(gè)子集，因此，為了保證分析中應(yīng)用了有效的單元類型，必須將選擇單元的單元庫改變?yōu)轱@示單元庫。例如，S4R中的S表示它是殼（shell）單元，而C3D8I中的C表示它是實(shí)體（continuum）。梁單元采用了稍有不同的約定：在單元名字中標(biāo)識了插值的階數(shù)。 實(shí)體單元在不同的單元族中，連續(xù)體或者實(shí)體單元能夠用來模擬范圍最廣泛的構(gòu)件。③帶有反對稱變形的軸對稱單元，可以模擬初始時(shí)為軸對稱幾何形狀，但能反對稱變形的物體（特別是作為彎曲的結(jié)果）。即使在一個(gè)大位移模擬中單元發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)，仍默認(rèn)是整體笛卡爾坐標(biāo)系中定義單元變量。在Explicit中的殼單元是一般性目的的殼單元，具有有限的膜應(yīng)變和小的膜應(yīng)變。因此，這種計(jì)算成本較小。桁架單元在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處只有平動(dòng)自由度，三維有3個(gè)，二維有2個(gè)。⑵ 節(jié)點(diǎn)的有效自由度依賴于該節(jié)點(diǎn)所屬單元的類型。它的出現(xiàn)意味著應(yīng)變能正在產(chǎn)生剪切變形，而不是產(chǎn)生所希望的彎曲變形，因此總的撓度變小，即單元過于剛硬。在Standard中，二次減縮積分單元也有沙漏模式，然而在正常的網(wǎng)格中這種模式幾乎不能擴(kuò)展，并且在網(wǎng)格足夠加密時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生什么問題。雜交單元包含了一個(gè)可直接確定單元壓應(yīng)力的附加自由度，節(jié)點(diǎn)位移只用來計(jì)算偏（剪切）應(yīng)變和偏應(yīng)力。 例題：連接環(huán)研究結(jié)構(gòu)的靜態(tài)響應(yīng)，應(yīng)該使用ABAQUS/Standard作為分析工具；若要研究突然加載所導(dǎo)致的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)效果，應(yīng)使用ABAQUS/Explicit。⑹ 設(shè)計(jì)網(wǎng)格：分割和生成網(wǎng)格① 需要考慮的問題首先要考慮所采用的單元類型，一個(gè)適用于二次單元的網(wǎng)格設(shè)計(jì)，當(dāng)改變?yōu)榫€性、減縮積分單元時(shí)可能非常不適合；其次，你要得到結(jié)果的精確程度，涉及到網(wǎng)格密度的問題，在應(yīng)力集中的部位，網(wǎng)格應(yīng)加密。也就是可以有選擇性地進(jìn)行顯示。⑶ 網(wǎng)格收斂性判斷網(wǎng)格收斂很重要，網(wǎng)格細(xì)分程度不同，所得的應(yīng)力計(jì)算值也不同，但當(dāng)進(jìn)一步細(xì)分網(wǎng)格所得到的結(jié)果變化可以忽略時(shí)，可以說網(wǎng)格已經(jīng)收斂了。ABAQUS殼單元假設(shè)垂直于殼面的橫截面保持為平面。可以通過指定一個(gè)偏置量引入偏置，偏置量定義為從殼的中面到殼的參考表面之間殼體厚度的比值。如果這些局部坐標(biāo)軸沒有建立理想的材料方向，則可以指定一個(gè)繞所選軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，另外兩個(gè)局部坐標(biāo)軸在投影到殼面之前將按照該轉(zhuǎn)動(dòng)量就行轉(zhuǎn)動(dòng)，以得到最終的材料方向。⑵ 定義材料、截面特性和局部材料方向沒有定義局部坐標(biāo)系，那么輸出時(shí)默認(rèn)的都是按整體笛卡爾坐標(biāo)系輸出數(shù)據(jù)。Plot——圖形選項(xiàng)，圖形化輸出結(jié)果，如變形圖、等值圖、矢量圖、材料方向圖等等。ABAQUS梁單元的假設(shè)是在變形中垂直于梁軸線的平截面保持為平面（平截面假定）。 扭轉(zhuǎn)響應(yīng)——翹曲梁對扭轉(zhuǎn)的響應(yīng)依賴于它的橫截面形狀，一般來講，扭轉(zhuǎn)會(huì)使橫截面產(chǎn)生翹曲或非均勻的離面位移。對開口薄壁梁截面，其形心和剪切中心常常并不重合，如果節(jié)點(diǎn)不是位于橫截面的剪切中心，那么在載荷作用下截面可能扭轉(zhuǎn)。ABAQUS/Standard中具有剪切變形梁單元——B31OS和B32OS，它們包括了在開口薄壁橫截面中翹曲的影響。 剪切變形線性單元（B21和B31）和二次單元（B22和B32）是考慮剪切變形的Timoshenko梁，既適用于剪切變形顯著的深梁，又適用于細(xì)長梁。⑹ 矢量圖（Symbol Plots）有助于可視化模擬分析的結(jié)果，尤其適用于觀察結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和載荷路徑。不同的是：在選擇區(qū)域時(shí)，選擇提示區(qū)的集合，或直接選擇區(qū)域，進(jìn)行條件施加。⑻ 對于包含任意大的轉(zhuǎn)動(dòng)和小薄膜應(yīng)變的顯示動(dòng)態(tài)問題，小薄膜應(yīng)變單元是有效的。 建立可變的材料方向定義局部坐標(biāo)的方向，并使局部坐標(biāo)軸的方向與材料方向一致。 殼的初始曲率ABAQUS所采用的平滑算法，就是平均化算法，即同一節(jié)點(diǎn)連接的所有單元在該節(jié)點(diǎn)處的法線之間的夾角在20176。⑺ 計(jì)算結(jié)果的精度依賴于所用的網(wǎng)格。⑵ 繪制XY曲線就是坐標(biāo)曲線，可以從場變量和歷史變量輸出XY曲線圖。③ Options的使用→Common，顯示Common Plot Option對話框，有基本設(shè)置、顏色與類別、標(biāo)簽等等。Output命令中，可以設(shè)置輸出場變量和歷史變量，歷史變量可以取消不用輸出。不能采用僅包含線性四面體單元（C3D4）的網(wǎng)格，除非使用相當(dāng)大量的單元，否則結(jié)果將是不精確的。在Explicit中沒有雜交單元，使用雜交公式的單元在它的名字中含有字母“H”。ABAQUS在一階減縮積分單元中引入了一個(gè)小量的人工沙漏剛度以限制沙漏模式的擴(kuò)展。完全積分的線性單元在每個(gè)方向上采用兩個(gè)積分點(diǎn)，完全積分的二次單元（僅存在于Standard）在每個(gè)方向上采用3個(gè)積分點(diǎn)。僅在剛性體參考點(diǎn)處有獨(dú)立的自由度。在Standard中有“開口截面”（Opensection）型梁單元（如B31OS），它具有一個(gè)代表梁橫截面翹曲（warping）的附加自由度（7）。相關(guān)的材料性質(zhì)定義可以是線性的或者是非線性的。一般性目的的殼單元允許殼的厚度隨著單元的變形而改變，所有其他的殼單元假設(shè)小應(yīng)變和厚度不變，即使單元的節(jié)點(diǎn)可能發(fā)生有限的轉(zhuǎn)動(dòng)。在ABAQUS/Explicit中，只能使用減縮積分的四邊形或六面體實(shí)體單元。① 廣義平面應(yīng)變單元，包含了對原單元的推廣，即離面應(yīng)變可以隨著模型平面內(nèi)的位置發(fā)生線性變化。⑸ 積分ABAQUS應(yīng)用數(shù)值方法對各種變量在整個(gè)單元內(nèi)進(jìn)行積分，對大多數(shù)單元，ABAQUS運(yùn)用高斯積分方法來計(jì)算每一單元內(nèi)每個(gè)積分點(diǎn)處的材料響應(yīng)。③ 在每條邊上有中間節(jié)點(diǎn)的修正三角形或四面體單元，采用修正的二階插值，常常稱為修正的單元或修正的二次單元或二階單元。單元的名字標(biāo)識了一個(gè)單元的5個(gè)方面的每個(gè)特征。在視區(qū)中選擇桁架底部中心，完成后在提示區(qū)中單擊Done。然而，通過將Job Type設(shè)置為Full analysis（整體分析），能夠?qū)?shù)據(jù)檢查和模擬的分析階段組合起來。注意：通過在主菜單欄中選擇View→Assembly Display Options，用戶可以在Mesh模塊中顯示節(jié)點(diǎn)和單元編號。注意：Dismiss與Cancel的區(qū)別。 設(shè)置分析過程⑴ 分析步的創(chuàng)建與設(shè)置創(chuàng)建了裝配件之后，可以進(jìn)入到Step（分析步）模塊來設(shè)置分析過程。利用Create constrution：Line…，創(chuàng)建構(gòu)造線，通過交點(diǎn)找位置。提供了有限元模型和分析結(jié)果的圖形顯示。⑸ Interaction（相互作用）可以指定模型各區(qū)域之間或者模型的一個(gè)區(qū)域與周圍區(qū)域之間在熱學(xué)和力學(xué)上的相互作用，一個(gè)例子就是兩個(gè)表面之間的接觸。畫布和作圖區(qū)（Canvas and drawing area）視區(qū)（Viewport）提示區(qū)（Prompt area）：提示下一步的工作。ABAQUS計(jì)算結(jié)果的有效性受材料數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確程度和范圍的制約。一旦位移求出后，就能利用位移返回計(jì)算出桁架單元的應(yīng)力。后者是一個(gè)具有專門用途的分析模塊，采用顯式動(dòng)力學(xué)有限元格式，它適用于模擬短暫、瞬時(shí)的動(dòng)態(tài)事件，如沖擊和爆炸問題，此外，它對處理改變接觸條件的高度非線性問題也非常有效，例如模擬成型問題。用戶幾乎不必去定義任何參數(shù)就能控制問題的數(shù)值求解過程。圖15所示為模型中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的分離圖。通常，數(shù)值計(jì)算是所模擬物理問題的近似解，近似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描述的準(zhǔn)確程度。通常用ABAQUS/CAE等前處理工具來定義模型中必要的輸出信息。⑷ Step（分析步）生成和構(gòu)成分析步驟，并與輸出需求聯(lián)系起來。作業(yè)模塊允許用戶交互地提交分析作業(yè)并監(jiān)控其過程。鍵入對話框底部在Approximate size域內(nèi)的這個(gè)參考值，設(shè)定了新部件的大致尺寸，ABAQUS/CAE采用這個(gè)尺寸計(jì)算繪圖區(qū)域和區(qū)域中柵格的尺寸。通過創(chuàng)建各個(gè)部件的實(shí)體（instance）并在整體坐標(biāo)系中將它們相互定位，用戶應(yīng)用Assembly（裝配）模塊定義裝配的幾何形狀。每創(chuàng)建一個(gè)分析步，ABAQUS/CAE就默認(rèn)生成一個(gè)該步驟的輸出要求?！鳌鳌鳌鳌鳍?設(shè)置ABAQUS單元類型△△△△△選擇Mesh模塊，選擇Mesh→Element，彈出Element type對話框，選擇區(qū)域，進(jìn)行設(shè)置，必須設(shè)置正確的單元類型才能計(jì)算。 運(yùn)行分析當(dāng)數(shù)據(jù)檢查分析完成和沒有出錯(cuò)的信息后，則運(yùn)行分析計(jì)算。⑵ 修改輸出要求由于是動(dòng)態(tài)分析，所以將中心點(diǎn)的位移作為歷史變量輸出將有助于分析問題。 有限單元在ABAQUS/Explicit中的單元是在ABAQUS/Standard中的單元的一個(gè)子集。通常插值的階數(shù)由單元采用的節(jié)點(diǎn)數(shù)目決定。ABAQUS/Standard的某些單元族除了具有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)公式描述外，還有一些其他可供選擇的公式描述。② 平面應(yīng)力（plain stress）單元，假設(shè)離面應(yīng)力為零，適合用來模擬薄結(jié)構(gòu)。對于平面應(yīng)力和平面應(yīng)變單元，可能要指定單元的厚度，或者采用為1的默認(rèn)值。⑴ 殼單元庫在Standard中，一般的三維殼單元有三種不同的數(shù)學(xué)描述：一般性目的（generalpurpose）的殼單元、僅適合薄殼（thinonly）的殼單元和僅適合厚殼（thickonly）的殼單元。在分析過程中或分析開始時(shí)，可以計(jì)算殼的橫截面剛度。第三個(gè)字符表示采用的插值：1表示線性插值，2表示二次插值，3表示三次插值。還有剛性體從屬節(jié)點(diǎn)（rigid body slave nodes）。 單元的數(shù)學(xué)描述和積分單元階數(shù)（線性或二次）、單元數(shù)學(xué)描述和積分水平對結(jié)構(gòu)模擬精度都會(huì)產(chǎn)生影響。減縮積分單元比完全積分單元在每個(gè)方向上少用一個(gè)積分點(diǎn)。然而，對網(wǎng)格嚴(yán)重扭曲的情況，簡單地改變單元類型一般也不會(huì)產(chǎn)生精確的結(jié)果。對于小位移無接觸的問題，在Standard中的二次四面體單元（C3D10）能給出合理的結(jié)果。選擇Instance→Create，創(chuàng)建一個(gè)部件實(shí)例。⑺ 生成、運(yùn)行和監(jiān)控作業(yè)首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)作業(yè)，然后檢查，提交運(yùn)算。分析動(dòng)態(tài)響應(yīng)，必須對模型進(jìn)行修改。⑷ 當(dāng)采用一階減縮積分單元模擬發(fā)生彎曲變形的問題時(shí)，沿厚度方向應(yīng)至少使用四個(gè)單元。可指定厚度方向上截面點(diǎn)（積分點(diǎn)）數(shù)目為任意奇數(shù)，ABAQUS默認(rèn)值為五個(gè)，對于復(fù)雜的模擬必須采用更多截面點(diǎn)，尤其是當(dāng)預(yù)測會(huì)出現(xiàn)反向的塑性彎曲時(shí)（在這種情況下一般需要采用9個(gè)截面點(diǎn)）。 默認(rèn)的材料方向局部材料的1和2方向位于殼面內(nèi)，默認(rèn)的局部1方向是整體坐標(biāo)1軸在殼面上的投影；如果整體1軸垂直于殼面，則局部1方向是整體坐標(biāo)3軸在殼面上的投影；局部2方向垂直于殼面中的局部1方向。⑸ 四邊形或三角形的二次殼單元，用于一般的小應(yīng)變薄殼是很有效的，它們對剪力自鎖或薄膜自鎖都不敏感。集合用來定義輸出和邊界條件。⑶ 殼單元的法線決定了單元的正面和反面，為了正確地定義接觸和解釋單元的輸出，必須明確區(qū)分殼的正反面。 梁截面的節(jié)點(diǎn)偏置當(dāng)應(yīng)用梁單元作為殼模型的加強(qiáng)件時(shí)，始梁和殼應(yīng)用相同的節(jié)點(diǎn)是很方便的，這樣殼和梁加強(qiáng)件將會(huì)重疊；也可以使梁橫截面偏置于節(jié)點(diǎn)位置。當(dāng)壁厚是典型梁橫截面尺寸的1/10時(shí)，一般的薄壁假設(shè)時(shí)有效的。⑶ 如果結(jié)構(gòu)非常剛硬或非常柔軟，在幾何非線性模擬中，則應(yīng)使用雜交梁單元：B21H,B32H等等。在扭轉(zhuǎn)中，下列橫截面的行為是不同的：實(shí)心橫截面、閉口薄壁橫截面和開口薄壁橫截面。不管何種定義，都可以模擬線性與非線性行為。Option——可以設(shè)置圖形，體等等大部分的設(shè)置。（有多種創(chuàng)建方法，根據(jù)具體情況選用）。當(dāng)提示選擇坐標(biāo)系時(shí)，選擇在上一步中定義的數(shù)據(jù)坐標(biāo)系，近似的殼體法線方向是Axis1（1軸）。厚殼問題假設(shè)橫向變形對計(jì)算結(jié)果有重要影響，；而薄殼問題假設(shè)橫向剪切變形非常小，可以忽略不計(jì)。常規(guī)的殼單元，通過定義單元的平面尺寸、表面法線和初始曲率對參考面進(jìn)行離散，但它的節(jié)點(diǎn)不能定義殼的厚度，只能通過截面性質(zhì)定義殼的厚度。應(yīng)用你對類似結(jié)構(gòu)分析的經(jīng)驗(yàn)或手工計(jì)算，常?？梢灶A(yù)測出模型中的高應(yīng)力區(qū)，即需要細(xì)化的區(qū)域。基本步驟就是：先創(chuàng)建所需的顯示組并保存，而后在相應(yīng)的顯示組下設(shè)置數(shù)據(jù)報(bào)表輸出數(shù)據(jù)。與結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成一樣，掃掠網(wǎng)格劃分也只限于具有特殊拓?fù)浜蛶缀误w的模型?？梢詰?yīng)用伸展基本特征（extruded base feature）來創(chuàng)建圖形，首先繪制出連接環(huán)的二維輪廓，然后伸展成型。使用扭曲的線性單元的粗糙網(wǎng)格會(huì)得到相當(dāng)差的結(jié)果。在一階單元中引入了一個(gè)增強(qiáng)單元變形梯度的附加自由度。而二次單元的邊界可以彎曲，故它沒有剪力自鎖的問題。⑸ 為了提高計(jì)算效率，模型中的任何部分都可以定義成為一個(gè)剛性體，它僅在其參考點(diǎn)上具有自由度。 確定何時(shí)使用剛性體將部分模型表示為剛性體而不是變形的有限元體，其優(yōu)點(diǎn)是提高計(jì)算效率，已經(jīng)稱為部分剛性體的單元不進(jìn)行單元層次的計(jì)算。⑷ 單元輸出變量以位于每個(gè)殼單元上表面上的局部材料方向的方式定義殼單元的輸出變量。S4RS,S3RS沒有考慮翹曲，而S4RSW（warp）則考慮了翹曲。 殼單元?dú)卧脕砟M那些一個(gè)方向的尺寸（厚度）遠(yuǎn)小于其他方向的尺寸，并且沿厚度方向的應(yīng)力可以忽略的結(jié)構(gòu)。二維實(shí)體單元必須在12平面內(nèi)定義，并使節(jié)點(diǎn)編號順序繞單元周界是逆時(shí)針的，如下圖所示：當(dāng)使用前處理器生成網(wǎng)格時(shí)，要確保所有點(diǎn)處的單元法線沿著同一方向，即正向，沿著整體坐標(biāo)的3軸。在ABAQUS中，應(yīng)力/位移實(shí)體單元的名字以字母C開頭；隨后的兩個(gè)字母表示維數(shù)，并且通常表示（并不總