ABAQUS非線性有限元分析與實(shí)例

第1章 引言
1.1 HKS與ABAQUS
1.2 有限元著作和軟件的發(fā)展歷史
1.3 有限元帶來設(shè)計(jì)的革命
1.4 在設(shè)計(jì)中應(yīng)用ABAQUS
1.5 ABAQUSUTKK
1.5.1 ABAQUS軟件產(chǎn)品
1.5.2 ABAQUS文檔
1.6 有限元法制簡(jiǎn)單回顧
1.6.1 使用隱式方法求解位移
1.6.2 應(yīng)力波傳播的描述
1.7 ABAQUS描述實(shí)踐教程
1.7.1 本書內(nèi)容
1.7.2 本書中的一些約定
1.7.3 鼠標(biāo)的基本操作
1.7.4 本書上篇中的有關(guān)章節(jié)
第2章 ABAQUS基礎(chǔ)
2.1 ABAQUS分析模型的組成
2.2 ABAQUS/CAE簡(jiǎn)介
2.2.1 啟動(dòng)ABAQUS/CAE
2.2.2 主窗口的組成部分
2.2.3 什么是功能模塊
2.3 例題：用ABAQUS/CAE生成橋式吊架模型
2.3.1 量綱
2.3.2 創(chuàng)建部件
2.3.3 創(chuàng)建材料
2.3.4 定義和賦予截面（section)特性
2.3.5 定義裝配
2.3.6 設(shè)置分析過程
2.3.7 在模型上施加邊界條件和載荷
2.3.8 模型的網(wǎng)絡(luò)剖分
2.3.9 創(chuàng)建一個(gè)分析作業(yè)
2.3.10 檢查模型
2.3.11 運(yùn)行分析
2.3.12 用ABAQUS/CAE進(jìn)行后處理
2.3.13 應(yīng)用ABAQUS/Explicit重新運(yùn)行分析
2.3.14 對(duì)動(dòng)態(tài)分析的結(jié)果進(jìn)行后處理
2.4 比較隱式與顯式過程
2.4.1 在隱式和顯式分析之間選擇
2.4.2 在隱式和顯式分析中網(wǎng)格加密的成本
小結(jié)
第3章 有限單元和剛性體
3.1 有限單元
3.1.1 單元的表征
3.1.2 實(shí)體單元
3.1.3 殼單元
3.1.4 梁?jiǎn)卧?br />3.1.5 桁架單元
3.2 剛性體
3.2.1 確定何時(shí)使用剛性體
3.2.2 剛性體部件
3.2.3 剛性單元
3.3 質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量單元
3.4 彈簧和減振器單元
小結(jié)
第4章 應(yīng)用實(shí)體單元
4.1 單元的數(shù)學(xué)描述和積分
4.1.1 完全積分
4.1.2 減縮積分
4.1.3 非協(xié)調(diào)單元
4.1.4 雜交單元
4.2 選擇實(shí)體單元
4.3 例題：連接環(huán)
4.3.1 前處理——應(yīng)用ABAQUS/CAE建模
4.3.2 后處理——結(jié)果可視化
4.3.3 用ABAQUS/Explicit重新進(jìn)行分析
4.3.4 后處理動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果
4.4 網(wǎng)格收斂性
4.5 例題：像膠塊中的（ABAQUS/Explicit）
4.5.1 前處理——ABAQUS/CAE創(chuàng)建模型
4.5.2 后處理
4.5.3 改變網(wǎng)格的效果
4.6 相關(guān)的ABAUQUS例題
4.7 建議閱讀的文獻(xiàn)
小結(jié)
第5章 應(yīng)用殼單元
5.1 單元幾何尺寸
5.1.1 殼體厚度和截面點(diǎn)(section points)
5.1.2 殼法線和殼面
5.1.3 殼的初始曲率
5.1.4 參考面的偏移（referance surface offset)
5.2 殼體公式——厚殼或薄殼
5.3 殼的材料方向
5.3.1 默認(rèn)的局部材料方向
5.3.2 建立可變的材料方向
5.4 選擇殼單元
5.5 例題：斜板
5.5.1 前處理——用ABAQUS/CAE建立模型
5.5.2 后處理
5.6 相關(guān)的ABAQUS/CAE例題
5.7 建議閱讀的文獻(xiàn)
小結(jié)
第6章 應(yīng)用梁?jiǎn)卧?br />6.1 梁橫截面幾何
6.1.1 形狀截面點(diǎn)(section points)
6.1.2 橫截面方向
6.1.3 梁?jiǎn)卧?br />6.1.4 梁截面的節(jié)點(diǎn)偏移
6.2 計(jì)算公式和積分
6.2.1 剪切變形
6.2.2 扭轉(zhuǎn)響應(yīng)——翹曲
6.3 選擇梁?jiǎn)卧?br />6.4 例題：貨物吊車
6.4.1 前處理——ABAQUS/CAE創(chuàng)建模型
6.4.2 后處理
6.5 相關(guān)的ABAQUS例子
6.6 建議閱讀的文獻(xiàn)
小結(jié)
第7章 線性動(dòng)態(tài)分析
7.1 引言
7.1.1 固有頻率和模態(tài)
7.1.2 振型疊加
7.2 阻尼
7.2.1 在ABAQUS/Standard中阻尼的定義
7.2.2 選擇阻尼值
7.3 單元選擇
7.4 動(dòng)態(tài)問題的網(wǎng)格剖分
7.5 例題：貨物吊車——?jiǎng)討B(tài)載荷
7.5.1 修改模型
7.5.2 結(jié)果
7.5.3 后處理
7.6 模態(tài)數(shù)量的影響
7.7 阻尼的影響
7.8 志直接時(shí)間積分的比較
7.9 其他的動(dòng)態(tài)過程
7.9.1 線性模態(tài)法的動(dòng)態(tài)分析
7.9.2 非線性動(dòng)態(tài)分析
7.10 相關(guān)的ABAQUS的例子
7.11建議閱讀的文獻(xiàn)
小結(jié)
第8章 非線性
8.1 非線性的來源
8.1.1 材料非線性
8.1.2 邊界非線性
8.1.3 幾何非線性
8.2 非線性問題的求解
8.2.1 分析步、增量步和迭代步
8.2.2 ABAQUS/Standard中的平衡迭代和收斂
8.2.3 ABAQUS/Standard中的自動(dòng)增量控制
8.3 在ABAQUS/CAE分析中包含非線性
8.3.1 幾何非線性
8.3.2 材料非線性一
8.3.3 邊界非線性
8.4 例題：非線性斜板
8.4.1 修改模型
8.4.2 作業(yè)診斷
8.4.3 后處理
8.4.4 用ABAQUS/Explicit運(yùn)行分析
8.5 相關(guān)的ABAQUS例子
8.6 建議閱讀的文獻(xiàn)
小結(jié)
第9章 顯式非線性動(dòng)態(tài)分析
9.1 ABAQUS/Explicit適用的問題類型
9.2 動(dòng)力學(xué)顯式有限元方法
9.2.1 顯式時(shí)間積分
9.2.2 比較隱式和顯式時(shí)間積分程序
9.2.3 顯式時(shí)間積分方法的優(yōu)越性
9.3 自動(dòng)時(shí)間增量和穩(wěn)定性
9.3.1 顯式方法的條件穩(wěn)定性
9.3.2  穩(wěn)定性限制的定義
9.3.3在ABAQUS/Explicit中的完全自動(dòng)時(shí)間增量與固定時(shí)間增量
9.3.4 質(zhì)量縮放以控制時(shí)間增量
9.3.5 材料對(duì)穩(wěn)定極限的影響
9.3.6 網(wǎng)格對(duì)穩(wěn)定極限的影響
9.3.7 數(shù)值不穩(wěn)定性
9.4 例題：在棒中的應(yīng)力波傳播
9.4.1 前處理——ABAQUS/CAE創(chuàng)建模型
9.4.2 后處理
9.4.3 網(wǎng)格對(duì)穩(wěn)定時(shí)間增量和CPU時(shí)間的影響
9.4.4 材料對(duì)穩(wěn)定時(shí)間增量和CPU時(shí)間的影響
9.5 動(dòng)態(tài)振蕩的阻尼
9.5.1 體粘性
9.5.2 粘性壓力
9.5.3 材料阻尼
9.5.4 離散的減振器
9.6 能量平衡
9.6.1 能量平衡的表述
9.6.2 能量平衡的輸出
9.7 彈簧和減振器的潛在不穩(wěn)定性
9.7.1 確定穩(wěn)定時(shí)間增量
9.7.2 識(shí)別非穩(wěn)定性
9.7.3 消除不穩(wěn)定性
小結(jié)
第10章 材料
10.1 在ABAQUS中定義材料
10.2 延性金屬的塑性
10.2.1 延性金屬的塑性性質(zhì)
10.2.2 有限變形應(yīng)力和應(yīng)變度量
10.2.3 在ABAQUS中定義塑性
10.3 彈-塑性問題的單元的選取
10.4 例題2：連接不的塑性
10.4.1 修改模型
10.4.2作業(yè)監(jiān)控和診斷
10.4.3  對(duì)結(jié)果進(jìn)行后處理
10.4.4 在材料模型中加入硬化特性
10.4.5 運(yùn)行考慮塑性硬化的分析
10.4.6 對(duì)結(jié)果進(jìn)行后處理
10.5 例題：加強(qiáng)板承受爆炸載荷
10.5.1 前處理——用ABAQUS/CAE創(chuàng)建模型
10.5.2 后處理
10.5.3 分析的回顧
10.6 超彈性
10.6.1 引言
10.6.2 可壓縮性
10.6.3 應(yīng)變勢(shì)能
10.6.4 應(yīng)用試驗(yàn)數(shù)據(jù)定義超彈性行為
10.7 例題：軸對(duì)稱像膠支座
10.7.1 對(duì)稱性
10.7.2 前處理——應(yīng)用ABAQUS/CAE創(chuàng)建模型
10.7.3 后處理
10.8 大變形的網(wǎng)格設(shè)計(jì)
10.9 減少體積自鎖的技術(shù)
10.10 相關(guān)的ABAQUS例題
10.11 建議閱讀的文獻(xiàn)
小結(jié)
第11章 多步驟分析
11.1 一般分析過程
11.1.1 在一般分析步中的時(shí)間
11.1.2 在一般分析步中指定載荷
11.2 線性攝動(dòng)分析
11.2.1 在線性攝動(dòng)分析步中指定時(shí)間
11.2.2 在線性攝動(dòng)分析步中指定載荷
11.3 例題：管道系統(tǒng)的振動(dòng)
11.3.1 前處理——用ABAQUS/CAE創(chuàng)建模型
11.3.2 對(duì)作業(yè)的監(jiān)控
11.3.3 后處理
11.4 重啟動(dòng)分析
11.4.1 重啟動(dòng)和狀態(tài)文件
11.4.2 重啟動(dòng)一個(gè)分析
11.5 例題：重啟動(dòng)管道的振動(dòng)分析
11.5.1 創(chuàng)建一個(gè)重啟動(dòng)分析模型
11.5.2 監(jiān)控作業(yè)
11.5.3 對(duì)重啟動(dòng)分析的結(jié)果作后處理
11.6 相關(guān)的ABAQUS例題
小結(jié)
第12章 接觸
12.1 ABAQUS接觸功能概述
12.2 定義接觸面
12.3 接觸面間的相互作用
12.3.1 接觸面的法向行為
12.3.2 表面的滑動(dòng)
12.3.3 摩擦模型
12.3.4 其他接觸相互作用選項(xiàng)
12.3.5 基于表面的約束
12.4 在ABAQUS/Standard中定義接觸
12.4.1 接觸相互作用
12.4.2 從屬(slave)和主控（master)表面
12.4.3 小滑動(dòng)與有限滑動(dòng)
12.4.4 單元選擇
12.4.5 接觸算法
12.5 在ABAQUS/Standard中的剛性表面模擬問題
12.6 ABAQUS/Standard例題：凹槽成型
12.6.1 前處理——用ABAQUS/CAE 建模
12.6.2 監(jiān)視作業(yè)
12.6.3 ABAQUS/Standard接觸分析的故障檢測(cè)
12.6.4 后處理
12.7 在ABAQUS/Explicit中定義接觸
12.8  ABAQUS/Explicit建模中需要考慮的問題
12.8.1 正確定義表面
12.8.2 模型的過約束
12.8.3 網(wǎng)格細(xì)化
12.8.4 初始過盈接觸
12.9 ABAQUS/Explicit例題：電路板跌落試驗(yàn)
12.9.1 前處理——用ABAQUS/CAE建模
12.9.2 后處理
12.10 綜合例題：筒的擠壓
12.10.1 前處理——用ABAQUS/CAE創(chuàng)建模型
12.10.2 屈曲分析的結(jié)果
12.10.3 修改模型的創(chuàng)建筒的擠壓分析
12.10.4 擠壓分析的結(jié)果
12.11 ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit的比較
12.12 相關(guān)的ABAQUS例題
12.13 建議閱讀的文獻(xiàn)
小結(jié)
第13章 ABAQUS/Standard準(zhǔn)靜態(tài)分析
13.1 顯式動(dòng)態(tài)問題類比
13.2 加載速率
13.2.1 光滑幅值曲線
13.2.2 結(jié)構(gòu)問題
13.2.3 金屬成型問題
13.3 質(zhì)量放大
13.4 能量平衡
13.5 例題：ABAQUS/Standard凹槽成型
13.5.1 前處理——應(yīng)用ABAQUS/Standard重新運(yùn)算模型
13.5.2 成型分析——嘗試2
13.5.3 兩次成型嘗試的討論
13.5.4 加速分析的方法
小結(jié)
下篇 ABAQUS應(yīng)用實(shí)例
第14章 ABAQUS在土木工程中的應(yīng)用（一）
14.1 問題描述
14.2 斜拉橋建模
14.2.1 橋塔建模
14.2.2 拉索建模
14.2.3 橋面體系
14.2.4 數(shù)值方法的選取
14.3 靜力分析和施工過程仿零點(diǎn)
14.3.1 常規(guī)方式的靜力分析
14.3.2 逐段加載
14.4 動(dòng)態(tài)分析
14.4.1 模態(tài)分析
14.4.2 地震反應(yīng)時(shí)程分析
第15章 ABAQUS在土木工程中的應(yīng)用（二）
15.1 鋼筋混凝土圓柱形結(jié)構(gòu)的傾倒分析
15.1.1 分析模型
15.1.2 ABAQUS混凝土本構(gòu)模型
15.1.3 混凝土中的加強(qiáng)筋
15.1.4 分析結(jié)果
15.2 牙輪鉆砂破巖過程模擬
15.3 大型儲(chǔ)液罐的動(dòng)力分析
15.3.1 問題描述
15.3.2 儲(chǔ)液罐有限元模型
15.3.3 附加質(zhì)量公式和單元模型
15.3.4 動(dòng)力響應(yīng)分析過程
15.3.5動(dòng)力響應(yīng)分析結(jié)果與討論
第16章 ABAQUS多場(chǎng)耦合問題工程實(shí)例
16.1 一種新型高速客車空氣彈簧的非線性有限元分析
16.1.1 前言
16.1.2 CAD模型和ABAQUS有限元模型
16.1.3 空氣彈簧的有限元計(jì)算結(jié)果與分析
16.1.4 計(jì)算結(jié)果和分析
16.2 多場(chǎng)耦合問題在水壩工程中的應(yīng)用兩例
16.2.1 變形場(chǎng)——溫度場(chǎng)——滲流場(chǎng)分析（THM分析）及堆石壩實(shí)例
16.2.2 摻MgO混凝土失壩的施工/運(yùn)行仿真分析（TCM分析）
16.2.3 小結(jié)
16.3 復(fù)合材料層合板固化過程中的化學(xué)場(chǎng)、溫度場(chǎng)耦合問題
16.3.1 前言
16.3.2 ABAQUS有限元模型
16.3.3 材料屬性
16.3.4 初始條件和邊界條件
16.3.5 用戶子程序
16.3.6 結(jié)果與分析
第17章 ABAQUS在焊接工業(yè)中的應(yīng)用
17.1 用ABAQUS軟件進(jìn)行插銷試驗(yàn)焊接溫度場(chǎng)分析
17.1.1 平板焊接溫度場(chǎng)有限元分析及實(shí)測(cè)對(duì)比
17.1.2 插銷試驗(yàn)的溫度場(chǎng)
17.2 焊接接頭氫擴(kuò)散數(shù)值模擬
17.2.1 接頭擴(kuò)散過程的幾項(xiàng)基本假設(shè)
17.2.2 初始條件和邊界條件
17.2.3 焊接接頭
第18章 像膠超彈性材料的應(yīng)用實(shí)例
18.1 問題簡(jiǎn)介
18.2 像膠各種本構(gòu)關(guān)系模型
18.2.1 超彈性模型本構(gòu)關(guān)系基本理論
18.2.2 各類超彈性本構(gòu)模型
18.2.3 小結(jié)
18.3 過盈配合平面應(yīng)力正氣小變形解
18.4 過盈配合平面應(yīng)力下的大變形解
18.5 體積剛度及泊松比對(duì)過盈配合的影響
18.5.1 體積剛度對(duì)過盈配合的影響
18.5.2 泊松比對(duì)過盈配合的影響
第19章 ABAQUS用戶材料子程序（UMAT）
19.1 引言
19.2 模型的數(shù)學(xué)描述
19.2.1 Johnson-Cook強(qiáng)化模型簡(jiǎn)介
19.2.2 率相關(guān)塑性的基本公式
19.2.3 完全隱式的應(yīng)力更新算法
19.3 ABAQUS用戶村料子程序
19.3.1 子程序概況與接口
19.3.2 編程
19.4 SHPB實(shí)驗(yàn)的有限元模擬
19.4.1 分離式Hopkinson壓桿（SHPB）實(shí)驗(yàn)
19.4.2 有限元建模
19.4.3 二維動(dòng)態(tài)分析
19.4.4 三維動(dòng)態(tài)分析
19.5 UMAT的Fortran程序
19.5.1 UMAT
19.5.2 UMATHT（包含材料的熱行為）
第20章 ABAQUS用戶單元子程序（UEL）
20.1 非線性索單元
20.1.1 背景
20.1.2 基本公式
20.1.3 應(yīng)用舉例
20.1.4 非線性索單元用戶子程序
20.2 利用ABAQUS用戶單元計(jì)算應(yīng)變梯度塑性問題
20.2.1 兩種應(yīng)變梯度理論
20.2.2 ABAQUS用戶單元的使用
20.2.3 有限元計(jì)算的結(jié)果