CAE分析大系：ABAQUS工程實例詳解

第1章　工程分析價值和Abaqus能力　11
1．1　機械電子產(chǎn)品概述　11
1．1．1　機電產(chǎn)品組件　11
1．1．2　機電組件制造工藝　12
1．2　工程分析(CAE)價值和能力　13
1．2．1　工程分析價值　13
1．2．2　工程分析能力　13
1．3　工程分析軟件Abaqus概述　14
1．3．1　Abaqus概述　14
1．3．2　Abaqus分析模塊　14
1．4　Abaqus使用環(huán)境　17
1．4．1　Abaqus主窗口　17
1．4．2　Abaqus/CAE功能模塊　20
1．4．3　Abaqus文件類型　21
1．5　Abaqus幫助指南　22
1．5．1　幫助指南使用　23
1．5．2　幫助指南內(nèi)容　23
1．6　Abaqus新版功能　25
1．6．1　Abaqus 6．12新功能　25
1．6．2　Abaqus 6．13新功能　26
1．7　本書章節(jié)布局　26
1．8　本章小結(jié)　27
第2章　Abaqus快速入門　28
2．1　Abaqus通用標準操作流程　28
2．2　Abaqus/CAE模型數(shù)據(jù)組織　28
2．3　創(chuàng)建部件(Part)　29
2．3．1　Abaqus/CAE創(chuàng)建幾何模型　29
2．3．2　導入第三方CAD幾何模型　30
2．3．3　使用腳本語言創(chuàng)建幾何模型　31
2．3．4　創(chuàng)建/導入網(wǎng)格部件　31
2．4　創(chuàng)建屬性(Property)　31
2．4．1　材料(Material)屬性　32
2．4．2　截面(Section)屬性　33
2．4．3　剖面(Profile)屬性　33
2．5　創(chuàng)建裝配(Assembly)　34
2．6　創(chuàng)建分析步(Step)　35
2．6．1　創(chuàng)建分析步　35
2．6．2　設(shè)定輸出要求　36
2．6．3　設(shè)定自適應網(wǎng)格　37
2．6．4　設(shè)定求解控制　38
2．7　創(chuàng)建相互作用(Interaction)　38
2．8　創(chuàng)建載荷(Load)　39
2．9　創(chuàng)建網(wǎng)格(Mesh)和優(yōu)化(Optimization)　40
2．10　創(chuàng)建作業(yè)(Job)　40
2．11　查看可視化后處理(Visualization)　41
2．12　定制模板　41
2．12．1　定制顯示模板　41
2．12．2　定制模型模板　43
2．13　端子變形實例詳解　44
2．13．1　問題描述　44
2．13．2　創(chuàng)建部件(Part)　44
2．13．3　創(chuàng)建屬性　46
2．13．4　創(chuàng)建裝配(Assembly)　47
2．13．5　創(chuàng)建分析步(Step)　47
2．13．6　創(chuàng)建網(wǎng)格(Mesh)　48
2．13．7　創(chuàng)建節(jié)點集　48
2．13．8　創(chuàng)建場/歷史輸出　48
2．13．9　創(chuàng)建載荷(Load)　49
2．13．10　創(chuàng)建作業(yè)(Job)　50
2．13．11　查看結(jié)果(Visualization)　51
2．13．12　輸入文件(INP)解釋　53
2．13．13　運行腳本　55
2．14　本章小結(jié)　55
第3章　網(wǎng)格劃分　56
3．1　網(wǎng)格劃分簡介　56
3．2　獨立實體和非獨立實體　57
3．3　定義網(wǎng)格密度　58
3．3．1　定義全局單元尺寸　58
3．3．2　定義局部單元尺寸　58
3．4　設(shè)置網(wǎng)格控制　60
3．4．1　選擇單元形狀　60
3．4．2　選擇網(wǎng)格劃分技術(shù)　61
3．4．3　設(shè)置網(wǎng)格劃分算法　63
3．5　劃分網(wǎng)格及檢查網(wǎng)格質(zhì)量　65
3．5．1　形狀指標(Shape Metrics)　65
3．5．2　尺寸指標(Size Metrics)　66
3．5．3　分析檢查(Analysis Checks)　67
3．6　選擇單元類型　67
3．7　單元類型簡介　68
3．7．1　單元的表征　68
3．7．2　常用單元類型簡介　69
3．8　網(wǎng)格劃分及編輯實例　72
3．8．1　殼部件的網(wǎng)格劃分　72
3．8．2　實體部件的網(wǎng)格劃分　74
3．8．3　自底向上網(wǎng)格劃分技術(shù)　75
3．8．4　虛擬拓撲與網(wǎng)格編輯　76
3．8．5　從網(wǎng)格創(chuàng)建幾何　78
3．8．6　復制網(wǎng)格模式　79
3．9　從ODB、INP文件導入有限元模型　80
3．9．1　從ODB文件導入　80
3．9．2　從INP文件導入模型　81
3．10　本章小結(jié)　81
第4章　線性靜力分析　82
4．1　結(jié)構(gòu)靜力分析簡介　82
4．1．1　線性與非線性簡介　82
4．1．2　線性靜力分析基礎(chǔ)　83
4．2　線性靜力分析SOP　83
4．3　線性靜力分析三維實例　84
4．3．1　問題描述　84
4．3．2　詳細操作步驟　84
4．3．3　INP文件解釋　88
4．4　線性靜力分析二維實例　90
4．4．1　問題描述　90
4．4．2　詳細操作步驟　90
4．4．3　INP文件解釋　93
4．5　本章小結(jié)　94
第5章　非線性靜力分析　95
5．1　非線性分析基礎(chǔ)　95
5．1．1　幾何非線性　95
5．1．2　邊界非線性　96
5．1．3　材料非線性　96
5．2　非線性靜力分析的求解　97
5．2．1　Abaqus/Standard的平衡迭代　97
5．2．2　Abaqus/Standard的增量控制　98
5．3　非線性靜力分析SOP　99
5．3．1　非線性靜力分析流程　99
5．3．2　非線性靜力分析設(shè)置　99
5．4　線性和非線性對比實例　102
5．4．1　另存模型　102
5．4．2　引入材料塑性　102
5．4．3　引入幾何非線性　102
5．4．4　作業(yè)提交及監(jiān)控　103
5．4．5　非線性分析結(jié)果對比　103
5．4．6　作業(yè)診斷　104
5．4．7　INP文件解釋　104
5．5　鈑金沖壓成形分析實例　105
5．5．1　問題描述　105
5．5．2　另存模型　106
5．5．3　定義屬性　106
5．5．4　創(chuàng)建裝配實例　108
5．5．5　創(chuàng)建Surface集　108
5．5．6　創(chuàng)建接觸　110
5．5．7　創(chuàng)建分析步和輸出需求　111
5．5．8　創(chuàng)建邊界條件　112
5．5．9　創(chuàng)建作業(yè)并提交　113
5．5．10　查看結(jié)果　113
5．5．11　INP文件解釋　114
5．6　超彈性密封圈分析實例　115
5．6．1　問題描述　115
5．6．2　另存模型　116
5．6．3　創(chuàng)建超彈性材料屬性　116
5．6．4　創(chuàng)建裝配　118
5．6．5　創(chuàng)建分析步　118
5．6．6　創(chuàng)建接觸　119
5．6．7　定義邊界　120
5．6．8　設(shè)置單元類型　121
5．6．9　創(chuàng)建作業(yè)　121
5．6．10　查看結(jié)果　121
5．6．11　INP文件解釋　122
5．7　本章小結(jié)　122
第6章　接觸分析　123
6．1　接觸概述　123
6．1．1　接觸分類　123
6．1．2　適用范圍　123
6．2　接觸形成　124
6．2．1　接觸的離散方法(Discretization Method)　124
6．2．2　接觸的約束施加方式(Constraint Enforcement Method)　126
6．2．3　接觸的追蹤方式(Tracking Method)　127
6．3　接觸定義SOP　128
6．4　接觸屬性　128
6．4．1　接觸壓力-過盈模型(Pressure-Overclosure Models)　129
6．4．2　摩擦模型(Frictional Models)　131
6．4．3　阻尼接觸模型(Contact damping Models)　132
6．5　接觸的收斂與診斷　133
6．6　開關(guān)端子接觸分析實例　134
6．6．1　問題描述　134
6．6．2　另存模型(Part)　135
6．6．3　創(chuàng)建屬性(Property)　135
6．6．4　創(chuàng)建分析步(Step)　136
6．6．5　創(chuàng)建接觸(Interaction)　137
6．6．6　邊界定義(Boundary)　139
6．6．7　輸出定義(Output)　141
6．6．8　創(chuàng)建作業(yè)并提交運算　142
6．6．9　查看結(jié)果　142
6．6．10　接觸診斷　143
6．6．11　接觸改善：引入軟接觸　144
6．6．12　接觸改善：引入阻尼　146
6．6．13　INP文件解釋　149
6．7　本章小結(jié)　150
第7章　線性和非線性屈曲分析　151
7．1　屈曲分析介紹　151
7．1．1　屈曲分析分類　151
7．1．2　屈曲分析方法　151
7．2　線性屈曲分析基礎(chǔ)　152
7．2．1　線性屈曲理論　152
7．2．2　線性屈曲求解方法　153
7．2．3　線性屈曲特況　153
7．3　線性屈曲分析SOP　154
7．3．1　線性屈曲分析流程　155
7．3．2　線性屈曲分析設(shè)置　155
7．4　線性屈曲分析實例：Lee，s frame　157
7．4．1　問題描述　157
7．4．2　創(chuàng)建部件　157
7．4．3　創(chuàng)建屬性　158
7．4．4　創(chuàng)建裝配　159
7．4．5　創(chuàng)建Buckle分析步　159
7．4．6　創(chuàng)建幾何集Set　160
7．4．7　創(chuàng)建載荷和邊界條件　161
7．4．8　劃分網(wǎng)格　161
7．4．9　創(chuàng)建作業(yè)　163
7．4．10　查看結(jié)果　163
7．4．11　INP解釋　164
7．5　非線性屈曲分析基礎(chǔ)　165
7．5．1　非線性屈曲理論　165
7．5．2　非線性屈曲求解方法　165
7．5．3　非線性屈曲特況　166
7．5．4　幾何缺陷引入　167
7．5．5　缺陷敏感性　168
7．6　非線性屈曲分析SOP　168
7．6．1　非線性屈曲分析流程　169
7．6．2　非線性屈曲分析設(shè)置　169
7．7　非線性屈曲分析實例：Lee，s frame　170
7．7．1　另存模型　170
7．7．2　替換Step　170
7．7．3　場、歷史變量輸出　171
7．7．4　創(chuàng)建作業(yè)　172
7．7．5　查看結(jié)果　173
7．7．6　INP解釋　175
7．8　綜合實例：初始缺陷的加強筋板　175
7．8．1　問題描述　175
7．8．2　完善幾何的線性屈曲分析　176
7．8．3　缺陷幾何的非線性屈曲分析　179
7．8．4　缺陷敏感性分析　181
7．9　本章小結(jié)　181
第8章　線性動力學分析　182
8．1　動力學分析介紹　182
8．1．1　系統(tǒng)運動方程　182
8．1．2　阻尼　183
8．1．3　求解方法　183
8．1．4　分析類型　184
8．2　線性動力學分析介紹　185
8．2．1　模態(tài)分析　185
8．2．2　瞬時模態(tài)動態(tài)分析　186
8．3　線性動力學分析SOP　187
8．4　線性動力學分析實例　187
8．4．1　問題描述　187
8．4．2　詳細操作步驟　188
8．4．3　INP文件解釋　195
8．5　本章小結(jié)　197
第9章　多物理場分析　198
9．1　多物理場分析基礎(chǔ)　198
9．1．1　直接耦合(Fully coupling)　198
9．1．2　間接耦合(Co-simulation)　200
9．1．3　順序耦合(Sequential coupling)　202
9．2　多物理場分析SOP　202
9．2．1　多物理場分析流程　202
9．2．2　多物理場分析設(shè)置　202
9．3　熱-電直接耦合穩(wěn)態(tài)分析實例　204
9．3．1　問題描述　204
9．3．2　導入幾何部件　205
9．3．3　網(wǎng)格劃分　205
9．3．4　創(chuàng)建Beam單元　207
9．3．5　創(chuàng)建單元集　207
9．3．6　創(chuàng)建屬性　208
9．3．7　創(chuàng)建裝配　209
9．3．8　創(chuàng)建分析步　210
9．3．9　創(chuàng)建邊界和載荷　210
9．3．10　創(chuàng)建并提交作業(yè)　214
9．3．11　查看結(jié)果　214
9．3．12　討論　215
9．3．13　INP文件解釋　215
9．4　熱-電直接耦合瞬態(tài)分析實例　216
9．4．1　另存模型　216
9．4．2　增添材料參數(shù)　216
9．4．3　修改分析步為瞬態(tài)　216
9．4．4　修改邊界Amplitude　217
9．4．5　重命名并提交作業(yè)　218
9．4．6　查看結(jié)果　218
9．4．7　INP文件解釋　219
9．5　流-固熱間接耦合瞬態(tài)分析實例　219
9．5．1　問題描述　219
9．5．2　創(chuàng)建熱傳(Heat Transfer)模型　220
9．5．3　創(chuàng)建熱傳分析步　221
9．5．4　創(chuàng)建流-固協(xié)同邊界(固場)　222
9．5．5　創(chuàng)建載荷、預定義場　222
9．5．6　創(chuàng)建CFD模型　224
9．5．7　導入部件　224
9．5．8　創(chuàng)建屬性　224
9．5．9　創(chuàng)建裝配實例　224
9．5．10　創(chuàng)建分析步　225
9．5．11　創(chuàng)建流-固協(xié)同邊界(流場)　225
9．5．12　創(chuàng)建載荷、邊界、初始條件　226
9．5．13　網(wǎng)格劃分　227
9．5．14　協(xié)同求解Co-execution　228
9．5．15　查看結(jié)果　229
9．5．16　INP文件解釋　230
9．5．17　討論　230
9．6　本章小結(jié)　230
第10章　多步順序(耦合)分析　232
10．1　多步順序(耦合)分析基礎(chǔ)　232
10．1．1　場變量定義　232
10．1．2　初始狀態(tài)導入　236
10．1．3　重啟動技術(shù)　237
10．2　多步順序(耦合)分析SOP　238
10．3　電子件電-熱-力順序耦合實例　238
10．3．1　問題描述　239
10．3．2　第1階段：電傳導溫升分析　239
10．3．3　第2階段：熱膨脹分析建模　247
10．3．4　第1階段溫度導入第2階段　249
10．3．5　第2階段熱膨脹分析結(jié)果　250
10．3．6　INP文件解釋　250
10．4　多步?jīng)_壓成型及回彈分析實例　252
10．4．1　問題描述　252
10．4．2　第8次回彈結(jié)果　253
10．4．3　第9次折彎分析　253
10．4．4　第9次回彈分析　258
10．5　多步?jīng)_壓成型→結(jié)構(gòu)順序分析實例　263
10．5．1　考慮加工硬化的結(jié)構(gòu)分析　263
10．5．2　不考慮加工硬化的結(jié)構(gòu)分析　265
10．6　模流Moldflow→結(jié)構(gòu)聯(lián)合分析基礎(chǔ)　266
10．6．1　Abaqus Interface for Moldflow(AIM)　266
10．6．2　Autodesk Moldflow Structural Alliance(AMSA)　267
10．7　模流Moldflow→結(jié)構(gòu)聯(lián)合分析實例　268
10．7．1　AIM方法翹曲分析　268
10．7．2　AMSA映射分析　271
10．8　模流Moldex3D→結(jié)構(gòu)聯(lián)合分析基礎(chǔ)　274
10．8．1　Moldex3D-FEA基礎(chǔ)　274
10．8．2　模流結(jié)構(gòu)聯(lián)合分析SOP　275
10．9　模流Moldex3D→結(jié)構(gòu)聯(lián)合分析實例　276
10．9．1　問題描述　276
10．9．2　模流分析　277
10．9．3　導出接口文件　277
10．9．4　結(jié)構(gòu)分析　278
10．10　本章小結(jié)　280
第11章　非線性動力學分析　281
11．1　非線性動力學分析介紹　281
11．1．1　隱式與顯式動力學分析對比　281
11．1．2　顯式動力學分析理論基礎(chǔ)　282
11．1．3　顯式動力學分析的穩(wěn)定性　283
11．1．4　準靜態(tài)分析的顯式求解方法　284
11．2　非線性動力學分析SOP　285
11．2．1　基本操作步驟　285
11．2．2　顯式動力學分析步的設(shè)置　286
11．3　顯式動力學分析實例　289
11．3．1　問題描述　289
11．3．2　詳細操作步驟　289
11．3．3　INP文件解釋　294
11．4　準靜態(tài)分析實例　296
11．4．1　問題描述　296
11．4．2　詳細操作步驟　296
11．4．3　INP文件解釋　304
11．5　本章小結(jié)　307
第12章　優(yōu)化設(shè)計和敏感性分析　308
12．1　優(yōu)化設(shè)計基礎(chǔ)　308
12．1．1　結(jié)構(gòu)優(yōu)化概述　308
12．1．2　拓撲優(yōu)化　308
12．1．3　形狀優(yōu)化　309
12．1．4　優(yōu)化術(shù)語　310
12．2　優(yōu)化設(shè)計SOP　311
12．2．1　優(yōu)化設(shè)計SOP　311
12．2．2　設(shè)計響應設(shè)置　312
12．2．3　目標函數(shù)設(shè)置　315
12．2．4　約束設(shè)置　315
12．2．5　幾何限制　315
12．3　拓撲優(yōu)化實例　317
12．3．1　C形夾的拓撲優(yōu)化　317
12．3．2　汽車擺臂的拓撲優(yōu)化　322
12．4　形狀優(yōu)化實例　326
12．4．1　問題描述　326
12．4．2　初始設(shè)計分析　327
12．4．3　優(yōu)化設(shè)置　328
12．4．4　優(yōu)化結(jié)果　330
12．5　敏感性分析(DSA)基礎(chǔ)　332
12．5．1　Abaqus的DSA　332
12．5．2　激活Abaqus DSA　332
12．5．3　DSA設(shè)計參數(shù)　333
12．5．4　DSA響應　334
12．5．5　DSA設(shè)計參數(shù)梯度　334
12．5．6　DSA公式　335
12．5．7　后處理　335
12．6　敏感性分析SOP　335
12．6．1　關(guān)鍵字SOP　335
12．6．2　形狀變量SOP　336
12．7　敏感性分析實例　337
12．7．1　參數(shù)變化對卡扣的敏感性　337
12．7．2　形狀變量對卡扣的敏感性　342
12．8　本章小結(jié)　347
參考文獻　348