ABAQUS 2018有限元分析從入門到精通

第1章  ABAQUS 2018中文版概述    1
1.1    ABAQUS概述    1
1.2    ABAQUS的主要模塊    2
1.3    ABAQUS 使用環(huán)境    4
1.3.1  啟動(dòng)ABAQUS/CAE    5
1.3.2  ABAQUS的主窗口    5
1.3.3  ABAQUS/CAE功能模塊    7
1.4    ABAQUS 2018 新功能    9
1.5    實(shí)例快速入門    10
1.5.1  問題描述    10
1.5.2  問題分析    10
1.6  本章小結(jié)    20
第2章  基本模塊和操作方法    21
2.1  ABAQUS分析步驟    21
2.1.1  前處理（ABAQUS/CAE）    21
2.1.2  分析計(jì)算（ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit）    21
2.1.3  后處理（ABAQUS/CAE或ABAQUS/Viewer）    22
2.2  ABAQUS/CAE的功能模塊    22
2.3  部件模塊和草圖模塊    23
2.3.1  部件的創(chuàng)建    23
2.3.2  部件的外部導(dǎo)入    24
2.3.3  問題模型的修復(fù)與修改    25
2.4  屬性模塊    26
2.4.1  材料屬性    26
2.4.2  截面特性    27
2.4.3  梁的截面特性    28
2.4.4  特殊設(shè)置    28
2.5  裝配模塊    30
2.5.1  部件實(shí)體的創(chuàng)建    30
2.5.2  部件實(shí)體的定位    32
2.5.3  合并/切割部件實(shí)體    33
2.6  分析步模塊    34
2.6.1  設(shè)置分析步    34
2.6.2  定義場輸出    40
2.7  載荷模塊    41
2.7.1  載荷的定義    41
2.7.2  邊界條件的定義    42
2.7.3  設(shè)置預(yù)定義場    44
2.7.4  定義載荷工況    46
2.8  相互作用模塊    46
2.8.1  相互作用的定義    46
2.8.2  定義約束    48
2.8.3  定義連接器    48
2.9  網(wǎng)格模塊    50
2.9.1  定義網(wǎng)格密度    50
2.9.2  設(shè)置網(wǎng)格控制    51
2.9.3  設(shè)置單元類型    52
2.9.4  劃分網(wǎng)格    53
2.9.5  檢查網(wǎng)格    56
2.9.6  提高網(wǎng)格質(zhì)量    57
2.10  分析作業(yè)模塊    59
2.10.1  分析作業(yè)的創(chuàng)建和管理    59
2.10.2  網(wǎng)格自適應(yīng)    60
2.11  可視化模塊    61
2.11.1  顯示無變形圖和變形圖    62
2.11.2  繪制云圖    63
2.12  本章小結(jié)    64
第3章  INP文件和單元介紹    65
3.1  輸入文件的組成和結(jié)構(gòu)    65
3.2  INPUT文件的書寫規(guī)則和外部導(dǎo)入    67
3.2.1  書寫INPUT文件的語法和規(guī)則    67
3.2.2  從外存儲器中引入模型或歷史
數(shù)據(jù)    69
3.2.3  文件的執(zhí)行    69
3.3  簡單INP文件實(shí)例詳解    69
3.3.1  懸臂梁    69
3.3.2  孔平板分析    71
3.4  文件的類型介紹和常用指令    74
3.5  單元介紹    77
3.5.1  單元族    78
3.5.2  自由度    78
3.5.3  結(jié)點(diǎn)數(shù)目——插值的階數(shù)    79
3.5.4  數(shù)學(xué)描述    80
3.5.5  積分    80
3.6  本章小結(jié)    81
第4章  結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析及實(shí)例詳解    82
4.1  線性靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析概述    82
4.2  結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析步驟    83
4.2.1  靜力學(xué)分析的步驟    83
4.2.2  靜力學(xué)分析特點(diǎn)    83
4.3  書架結(jié)構(gòu)靜力分析    84
4.3.1  問題描述    84
4.3.2  創(chuàng)建部件    84
4.3.3  組裝部件    86
4.3.4  創(chuàng)建材料和截面屬性    87
4.3.5  設(shè)置分析步和輸出變量    88
4.3.6  定義載荷和邊界條件    89
4.3.7  劃分網(wǎng)格    90
4.3.8  提交作業(yè)    91
4.3.9  后處理    91
4.4  橢圓夾雜平板二維靜力分析    95
4.4.1  問題描述    95
4.4.2  創(chuàng)建部件    95
4.4.3  創(chuàng)建材料和截面屬性    97
4.4.4  定義裝配件    98
4.4.5  設(shè)置分析步和輸出變量    99
4.4.6  定義載荷和邊界條件    100
4.4.7  劃分網(wǎng)格    101
4.4.8  提交作業(yè)    102
4.4.9  后處理    103
4.5  彈性體的基本假設(shè)    107
4.6  本章小結(jié)    107
第5章  軸對稱結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析    108
5.1  軸對稱結(jié)構(gòu)靜力分析    108
5.1.1  軸對稱結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)    108
5.1.2  對稱結(jié)構(gòu)分析要素    109
5.2  薄壁圓筒在切削力下的應(yīng)力分析    109
5.2.1  問題描述    109
5.2.2  創(chuàng)建部件    110
5.2.3  創(chuàng)建材料和截面屬性    110
5.2.4  定義裝配件    111
5.2.5  設(shè)置分析步和輸出變量    112
5.2.6  定義載荷和邊界條件    114
5.2.7  劃分網(wǎng)格    115
5.2.8  提交作業(yè)    116
5.2.9  后處理    117
5.3  長柱形天然氣罐在內(nèi)壓作用下的靜力
          分析    121
5.3.1  問題描述    122
5.3.2  軸對稱模型線分析    123
5.3.3  軸對稱模型平面分析    132
5.3.4  三維旋轉(zhuǎn)殼結(jié)構(gòu)分析    139
5.4  本章小結(jié)    145
第6章  接觸問題分析    146
6.1  非線性問題分類    146
6.2  接觸分析介紹    147
6.3  接觸分析快速入門實(shí)例——平壓頭與平板的
          接觸分析    147
6.3.1  問題描述    147
6.3.2  創(chuàng)建部件    148
6.3.3  創(chuàng)建材料和截面屬性    149
6.3.4  定義裝配件    150
6.3.5  劃分網(wǎng)格    150
6.3.6  設(shè)置分析步    151
6.3.7  定義接觸    153
6.3.8  定義邊界條件和載荷    155
6.3.9  提交分析作業(yè)    157
6.3.10  后處理    157
6.4  ABAQUS中的接觸分析    159
6.5  接觸對的定義    160
6.6  有限滑移和小滑移    161
6.7  接觸屬性的定義    163
6.8  接觸面的過盈量    164
6.9  MSG文件中的迭代信息    166
6.10   接觸分析中的收斂問題    169
6.11   卡鎖結(jié)構(gòu)裝配過程的模擬    173
6.11.1  問題描述    174
6.11.2  問題分析    174
6.11.3  繪制草圖    174
6.11.4  創(chuàng)建部件    175
6.11.5  創(chuàng)建材料和截面屬性    176
6.11.6  定義裝配件    176
6.11.7  劃分網(wǎng)格    177
6.11.8  設(shè)置分析步    178
6.11.9  定義接觸    179
6.11.10  定義邊界條件    181
6.11.11  提交分析作業(yè)    182
6.11.12  后處理    182
6.12  本章小結(jié)    185
第7章  材料非線性問題分析    186
7.1  材料非線性分析庫簡介    186
7.1.1  塑性    186
7.1.2  超彈性    189
7.1.3  粘彈性    190
7.2  纖維拉拔過程分析模擬    190
7.2.1  問題描述    190
7.2.2  創(chuàng)建部件    191
7.2.3  創(chuàng)建材料和截面屬性    192
7.2.4  定義裝配件    194
7.2.5  劃分網(wǎng)格    195
7.2.6  設(shè)置分析步    196
7.2.7  定義載荷和邊界條件    197
7.2.8  提交分析作業(yè)    198
7.2.9  后處理    199
7.3  基底上的薄膜撕脫過程分析    200
7.3.1  問題描述    200
7.3.2  創(chuàng)建部件    200
7.3.3  定義材料屬性    201
7.3.4  裝配部件    203
7.3.5  設(shè)置分析步    204
7.3.6  定義載荷和邊界條件    205
7.3.7  劃分網(wǎng)格    206
7.3.8  結(jié)果分析    209
7.3.9  后處理    209
7.4  本章小結(jié)    212
第8章  結(jié)構(gòu)模態(tài)分析詳解    213
8.1  動(dòng)力學(xué)概述    213
8.1.1  動(dòng)力學(xué)分析簡介    213
8.1.2  動(dòng)力學(xué)有限元法的基本原理    214
8.1.3  模態(tài)分析    217
8.2  結(jié)構(gòu)模態(tài)分析的步驟    218
8.2.1  進(jìn)行模態(tài)分析的功能    218
8.2.2  模態(tài)分析的步驟    218
8.3  固定結(jié)構(gòu)的振動(dòng)模態(tài)分析    219
8.3.1  問題描述    219
8.3.2  問題分析    219
8.3.3  創(chuàng)建部件    220
8.3.4  創(chuàng)建材料和截面屬性    221
8.3.5  定義裝配件    223
8.3.6  設(shè)置分析步和歷史輸出變量    223
8.3.7  定義載荷和邊界條件    225
8.3.8  劃分網(wǎng)格    225
8.3.9  結(jié)果分析    227
8.3.10  后處理    227
8.4  薄殼零件結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析    230
8.4.1  問題描述    230
8.4.2  問題分析    230
8.4.3  創(chuàng)建部件    231
8.4.4  創(chuàng)建材料和截面屬性    232
8.4.5  定義裝配件    233
8.4.6  設(shè)置分析步和歷史輸出變量    233
8.4.7  定義載荷和邊界條件    234
8.4.8  劃分網(wǎng)格    235
8.4.9  結(jié)果分析    236
8.4.10  后處理    237
8.5  貨物吊車——動(dòng)態(tài)載荷分析    239
8.5.1  問題分析    239
8.5.2  部件結(jié)構(gòu)    240
8.5.3  定義單一桁架的幾何形狀    240
8.5.4  定義第二個(gè)桁架結(jié)構(gòu)的幾何形體    241
8.5.5  創(chuàng)建交叉支撐的幾何形體    242
8.5.6  定義梁截面性質(zhì)    242
8.5.7  創(chuàng)建梁截面    243
8.5.8  定義梁截面方向    243
8.5.9  創(chuàng)建裝配件和分析步    244
8.5.10  定義約束    244
8.5.11  模擬在桁架和交叉支撐之間的
鉸接    245
8.5.12  定義載荷和邊界條件    246
8.5.13  創(chuàng)建網(wǎng)格    246
8.5.14  提交作業(yè)    247
8.5.15  后處理    247
8.6  本章小結(jié)    248
第9章  結(jié)構(gòu)諧響應(yīng)分析詳解    249
9.1  諧響應(yīng)分析概述    249
9.2  諧響應(yīng)分析流程    250
9.2.1  施加簡諧載荷與求解    251
9.2.2  求解方法    251
9.2.3  查看結(jié)果    252
9.3  雙質(zhì)量塊 — 彈簧系統(tǒng)的諧響應(yīng)分析    253
9.3.1  問題描述    253
9.3.2  問題分析    253
9.3.3  創(chuàng)建部件    253
9.3.4  創(chuàng)建屬性    254
9.3.5  定義裝配件    255
9.3.6  設(shè)置分析步和輸出變量    255
9.3.7  定義相互作用    257
9.3.8  定義載荷和邊界條件    257
9.3.9  結(jié)果分析    259
9.3.10  后處理    261
9.4  梁—集中質(zhì)量結(jié)構(gòu)的諧響應(yīng)分析    265
9.4.1  問題描述    265
9.4.2  問題分析    265
9.4.3  創(chuàng)建部件    265
9.4.4  創(chuàng)建屬性    266
9.4.5  定義裝配件    268
9.4.6  設(shè)置分析步和輸出變量    268
9.4.7  定義相互作用    269
9.4.8  定義載荷和邊界條件    270
9.4.9  劃分網(wǎng)格    272
9.4.10  結(jié)果分析    273
9.4.11  后處理    274
9.5  本章小結(jié)    277
第10章  結(jié)構(gòu)熱分析詳解    278
10.1  熱分析簡介    278
10.1.1  ABAQUS可以求解的熱學(xué)問題    278
10.1.2  傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識    279
10.1.3  熱應(yīng)力分析的基本原理    282
10.2  長方體的熱傳導(dǎo)和熱應(yīng)力分析    284
10.2.1  問題描述    284
10.2.2  創(chuàng)建部件    284
10.2.3  定義材料屬性    286
10.2.4  定義和指派截面屬性    287
10.2.5  裝配部件    287
10.2.6  設(shè)置分析步    288
10.2.7  定義相互作用    288
10.2.8  定義邊界條件和載荷    289
10.2.9  劃分網(wǎng)格    291
10.2.10  結(jié)果分析    292
10.2.11  后處理    293
10.3  罐與接管的熱分析    297
10.3.1  問題描述    297
10.3.2  問題分析    298
10.3.3  創(chuàng)建部件    298
10.3.4  創(chuàng)建材料和截面屬性    303
10.3.5  定義裝配件    304
10.3.6  設(shè)置分析步    304
10.3.7  定義相互作用    306
10.3.8  定義載荷和邊界條件    308
10.3.9  劃分網(wǎng)格    308
10.3.10  提交作業(yè)    310
10.3.11  后處理    310
10.3.12  INP文件    313
10.4  本章小結(jié)    313
第11章  結(jié)構(gòu)多體系統(tǒng)分析詳解    314
11.1  ABAQUS多體系統(tǒng)分析    314
11.1.1  ABAQUS進(jìn)行多體系統(tǒng)分析模擬
步驟    314
11.1.2  ABAQUS/CAE進(jìn)行多體系統(tǒng)分析
需要注意的問題    315
11.2  ABAQUS連接單元和連接屬性    315
11.2.1  ABAQUS中使用連接單元的
步驟    315
11.2.2  連接單元邊界條件和載荷    316
11.2.3  連接單元行為    317
11.2.4  ABAQUS的連接屬性    317
11.3  風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)過程模擬    322
11.3.1  問題的描述    323
11.3.2  問題分析和求解    323
11.3.3  創(chuàng)建部件    325
11.3.4  創(chuàng)建材料和截面屬性    326
11.3.5  定義裝配件    327
11.3.6  劃分網(wǎng)格    327
11.3.7  定義參考點(diǎn)和基準(zhǔn)坐標(biāo)系    329
11.3.8  定義集合    330
11.3.9  定義約束    331
11.3.10  定義連接屬性和連接單元    332
11.3.11  設(shè)置分析步和歷史輸出變量    334
11.3.12  定義載荷和邊界條件    335
11.3.13  提交作業(yè)    336
11.3.14  后處理    336
11.4  四桿連接機(jī)構(gòu)分析    338
11.4.1  問題描述    338
11.4.2  問題分析    339
11.4.3  繪制草圖    339
11.4.4  創(chuàng)建部件    340
11.4.5  創(chuàng)建材料和截面屬性    341
11.4.6  定義裝配件    342
11.4.7  設(shè)置分析步    343
11.4.8  定義連接屬性和連接單元    343
11.4.9  設(shè)置歷史輸出變量    345
11.4.10  定義載荷和邊界條件    347
11.4.11  劃分網(wǎng)格    348
11.4.12  提交作業(yè)    348
11.4.13  后處理    349
11.5  多體分析要注意的問題    352
11.5.1  多體分析中的過約束    352
11.5.2  選擇連接屬性和邊界條件    352
11.6  本章小結(jié)    353
第12章  ABAQUS/Explicit顯式分析    354
12.1  瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析概述    354
12.2  動(dòng)力學(xué)顯式有限元方法    354
12.2.1  顯式與隱式方法的區(qū)別    355
12.2.2  顯式時(shí)間積分    356
12.2.3  隱式和顯式的比較    357
12.3  ABAQUS/Explicit解決的問題    357
12.4  侵徹動(dòng)力問題的分析    358
12.4.1  問題描述    359
12.4.2  問題分析    359
12.4.3  創(chuàng)建部件    359
12.4.4  創(chuàng)建材料和截面屬性    360
12.4.5  定義裝配件    361
12.4.6  設(shè)置分析步和歷史輸出變量    362
12.4.7  定義接觸    364
12.4.8  定義邊界條件    365
12.4.9  定義預(yù)定義場    366
12.4.10  劃分網(wǎng)格    367
12.4.11  提交作業(yè)    368
12.4.12  后處理    369
12.5  圓盤結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析    374
12.5.1  頻率分析問題的描述    374
12.5.2  頻率分析過程    374
12.5.3  頻率分析后處理    379
12.5.4  瞬時(shí)模態(tài)動(dòng)態(tài)分析的描述    380
12.5.5  建模要點(diǎn)    380
12.5.6  模態(tài)動(dòng)態(tài)分析過程    381
12.5.7  模態(tài)分析的后處理    384
12.5.8  顯式動(dòng)態(tài)分析描述和分析    387
12.5.9  提交分析和后處理    388
12.6  本章小結(jié)    389
第13章  ABAQUS屈曲分析詳解    390
13.1  屈曲分析概述    390
13.1.1  關(guān)于歐拉屈曲    390
13.1.2  線性屈曲分析    391
13.1.3  線性屈曲分析特點(diǎn)    392
13.2  線性屈曲分析過程    392
13.2.1  幾何體和材料屬性    392
13.2.2  接觸區(qū)域    393
13.2.3  載荷與約束    393
13.2.4  屈曲設(shè)置    393
13.2.5  模型求解    394
13.2.6  結(jié)果檢查    394
13.3  各種支承條件下矩形軸壓柱屈曲分析    395
13.3.1  問題描述    395
13.3.2  問題分析    395
13.3.3  創(chuàng)建部件    395
13.3.4  創(chuàng)建材料和截面屬性    396
13.3.5  定義裝配件    398
13.3.6  設(shè)置分析步和輸出變量    398
13.3.7  定義載荷和邊界條件    399
13.3.8  劃分網(wǎng)格    400
13.3.9  結(jié)果分析    401
13.3.10  后處理    402
13.4  薄壁鋼管在軸向壓力作用下的屈曲    405
13.4.1  問題描述    405
13.4.2  問題分析    406
13.4.3  創(chuàng)建部件    406
13.4.4  創(chuàng)建材料和截面屬性    408
13.4.5  定義裝配件    410
13.4.6  設(shè)置分析步和輸出變量    411
13.4.7  定義接觸和約束    412
13.4.8  定義載荷和邊界條件    415
13.4.9  劃分網(wǎng)格    416
13.4.10  結(jié)果分析    418
13.4.11  后處理    419
13.5  本章小結(jié)    420
第14章  ABAQUS用戶子程序分析詳解    421
14.1  用戶子程序簡介    421
14.2  用戶子程序接口概述    422
14.2.1  在ABAQUS中使用用戶子程序    422
14.2.2  編寫用戶子程序的條件    423
14.3  殼結(jié)構(gòu)受內(nèi)壓作用的有限元模擬    423
14.3.1  問題描述    424
14.3.2  創(chuàng)建模型    424
14.3.3  定義材料和截面屬性    425
14.3.4  定義裝配件    427
14.3.5  設(shè)置分析步    427
14.3.6  定義載荷和邊界條件    428
14.3.7  劃分網(wǎng)格    429
14.3.8  結(jié)果分析    430
14.3.9  后處理    431
14.3.10  UMAT的FORTRAN程序    432
14.4  拉索構(gòu)件的承載分析    436
14.4.1  問題描述    437
14.4.2  啟動(dòng)ABAQUS    437
14.4.3  創(chuàng)建部件    437
14.4.4  創(chuàng)建材料和截面屬性    440
14.4.5  定義裝配件    442
14.4.6  設(shè)置分析步    442
14.4.7  定義邊界條件和載荷    443
14.4.8  劃分網(wǎng)格    445
14.4.9  提交分析作業(yè)    446
14.4.10  后處理    447
14.4.11  退出ABAQUS/CAE    450
14.4.12  UMAT子程序    450
14.5  本章小結(jié)    451
參考文獻(xiàn)    452