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第1章 ABAQUS简介1

1.1 ABAQUS总体介绍2

1.2 ABAQUS的主要分析功能2

1.3 ABAQUS的主要模块3

1.4 ABAQUS帮助文档4

1.4.1 ABAQUS帮助文档的内容4

1.4.2 如何使用ABAQUS帮助文件5

1.5 本章小结7

第2章 ABAQUS基本使用方法9

2.1 ABAQUS分析步骤10

2.2 ABAQUS/CAE简介10

2.3 一个简单的实例：带孔平板的应力分析13

2.3.1 问题的描述13

2.3.2 启动ABAQUS/CAE14

2.3.3 创建部件14

2.3.4 创建材料和截面属性17

2.3.5 定义装配件18

2.3.6 设置分析步18

2.3.7 定义边界条件和载荷19

2.3.8 划分网格21

2.3.9 提交分析作业22

2.3.10 后处理23

2.3.11 退出ABAQUS/CAE25

2.4 ABAQUS/CAE模型数据库的结构26

2.5 ABAQUS/CAE的功能模块27

2.5.1 Part（部件）功能模块28

2.5.2 Property（特性）功能模块30

2.5.3 Assembly（装配）功能模块31

2.5.4 Step（分析步）功能模块31

2.5.5 Interaction（相互作用）功能模块35

2.5.6 Load（载荷）功能模块36

2.5.7 Mesh（网格）功能模块38

2.5.8 Job（分析作业）功能模块38

2.5.9 Sketch（绘图）功能模块40

2.5.10 Visualization（后处理）功能模块41

2.6 划分网格的基本方法42

2.6.1 独立实体和非独立实体42

2.6.2 网格种子（seed）43

2.6.3 单元形状44

2.6.4 网格划分技术45

2.6.5 划分网格的算法47

2.6.6 划分网格失败时的解决办法50

2.6.7 检查网格质量51

2.7 选择三维实体单元的类型51

2.7.1 节点数目和插值阶数52

2.7.2 连续体单元52

2.7.3 线性完全积分（linear full-integration）单元52

2.7.4 二次完全积分（quadratic full-integration）单元53

2.7.5 线性减缩积分（linear reduced-integration）单元54

2.7.6 二次减缩积分（quadratic reduced-integration）单元55

2.7.7 非协调模式（incompatible modes）单元55

2.7.8 Tri单元和Tet单元57

2.7.9 杂交（hybrid）单元57

2.7.10 混合使用不同类型的单元57

2.7.11 数值算例：不同单元类型和网格的结果比较58

2.7.12 选择三维实体单元类型的基本原则60

2.8 选择壳单元的类型61

2.9 选择梁单元的类型62

2.10 本章小结63

第3章 线性静力分析实例（实体建模和后处理）65

3.1 支架的线性静力分析实例：建模和分析计算66

3.1.1 问题的描述66

3.1.2 创建二维平面图68

3.1.3 创建部件70

3.1.4 创建材料和截面属性73

3.1.5 定义装配件73

3.1.6 划分网格73

3.1.7 设置分析步78

3.1.8 定义耦合约束79

3.1.9 定义载荷81

3.1.10 定义边界条件84

3.1.11 提交分析作业86

3.2 后处理86

3.3 改进支架的设计93

3.3.1 修改部件94

3.3.2 设置时间增量步96

3.3.3 检查截面属性、面、集合、载荷、边界条件和约束96

3.3.4 重新划分网格96

3.3.5 分析计算和后处理96

3.4 不同单元性能的比较97

3.5 本章小结98

第4章 ABAQUS的主要文件类型100

4.1 INP文件简介101

4.2 带孔方板实例的INP文件103

4.3 支架实例的INP文件111

4.4 修改和运行INP文件115

4.4.1 使用文本编辑软件修改INP文件115

4.4.2 使用Edit Keywords功能来修改INP文件117

4.5 查看分析过程信息117

4.5.1 STA文件118

4.5.2 MSG文件118

4.5.3 DAT文件120

4.6 设置ABAQUS的运行环境122

4.7 本章小结123

第5章 接触分析实例125

5.1 实例1：带孔方板的接触分析126

5.1.1 问题的描述127

5.1.2 创建部件128

5.1.3 定义装配件129

5.1.4 设置单元类型129

5.1.5 设置分析步129

5.1.6 定义接触130

5.1.7 定义边界条件和载荷131

5.1.8 提交分析作业132

5.1.9 后处理132

5.1.10 INP文件133

5.2 接触分析中的主要问题135

5.2.1 ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit中的接触分析136

5.2.2 定义接触对136

5.2.3 有限滑移和小滑移137

5.2.4 设定接触面之间的距离或过盈量138

5.2.5 接触属性140

5.2.6 将接触信息输出至DAT文件140

5.2.7 迭代过程和MSG文件中的信息141

5.2.8 解决接触分析中的收敛问题145

5.3 实例2：过盈装配过程模拟150

5.3.1 问题的描述151

5.3.2 绘制二维平面图152

5.3.3 创建部件153

5.3.4 创建材料和截面属性153

5.3.5 定义装配件154

5.3.6 划分网格154

5.3.7 设置分析步154

5.3.8 定义接触155

5.3.9 定义边界条件157

5.3.10 提交分析作业157

5.3.11 后处理158

5.3.12 INP文件159

5.4 本章小结163

第6章 弹塑性分析实例165

6.1 弹塑性分析中的主要问题166

6.1.1 弹塑性变形行为166

6.1.2 ABAQUS弹塑性分析的基本方法168

6.1.3 解决弹塑性分析中的收敛问题170

6.2 实例1：带孔平板的弹塑性分析171

6.2.1 问题的描述171

6.2.2 建模分析过程172

6.2.3 INP文件173

6.3 实例2：单向压缩试验过程模拟175

6.3.1 问题的描述175

6.3.2 创建部件176

6.3.3 创建材料和截面属性177

6.3.4 定义装配件177

6.3.5 划分网格178

6.3.6 设置分析步178

6.3.7 定义接触179

6.3.8 定义边界条件179

6.3.9 将压头参考点上的反作用力写入DAT文件180

6.3.10 提交分析作业180

6.3.11 后处理180

6.3.12 INP文件181

6.4 实例3：弯曲成形过程模拟184

6.4.1 问题的描述184

6.4.2 创建部件186

6.4.3 创建材料和截面属性187

6.4.4 定义装配件187

6.4.5 划分网格188

6.4.6 设置分析步189

6.4.7 定义接触190

6.4.8 定义边界条件190

6.4.9 提交分析作业191

6.4.10 后处理191

6.4.11 INP文件194

6.5 用子模型分析弯曲成形过程198

6.5.1 子模型的基本知识199

6.5.2 建立子模型（不重新划分网格）200

6.5.3 分析细化网格的子模型203

6.5.4 INP文件204

6.6 本章小结207

第7章 热应力分析实例209

7.1 热应力分析中的主要问题210

7.2 实例1：带孔平板的热应力分析211

7.2.1 问题的描述211

7.2.2 建模分析过程212

7.2.3 INP文件213

7.3 实例2：法兰盘感应淬火的残余应力场模拟214

7.3.1 问题的描述215

7.3.2 创建部件216

7.3.3 定义材料、截面属性和装配件217

7.3.4 划分网格217

7.3.5 设置分析步219

7.3.6 定义集合和面219

7.3.7 定义温度场220

7.3.8 定义边界条件和载荷220

7.3.9 提交分析作业220

7.3.10 后处理221

7.3.11 INP文件223

7.4 本章小结225

第8章 多体分析实例226

8.1 多体分析的主要方法227

8.1.1 连接单元228

8.1.2 连接属性229

8.1.3 输出连接单元的分析结果237

8.2 实例1：圆盘的旋转过程模拟（刚体模型）238

8.2.1 问题的描述238

8.2.2 模型文件240

8.2.3 创建圆盘部件240

8.2.4 定义截面属性和装配件241

8.2.5 划分网格241

8.2.6 定义参考点和基准坐标系241

8.2.7 定义集合242

8.2.8 定义刚体约束242

8.2.9 定义连接属性和连接单元243

8.2.10 设置分析步和历史变量输出244

8.2.11 定义边界条件244

8.2.12 提交分析作业245

8.2.13 后处理246

8.2.14 INP文件247

8.3 在多体分析中避免过约束249

8.3.1 多体分析中的过约束249

8.3.2 选择连接属性和边界条件250

8.3.3 圆盘旋转模型中的过约束250

8.4 连接单元边界条件和连接单元载荷252

8.5 连接单元行为253

8.6 圆盘的柔体模型256

8.7 实例2：抓斗机构的多体分析258

8.7.1 问题的描述258

8.7.2 建模要点259

8.7.3 模型文件263

8.7.4 创建支撑杆部件263

8.7.5 定义支撑杆的截面属性263

8.7.6 定义装配件265

8.7.7 划分网格265

8.7.8 定义基准坐标系和集合265

8.7.9 定义显示体约束和刚体约束266

8.7.10 定义连接属性和连接单元267

8.7.11 设置分析步和历史变量输出269

8.7.12 定义边界条件270

8.7.13 提交分析作业270

8.7.14 后处理（支撑杆受刚体约束，不施加载荷）270

8.7.15 支撑杆的柔体模型271

8.7.16 后处理（支撑杆为柔体，施加载荷）271

8.7.17 INP文件272

8.8 本章小结276

第9章 动态分析实例279

9.1 动态分析的主要方法280

9.1.1 振型叠加法281

9.1.2 直接解法282

9.1.3 比较ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit282

9.2 实例1：圆盘的频率提取分析283

9.2.1 问题的描述283

9.2.2 模型文件284

9.2.3 建模过程285

9.2.4 后处理285

9.2.5 INP文件287

9.3 实例2：圆盘的瞬时模态动态分析289

9.3.1 问题的描述289

9.3.2 定义瞬时模态动态分析步290

9.3.3 定义载荷292

9.3.4 提交分析和后处理292

9.3.5 INP文件294

9.4 实例3：圆盘的显式动态分析296

9.4.1 问题的描述296

9.4.2 定义材料阻尼297

9.4.3 定义显式动态分析步297

9.4.4 选择Explicit单元库297

9.4.5 重新定义载荷297

9.4.6 提交分析和后处理298

9.4.7 INP文件299

9.5 本章小结301

第10章 复杂工程分析综合实例303

10.1 实例1：带预紧力螺钉的接触分析304

10.1.1 问题的描述304

10.1.2 创建部件306

10.1.3 创建材料和截面属性307

10.1.4 定义装配件308

10.1.5 修改节点坐标310

10.1.6 为螺钉划分网格311

10.1.7 定义接触和绑定约束（tie）313

10.1.8 定义分析步315

10.1.9 施加载荷316

10.1.10 定义边界条件317

10.1.11 将接触力写入DAT文件318

10.1.12 提交分析作业319

10.1.13 后处理319

10.1.14 INP文件320

10.1.15 通过定义过盈接触模拟螺钉的预紧力324

10.1.16 接触分析中不同单元性能的比较327

10.2 实例2：带轮和轴承在不同温度下的极限与配合分析328

10.2.1 问题的描述328

10.2.2 旋转周期结构的建模329

10.2.3 创建部件331

10.2.4 创建材料和截面属性332

10.2.5 定义装配件332

10.2.6 划分网格332

10.2.7 定义分析步（输出重启动分析数据）334

10.2.8 定义各个面和接触关系334

10.2.9 定义温度场336

10.2.10 定义边界条件337

10.2.11 生成INP文件337

10.2.12 修改INP文件来定义旋转周期对称337

10.2.13 提交分析作业338

10.2.14 后处理338

10.2.15 INP文件338

10.2.16 重启动分析：140℃时的接触状况341

10.3 本章小结343

第11章 常见错误信息和警告信息345

11.1 DAT文件中的错误信息和警告信息346

11.1.1 未注明实体名称（Unknown Assembly ID）346

11.1.2 文件中有空行347

11.1.3 关键词前没有星号348

11.1.4 关键词拼写错误（Ambiguous Keyword Definition）348

11.1.5 关键词的参数错误（Unknown Parameter）348

11.1.6 关键词的数据错误349

11.1.7 标点符号错误350

11.1.8 关键词位置错误（Keyword Is Misplaced）350

11.1.9 没有为单元赋予截面属性（Lack Property Definition）351

11.1.10 过约束（Overconstraint Checks）351

11.1.11 材料塑性数据不符合格式要求352

11.1.12 重启动分析数据错误353

11.1.13 磁盘空间不足353

11.1.14 环境参数pre_memory设置得太小353

11.2 MSG文件中的错误信息和警告信息354

11.2.1 数值奇异（Numerical Singularity）354

11.2.2 零主元（Zero Pivot）和过约束（Overconstraint Checks）354

11.2.3 负特征值（Negative Eigenvalue）355

11.2.4 局部塑性变形过大355

11.2.5 接触的过盈量太大355

11.2.6 过多次迭代尝试（Too Many Attempts）356

11.2.7 时间增量步达到下限356

11.2.8 环境参数standard_memory设置得太小356

11.2.9 环境参数standard_memory设置得过大357

11.3 LOG文件中的错误信息357

11.3.1 环境参数pre_memory设置得过大357

11.3.2 用户子程序（user subroutine）出现错误358

11.3.3 ABAQUS本身的缺陷（bug）358

11.4 ABAQUS/CAE中的错误信息和警告信息359

11.4.1 不支持INP文件中的关键词359

11.4.2 不能为非独立实体设置网格参数360

11.5 本章小结361

附录362

附录A 中文索引362

附录B 英文索引373

附录C 本书实例中用到的单元类型384

附录D 本书实例中用到的关键词（keyword）386

附录E 本书实例中用到的ABAQUS/CAE功能388

参考文献394