ABAQUS是一套功能強(qiáng)大的工程模擬的有限元軟件,其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問題。ABAQUS包括一個(gè)豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫。并擁有各種類型的材料模型庫,可以模擬典型工程材料的性能,其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質(zhì)材料,作為通用的模擬工具,ABAQUS除了能解決大量結(jié)構(gòu)(應(yīng)力/位移)問題,還可以模擬其他工程領(lǐng)域的許多問題,例如熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴(kuò)散、熱電耦合分析、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析(流體滲透/應(yīng)力耦合分析)及壓電介質(zhì)分析。
ABAQUS/?ba:kjus/有兩個(gè)主求解器模塊—ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit。ABAQUS還包含一個(gè)全面支持求解器的圖形用戶界面,即人機(jī)交互前后處理模塊—ABAQUS/CAE。ABAQUS對某些特殊問題還提供了專用模塊來加以解決。
ABAQUS被廣泛地認(rèn)為是功能最強(qiáng)的有限元軟件,可以分析復(fù)雜的固體力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng),特別是能夠駕馭非常龐大復(fù)雜的問題和模擬高度非線性問題。ABAQUS不但可以做單一零件的力學(xué)和多物理場的分析,同時(shí)還可以做系統(tǒng)級的分析和研究。ABAQUS的系統(tǒng)級分析的特點(diǎn)相對于其他的分析軟件來說是獨(dú)一無二的。由于ABAQUS優(yōu)秀的分析能力和模擬復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性使得ABAQUS被各國的工業(yè)和研究中所廣泛的采用。ABAQUS產(chǎn)品在大量的高科技產(chǎn)品研究中都發(fā)揮著巨大的作用。
金屬塑性,符合Mises屈服準(zhǔn)則的各向同性和遵循Hill準(zhǔn)則的各向異性塑性模型
鑄鐵塑性,拉伸為Rankine屈服準(zhǔn)則,壓縮為Mises屈服準(zhǔn)則
蠕變,考慮時(shí)間硬化和應(yīng)變硬化定律的各向同性和各向異性蠕變模型
擴(kuò)展的Druker-Prager模型,適合于沙土等粒狀材料的不相關(guān)流動(dòng)的模擬
Capped Drucker-Prager模型,適合于地質(zhì)、隧道挖掘等領(lǐng)域
Cam-Clay模型,適合于粘土類土壤材料的模擬
Mohr-Coulomb模型,這種模型與Capped Druker-Prager模型類似,但可以考慮不光滑小表面情況
泡沫材料模型,可以模擬高度擠壓材料,可應(yīng)用于消費(fèi)品包裝、及車輛安全裝置等領(lǐng)域混凝土材料模型,這種模型包含了混凝土彈塑性破壞理論滲透性材料模型,提供了依賴于孔隙比率、飽和度和流速的各向同性和各向異性材料的滲透性模型。
其它材料特性:
包括密度、熱膨脹特性、熱傳導(dǎo)率和導(dǎo)電率、比熱、壓電特性、阻尼以及用戶自定義材料特性等
單元庫:ABAQUS包括內(nèi)容豐富的單元庫,單元種類多達(dá)562種。它們可以分為8個(gè)大類,稱為單元族,包括:
—實(shí)體單元
—?dú)卧?/p>
—薄膜單元
—梁單元
—桿單元
—?jiǎng)傮w元
—連接元
—無限元還包括其中針對特殊問題構(gòu)建的特種單元如針對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或輪胎結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)筋單元(*Rebar)、針對海洋工程結(jié)構(gòu)的土壤/管柱連接單元(*Pipe-Soil)和錨鏈單元(*Drag Chain),還有專門的墊圈單元和空氣單元等特殊的單元等,這些單元對解決各行業(yè)領(lǐng)域的具體問題非常有效。
另外,用戶還可以通過用戶子程序自定義單元種類。
對ABAQUS進(jìn)行二次開發(fā)也極為方便,ABAQUS支持FORTRAN或VC++來二次開發(fā)。
載荷、約束及連接:
載荷
載荷包括均勻體力、不均勻體力、均勻壓力、不均勻壓力、靜水壓力、旋轉(zhuǎn)加速度、離心載荷、彈性基礎(chǔ),伴隨力效應(yīng),集中力和彎矩,溫度和其他場變量,速度和加速度等。
約束
除常規(guī)的約束外,還提供線性和非線性的多點(diǎn)約束(MPC),包括剛性鏈、剛性梁、殼體/固體連接、循環(huán)對稱約束和運(yùn)動(dòng)耦合等。連接強(qiáng)大的接觸對定義與分析功能為管接頭接觸密封分析,鉸鏈連接分析,殼體密封分析等帶來極大的便利。
ABAQUS軟件與ANSYS軟件的對比分析
1.在世界范圍內(nèi)的知名度:
兩種軟件同為國際知名的有限元分析軟件,在世界范圍內(nèi)具有各自廣泛的用戶群。ANSYS軟件在致力于線性分析的用戶中具有很好的聲譽(yù),它在計(jì)算機(jī)資源的利用,用戶界面開發(fā)等方面也做出了較大的貢獻(xiàn)。ABAQUS軟件則致力于更復(fù)雜和深入的工程問題,其強(qiáng)大的非線性分析功能在設(shè)計(jì)和研究的高端用戶群中得到了廣泛的認(rèn)可。
由于ANSYS產(chǎn)品進(jìn)入中國市場早于ABAQUS,并且在五年前ANSYS的界面是當(dāng)時(shí)最好的界面之一,所以在中國,ANSYS軟件在用戶數(shù)量和市場推廣度方面要高于ABAQUS。但隨著ABAQUS北京辦事處的成立,ABAQUS軟件的用戶數(shù)目和市場占有率正在大幅度和穩(wěn)步提高,并可望在今后的幾年內(nèi)趕上和超過ANSYS。
2.應(yīng)用領(lǐng)域:
ANSYS軟件注重應(yīng)用領(lǐng)域的拓展,覆蓋流體、電磁場和多物理場耦合等十分廣泛的研究領(lǐng)域。ABAQUS則集中于結(jié)構(gòu)力學(xué)和相關(guān)領(lǐng)域研究,致力于解決該領(lǐng)域的深層次實(shí)際問題。
3.性價(jià)比
ANSYS軟件由于價(jià)格政策靈活,具有多種銷售方案,在解決常規(guī)的線性及耦合問題時(shí),具有較好的性價(jià)比。但在實(shí)際工程中,非線性是比線性遠(yuǎn)為普遍的自然現(xiàn)象,線性通常只是非線性的理想化假設(shè)。隨著研究水平的提高和研究問題的深入,非線性問題必然成為工程師和研究人員面臨的課題,并成為制約深入研究和精確設(shè)計(jì)的瓶頸。購買ABAQUS軟件可以很好地解決這些問題,縮短研制周期、減少試驗(yàn)投入,避免重新設(shè)計(jì)。工欲善其事,必先利其器,使用不恰當(dāng)或低檔的分析工具進(jìn)行工作的成本要遠(yuǎn)超過使用合適工具的成本。因此,從綜合效益和長遠(yuǎn)效益而言,ABAQUS軟件的經(jīng)濟(jì)性也是非常突出的。
4.求解器功能
對于常規(guī)的線性問題,兩種軟件都可以較好的解決,在模型規(guī)模限制、計(jì)算流程、計(jì)算時(shí)間等方面都較為接近。
ABAQUS軟件在求解非線性問題時(shí)具有非常明顯的優(yōu)勢。其非線性涵蓋材料非線性、幾何非線性和狀態(tài)非線性等多個(gè)方面。
另外,由于ABAQUS/Standard(通用程序)和ABAQUS/Explicit(顯式積分)同為ABAQUS公司的產(chǎn)品,它們之間的數(shù)據(jù)傳遞非常方便,可以很容易地考慮預(yù)緊力等靜力和動(dòng)力相結(jié)合的計(jì)算情況。
ABAQUS軟件的求解器是智能化的求解器,可以解決其它軟件不收斂的非線性問題,其它軟件也收斂的非線性問題,ABAQUS軟件的計(jì)算收斂速度較快,并更加容易操作和使用。
5.人機(jī)交互界面
ABAQUS/CAE是ABAQUS公司新近開發(fā)的軟件運(yùn)行平臺(tái),他汲取了同類軟件和CAD軟件的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)與ABAQUS求解器軟件緊密結(jié)合。
與其他有限元軟件的界面程序比,ABAQUS/CAE具有以下的特點(diǎn):
l 采用CAD方式建模和可視化視窗系統(tǒng),具有良好的人機(jī)交互特性。
l 強(qiáng)大的模型管理和載荷管理手段,為多任務(wù)、多工況實(shí)際工程問題的建模和仿真提供了方便。
l 鑒于接觸問題在實(shí)際工程中的普遍性,單獨(dú)設(shè)置了連接(interaction)模塊,可以精確地模擬實(shí)際工程中存在的多種接觸問題。
l 采用了參數(shù)化建模方法,為實(shí)際工程結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化,結(jié)構(gòu)修改提供了有力工具。
6.綜合性能對比
綜合起來,ABAQUS軟件具有:
l 更多的單元種類,單元種類達(dá)433種,提供了更多的選擇余地,并更能深入反映細(xì)微的結(jié)構(gòu)現(xiàn)象和現(xiàn)象間的差別。除常規(guī)結(jié)構(gòu)外,可以方便地模擬管道、接頭以及纖維加強(qiáng)結(jié)構(gòu)等實(shí)際結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為
l 更多的材料模型,包括材料的本構(gòu)關(guān)系和失效準(zhǔn)則等,僅橡膠材料模型就達(dá)16種。除常規(guī)的金屬材料外,還可以有效地模擬復(fù)合材料、土壤、塑性材料和高溫蠕變材料等特殊材料
l 更多的接觸和連接類型,可以是硬接觸或軟接觸,也可以是Hertz接觸(小滑動(dòng)接觸)或有限滑動(dòng)接觸,還可以雙面接觸或自接觸。接觸面還可以考慮摩擦和阻尼的情況。上述選擇提供了方便地模擬密封,擠壓,鉸連接等工程實(shí)際結(jié)構(gòu)的手段。
l ABAQUS的疲勞和斷裂分析功能,概括了多種斷裂失效準(zhǔn)則,對分析斷裂力學(xué)和裂紋擴(kuò)展問題非常有效。
7.網(wǎng)上學(xué)習(xí)途徑
網(wǎng)上人數(shù)比較多的論壇是百思論壇和機(jī)械論壇里面的ABAQUS區(qū),SIMWE社區(qū)越來越成為abaqus學(xué)習(xí)的主流論壇,而CAE學(xué)術(shù)網(wǎng)是設(shè)立ABAQUS版塊和類別最多的論壇。
Abaqus 6.13
2013年7月,Abaqus6.13發(fā)布了。Abaqus 6.13秉承SIMULIA公司的戰(zhàn)略承諾,提供了高質(zhì)量的真實(shí)仿真解決方案,其中包括許多新功能以及超過100個(gè)基于客戶需求的改進(jìn)。SIMULIA的客戶遍及各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域,包括航空航天、汽車、消費(fèi)品包裝、能源以及生命科學(xué)。他們使用Abaqus產(chǎn)品探究各種產(chǎn)品和材料的真實(shí)物理行為,以提高產(chǎn)品的性能、可靠性以及安全性,同時(shí)減少研發(fā)時(shí)間和費(fèi)用。
Abaqus 6.13的主要特點(diǎn):
從Abaqus/CAE問世,都必須在一個(gè)模型的組裝層級之下建立組成件,然而6.13版其中一項(xiàng)重大突破即為可將外部模型的組成件,匯入主模型內(nèi),與原先的組成件一起裝配。對于分工處理一個(gè)零件數(shù)量龐大的模型來說,特別有用,因?yàn)楸粎R入的組成件,其原本的材料、截面以及元素都保存下來,無須重新設(shè)定。而且匯入的次數(shù)不限。
幾何件從外部軟件匯入時(shí),新增保留Step文件中各零件名稱之功能;鏈接匯入接口更新,支持CATIAV5R22。首度現(xiàn)身于6.12版的網(wǎng)格轉(zhuǎn)成幾何功能,6.13版更新增縫合以及面貼合的容許范圍,強(qiáng)化對粗網(wǎng)格零件之元素面選取能力。
新增復(fù)制網(wǎng)格圖樣的工具,可將一個(gè)面的薄殼或2D網(wǎng)格圖樣復(fù)制到另一個(gè)面。使用者可選取一個(gè)或是多個(gè)循環(huán)上的點(diǎn),藉此定義網(wǎng)格映像,而來源與目標(biāo)的幾何形狀可以不同,但必須拓樸近似,來源的網(wǎng)格可是原生網(wǎng)格或獨(dú)立網(wǎng)格。復(fù)制的動(dòng)作可用于組裝層級之下,組成件之間。另外,搭配Bottom-up以及四面體的技術(shù),得到更服貼的網(wǎng)格。
后處理的部分,新增同步操作Viewport的對象,包含視角旋轉(zhuǎn)中心、Viewport Annotation的設(shè)定以及View Cut,讓使用者在同步操作時(shí),更快速也更方便。Session的儲(chǔ)存對象家族有了新成員,可在前后處理,將顏色標(biāo)記的設(shè)定儲(chǔ)存入Session,供日后使用。在后處理接口中,支持顯示更多的邊界條件。對于復(fù)材截面的后處理顯示,過去只能檢視單層方向,6.13版可支持顯示元素方向。
沖壓成型應(yīng)用
1.模擬加工過程中的成本節(jié)約加工成形技術(shù)是制造工業(yè)中的一種重要的技術(shù)。
當(dāng)前,制造行業(yè)加工工藝正朝著高技術(shù)的方向發(fā)展,越來越多的公司在產(chǎn)品研發(fā)和制造過程中開始注重仿真技術(shù)的應(yīng) 用。
采用ABAQUS進(jìn)行仿真模擬的目的是節(jié)約開發(fā)成本、加快研發(fā)速度和提高產(chǎn)品質(zhì)量。ABAQUS可以針對不同操作系統(tǒng)(如Unix,Linux和Windows等)進(jìn)行單機(jī)或多機(jī)并行運(yùn)算,節(jié)省更多運(yùn)算時(shí)間。
下面以ABAQUS某汽車用戶的車門設(shè)計(jì)為例,說明ABAQUS在沖壓成型有限元模擬中的應(yīng)用。
某型號(hào)汽車車門的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程其中主要設(shè)計(jì)及加工成本如下:
1.軟質(zhì)模具的設(shè)計(jì)和加工成本為20萬美元;
2.初期生產(chǎn)并修改模具的周期一般不低于12周;
3.硬質(zhì)模具的設(shè)計(jì)修改和加工成本為75萬美元;
4.最后產(chǎn)品試生產(chǎn)、模具方案的定型、修正生產(chǎn)流程直至正式生產(chǎn)的周期一般為8~9個(gè)月。
其中,硬質(zhì)模具的設(shè)計(jì)費(fèi)用包含在前期軟質(zhì)模具設(shè)計(jì)費(fèi)用之中,后期只計(jì)算修改模具設(shè)計(jì)的費(fèi)用。
采用ABAQUS進(jìn)行數(shù)字仿真之后。
修改設(shè)計(jì)流程之后,主要設(shè)計(jì)和加工成本如下:
1.軟質(zhì)模具的設(shè)計(jì)和加工成本為10萬美元;
2.初期生產(chǎn)并修改模具的周期縮短為4周;
3.硬質(zhì)模具的設(shè)計(jì)修改和加工成本為25萬美元;
4.最后產(chǎn)品試生產(chǎn)、模具方案的定型、試生產(chǎn)、修正生產(chǎn)流程直至正式生產(chǎn)的周期一般為3.5~4個(gè)月。
經(jīng)過以上計(jì)算可以明確看出,僅車門的設(shè)計(jì)費(fèi)用就節(jié)約了2/3,而設(shè)計(jì)周期則縮短為原來的1/3。
1.模擬加工成形過程中的難點(diǎn)
加工成形過程的數(shù)值模擬受到材料非線性、幾何非線性和邊界非線性的綜合影響,直接計(jì)算的難度非常大。從力學(xué)本質(zhì)來看,很多的成形過程可以簡化為準(zhǔn)靜態(tài)過程,對該過程的有限元模擬通常有兩種方法:靜力隱式方法和動(dòng)力顯式方法。根據(jù)動(dòng)力松弛法的原理,動(dòng)力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)解和靜力解是一致的。所以本文所涉及的算例均采用顯式動(dòng)力學(xué)的方法,即使用ABAQUS/EXPLICIT求解器模塊,對不同的加工成形過程進(jìn)行模擬。
算例表明,ABAQUS在處理加工成形中可以得到令人滿意的結(jié)果。
1.實(shí)際應(yīng)用
2.1.普通油箱的沖壓成形本實(shí)例模擬油箱的沖壓成型過程??紤]到在沖壓成型過程中,油箱結(jié)構(gòu)的對稱性,本文通過模擬圖3左下所示的結(jié)構(gòu),對其進(jìn)行模擬分析,達(dá)到分析整個(gè)油箱成型的目的。首先,通過ABAQUS/CAE完成成形的全過程,模擬結(jié)果跟實(shí)際生產(chǎn)過程相吻合。
3.2.鈦合金板材的沖壓成型ABAQUS模擬過程
4.3.蒙拉成形蒙拉成型的ABAQUS模擬。
5.4.橡皮囊成形及鈑金成形
6.5.彎管成形彎管成形
7.6.圓錐管成形圓錐管
8.結(jié)論
以上實(shí)例的模擬都是在ABAQUS平臺(tái)下進(jìn)行的。結(jié)果表明,采用ABAQUS處理加工成型過程中所涉及到的 非線性力學(xué)問題,能夠得到比較令人滿意的結(jié)果。此外,ABAQUS還提供了種類豐富的用戶子程序接口,用戶可以根據(jù)需要編寫特殊的本構(gòu)關(guān)系曲線、復(fù)雜的載荷和邊界條件以及靈活多樣的用戶單元等,這些功能在研究領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域中都取得了廣泛地應(yīng)用。
是功能最強(qiáng)的非線性分析軟件,可應(yīng)用在以下領(lǐng)域:建筑、勘查、地質(zhì)、水利、交通、電力、測繪、國土、環(huán)境、林業(yè)等方面。
不論是你想深入了解一個(gè)復(fù)雜產(chǎn)品的細(xì)節(jié)行為,進(jìn)行設(shè)計(jì)更新,理解新材料的力學(xué)行為,還是模擬制造工藝過程,Abaqus有限元產(chǎn)品都能提供最全面靈活的解決方案去完成上述任務(wù)。Abaqus產(chǎn)品提供高精度、可靠、高效的解決方案,用于求解非線性問題、大規(guī)模線性動(dòng)力學(xué)應(yīng)用以及常規(guī)的仿真。Abaqus產(chǎn)品集成顯式和隱式求解器,這使得用戶可以在后續(xù)的分析中直接使用上一個(gè)仿真分析的結(jié)果,用于考慮歷史加載的影響,例如加工制造。用戶自定義功能,用戶界面的定制,這些靈活的手段可以更好地加入用戶的想法,使得用戶有更多的選擇以減少分析時(shí)間。
Abaqus有限元產(chǎn)品采用最新的高性能并行計(jì)算環(huán)境,允許用戶的模型盡可能的復(fù)雜,而不用擔(dān)心計(jì)算能力的限制。這樣可以使得用戶最少的簡化模型,從而增加了結(jié)果的真實(shí)性,也減少了反復(fù)修改模型的時(shí)間。很多合作伙伴的產(chǎn)品都由于Abaqus產(chǎn)品強(qiáng)大的功能而將其內(nèi)置或定制專用界面。使用全球最完整強(qiáng)大的有限元產(chǎn)品,去探索產(chǎn)品的真實(shí)行為并加速創(chuàng)新吧。
Abaqus有限元建模、后處理以及過程自動(dòng)化的完整解決方案
使用Abaqus/CAE用戶可以快速高效地創(chuàng)建、修改、監(jiān)控、診斷以及可視化Abaqus分析過程。Abaqus/CAE用戶界面將建模、分析、任務(wù)管理和結(jié)果可視化功能集成為一個(gè)統(tǒng)一、易于操作環(huán)境之下,不論對于初學(xué)者還是有經(jīng)驗(yàn)的用戶,都非常易學(xué)和高效。Abaqus/CAE支持類似CAD一樣的交互式功能,例如基于特征、參數(shù)化建模、交互式和腳本操作、用戶定制界面等。
在Abaqus/CAE中,用戶可以創(chuàng)建幾何模型,也可以導(dǎo)入CAD模型,或者基于幾何生成網(wǎng)格,而這些網(wǎng)格跟CAD模型不再關(guān)聯(lián)。CATIA V5、SolidWorks和Pro/ENGINEER的交互式接口可以保證CAD和CAE裝配模型的一致性,并且可以快速地進(jìn)行模型更新而不丟失任何用戶定義的分析特征。
Abaqus/CAE開放的用戶定制工具提供了強(qiáng)大的自動(dòng)化分析流程解決方案,這樣仿真專家可以定制驗(yàn)證好的工作流程,將仿真知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)固化到其中。Abaqus/CAE同樣提供強(qiáng)大的后處理定制功能,使得用戶可以讀取和操作任何Abaqus分析的結(jié)果。
Abaqus/Standard適合求解靜態(tài)和低速動(dòng)力學(xué)問題,這些問題通常都對應(yīng)力精度有很高的要求。例如墊片密封問題,輪胎穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)問題,或復(fù)合材料機(jī)翼裂紋擴(kuò)展問題。對于單一問題的模擬,可能需要在時(shí)域和頻域內(nèi)進(jìn)行分析。例如在發(fā)動(dòng)機(jī)分析里,首先需要模擬包含復(fù)雜墊片力學(xué)行為的發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋安裝模擬,接著才是進(jìn)行包含預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析,或是在頻域內(nèi)的包含預(yù)應(yīng)力的聲固耦合振動(dòng)分析。Abaqus/CAE支持Abaqus/Standard求解器的所有常用的前后處理功能。
Abaqus/Standard計(jì)算結(jié)果可以作為初始狀態(tài)用于后續(xù)的Abaqus/Explicit分析。同樣的,Abaqus/Explicit計(jì)算結(jié)果也可以繼續(xù)用于后續(xù)的Abaqus/Standard分析。這種集成的靈活性使得可以將復(fù)雜的問題分解,將適合用隱式方法的分析過程用Abaqus/Standard求解,例如靜力學(xué)、低速動(dòng)力學(xué)或穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)分析;而將適合用顯式方法的用Abaqus/Explicit求解,例如高速、非線性、瞬態(tài)占主導(dǎo)的問題。
發(fā)布的產(chǎn)品
Abaqus/AMS
Abaqus/Standard的附加分析功能允許用戶使用自動(dòng)多級子結(jié)構(gòu)特征值求解器(AMS)去計(jì)算模態(tài)問題。Abaqus/AMS特征值求解器的計(jì)算性能遠(yuǎn)超默認(rèn)的Lanczos求解器,尤其是對于大規(guī)模模型需要提取大量的模態(tài)時(shí)。大量的模型測試表明,對于模態(tài)提取問題,AMS求解器要快10-25倍,這取決于模型的復(fù)雜程度。
Abaqus/Aqua
Abaqus/Aqua是用于海洋工程的一個(gè)附加模塊,可以應(yīng)用于海洋工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域,能夠完成導(dǎo)管架和立管的結(jié)構(gòu)分析,拖管過程模擬計(jì)算以及浮體結(jié)構(gòu)分析計(jì)算;可以計(jì)算結(jié)構(gòu)浮力、風(fēng)載荷以及波流載荷作用下的拖曳力和慣性力等環(huán)境載荷。
Abaqus/Design
Abaqus/Design作為Abaqus/Standard的補(bǔ)充附加模塊,主要用于設(shè)計(jì)靈敏度分析(DSA)。設(shè)計(jì)靈敏度對于理解設(shè)計(jì)空間變化以及預(yù)測設(shè)計(jì)改變的影響都非常有用。設(shè)計(jì)靈敏度可以為再設(shè)計(jì)和基于梯度的優(yōu)化提供基礎(chǔ)。
Abaqus/Foundation
Abaqus/Foundation提供Abaqus/Standard中的線性靜力學(xué)和線性動(dòng)力學(xué)分析功能。當(dāng)Abaqus/Foundation可用時(shí),Abaqus會(huì)自動(dòng)探測分析是否能夠應(yīng)用線性攝動(dòng)分析類型,然后使用Abaqus/Foundation代替Abaqus/Standard進(jìn)行分析,可以有效地節(jié)省license token使用量。
Abaqus/Explicit
Abaqus/Explicit是特別適合于模擬瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)為主的問題的有限元產(chǎn)品,例如電子產(chǎn)品的跌落、汽車碰撞和穿甲侵徹。Abaqus/Explicit能夠高效地求解包括接觸在內(nèi)的非線性問題和許多準(zhǔn)靜態(tài)問題,如金屬的滾壓成型、吸能裝置的低速碰撞。Abaqus/Explicit使用方便,可靠性高,計(jì)算高效。Abaqus/CAE支持Abaqus/Explicit求解器的所有常用的前后處理功能。
Abaqus/Explicit計(jì)算結(jié)果可以作為初始狀態(tài)用于后續(xù)的Abaqus/Standard分析。同樣的,Abaqus/Standard計(jì)算結(jié)果也可以繼續(xù)用于后續(xù)的Abaqus/Explicit分析。這種集成的靈活性使得可以將復(fù)雜的問題分解,將適合于顯式方法的求解的高速、非線性、瞬態(tài)占主導(dǎo)的問題用Abaqus/Explicit求解;而適合與隱式方法的分析過程用Abaqus/Standard求解,例如靜力學(xué)、低速動(dòng)力學(xué)或穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)分析。
Abaqus/CFD
Abaqus/CFD為Abaqus提供了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析功能,Abaqus/CAE支持該求解器的所有的前后處理需求。并行的CFD分析功能可以求解多數(shù)的非線性流體傳熱和流固耦合問題。
Abaqus/CFD可以解決以下不可壓縮流動(dòng)問題:
層流和湍流:內(nèi)流或外流的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)問題,橫跨的雷諾數(shù)范圍可以很大,分析時(shí)幾何可以很復(fù)雜。還可以分析由空間變化的分布體力誘發(fā)的流動(dòng)問題。
熱對流:包括熱傳導(dǎo)和自然對流問題,需要求解能量方程。這類問題包括大范圍普朗特?cái)?shù)的湍流熱傳導(dǎo)。
ALE動(dòng)網(wǎng)格:Abaqus/CFD對運(yùn)動(dòng)方程、熱傳導(dǎo)方程和湍流傳輸方程采用ALE描述進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格分析。動(dòng)網(wǎng)格問題通常包括指定邊界運(yùn)動(dòng),這種邊界條件對于流體流動(dòng)來說相對獨(dú)立,常出現(xiàn)于流體流動(dòng)或流固耦合問題中。
Abaqus附加模塊
Abaqus統(tǒng)一有限元產(chǎn)品允許用戶開發(fā)定制應(yīng)用,并可以將合作伙伴或自主開發(fā)的功能集成到Abaqus中。SIMULIA提供Moldflow、MSC.ADAMS和MADYMO的分析接口。FTSS的碰撞假人模型也可以在碰撞分析和乘員安全分析中使用。Abaqus各地區(qū)辦公室開發(fā)了大量基于Abaqus的定制功能,例如印刷電路板模塊(PWB),纏繞復(fù)合材料模塊,金屬覆蓋成型模塊等。SIMULIA也提供Fe-safe用于模擬疲勞問題。
拓?fù)鋬?yōu)化(ATOM)
Abaqus拓?fù)鋬?yōu)化模塊(ATOM)具有先進(jìn)的非線性結(jié)構(gòu)優(yōu)化功能,為產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和工程師提供滿足結(jié)構(gòu)需求和制造工藝的設(shè)計(jì),同時(shí)提高產(chǎn)品性能、降低產(chǎn)品重量和費(fèi)用。
ATOM能夠使Abaqus用戶對單個(gè)部件或者裝配體進(jìn)行拓?fù)浜屯庑蝺?yōu)化,同時(shí)考慮材料非線性、接觸非線性和幾何非線性的影響。
ATOM的優(yōu)點(diǎn):
縮短設(shè)計(jì)周期
減重從而降低費(fèi)用
通過控制峰值應(yīng)力以提高產(chǎn)品壽命
降低失效率以提高產(chǎn)品質(zhì)量
分析接口
MoldFlow分析接口
該附加模塊可以將MoldFlow注塑分析的結(jié)果導(dǎo)入到Abaqus中,為后續(xù)的分析考慮材料方向和殘余應(yīng)力因素的影響。MoldFlow提供制造過程中部件的力學(xué)和熱力學(xué)材料參數(shù)以及殘余應(yīng)力結(jié)果信息。力學(xué)參數(shù)(包括纖維角度因素的影響)信息由MoldFlow計(jì)算,并以沿部件厚度方向積分點(diǎn)位置處的正交各項(xiàng)異性參數(shù)的方式寫出到接口文件中。
MSC.ADAMS分析接口
MSC.ADAMS分析接口可以讓用戶在采用MSC.ADAMS進(jìn)行多體動(dòng)力學(xué)分析時(shí)使用Abaqus模型的剛度信息。MSC.ADAMS分析接口可以將Abaqus模型的剛度矩陣轉(zhuǎn)換為ADAMS/Flex需要的數(shù)據(jù)格式。
MADYMO聯(lián)合仿真
該附加模塊在Abaqus/Explicit中使用,可以在車輛-乘員碰撞安全模擬中使用Abaqus/Explicit和MADYMO進(jìn)行聯(lián)合仿真。該分析技術(shù)可以直接將Abaqus/Explicit的碰撞分析和MADYMO的乘員分析進(jìn)行耦合。使用Abaqus/Explicit和MADYMO進(jìn)行碰撞安全分析的用戶手冊可以通過AOSS下載。
CAD交互式接口
交互式接口能夠?qū)AD模型傳遞到Abaqus/CAE中。這些功能強(qiáng)大的附加模塊僅需鼠標(biāo)輕輕一點(diǎn),就可將部件或整個(gè)裝配體傳遞到Abaqus/CAE中。用戶可以在CAD軟件中修改幾何模型,使用交互式接口快速更新Abaqus/CAE的有限元模型,而不丟失任何分析特征。這些交互式接口需要在每個(gè)CAD軟件中安裝插件使用,然后在Abaqus/CAE中通過CAD連接工具建立相應(yīng)的連接。
CATIA V5交互式接口
CATIA V5交互式接口可以使用交互式導(dǎo)入將CATIA V5的部件和裝配體傳遞到Abaqus/CAE中。CATIA V5模型中的材料和組定義也可以傳遞到Abaqus/CAE中。除此之外,CATIA V5交互式接口還可以直接導(dǎo)入CATIA V5的.CATPart和.CATProduct格式的模型。
CATIA V5交互式接口有以下幾點(diǎn)功能:
自動(dòng)交互式導(dǎo)入是一個(gè)功能強(qiáng)大的工具,這可以使用戶快速地從CATIA V5中傳遞模型到Abaqus/CAE中,而兩個(gè)軟件需要在同一臺(tái)電腦上同時(shí)運(yùn)行。當(dāng)CAD模型傳遞結(jié)束后,用戶可以繼續(xù)在CATIA V5中修改CAD設(shè)計(jì),然后只需輕點(diǎn)鼠標(biāo)即可將修改后的模型更新到Abaqus/CAE中。同時(shí)用戶在Abaqus/CAE中創(chuàng)建的任何特征,例如分區(qū)、載荷、邊界條件、集合、面等,都會(huì)在導(dǎo)入過程中自動(dòng)重新生成。
CATIA V5交互式接口可以使用戶在Abaqus/CAE中修改CATIA模型中的特征參數(shù),例如孔徑或拉伸長度。修改后的參數(shù)會(huì)更新CATIA和Abaqus/CAE中的模型。
如果CATIA V5和Abaqus/CAE沒有同時(shí)運(yùn)行,或運(yùn)行在不同的電腦上,用戶可以使用手動(dòng)的交互式導(dǎo)入。使用CATIA V5交互式接口插件,用戶可以保存裝配體為.eaf格式。用戶可以可以將.eaf格式的模型導(dǎo)入到Abaqus/CAE中,或者使用此文件更新Abaqus/CAE在現(xiàn)有的模型。另外,手動(dòng)交互式導(dǎo)入可以在不同的Windows平臺(tái)之間運(yùn)行(例如,32位Windows上的CATIA V5建立的CAD模型,可以通過此功能導(dǎo)入到64位Windows上的Abaqus/CAE中)。
直接導(dǎo)入不是交互式導(dǎo)入,因此也不需要使用CATIA V5交互式導(dǎo)入插件。只要將CATIA V5的幾何模型保存為標(biāo)準(zhǔn)的部件或裝配體格式文件,就可以直接導(dǎo)入到Abaqus/CAE中。用戶將不能使用直接導(dǎo)入功能更新Abaqus/CAE現(xiàn)有模型,但是可以使用此功能在32位和64位Windows平臺(tái)之間傳遞幾何模型。交互式導(dǎo)入和直接導(dǎo)入為企業(yè)或供應(yīng)商之間模型從CATIA V5導(dǎo)入到Abaqus/CAE中提供了很大的靈活性。
CATIA V5交互式接口需要Abaqus/CAE 6.8或以上版本,兼容CATIA V5 R18、R19、R20和R21。
Pro/ENGINEER交互式接口
Pro/ENGINEER 交互式接口可以使用交互式導(dǎo)入將Pro/ENGINEER的部件和裝配體傳遞到Abaqus/CAE中。除了交互式導(dǎo)入,Pro/ENGINEER交互式接口也包含了直接導(dǎo)入接口,可以寫出.enf_abq格式的部件和裝配體。.enf_abq格式文件可以接著被導(dǎo)入到Abaqus/CAE中。
Pro/ENGINEER交互式接口可以使用戶在Abaqus/CAE中修改Pro/ENGINEER模型中的特征參數(shù),例如孔徑或拉伸長度。修改后的參數(shù)會(huì)更新Pro/ENGINEER和Abaqus/CAE中的模型。
Pro/ENGINEER交互式接口有以下幾點(diǎn)功能:
自動(dòng)交互式導(dǎo)入是一個(gè)功能強(qiáng)大的工具,這可以使用戶快速地從Pro/ENGINEER中傳遞模型到Abaqus/CAE中,而兩個(gè)軟件需要在同一臺(tái)電腦上同時(shí)運(yùn)行。當(dāng)CAD模型傳遞結(jié)束后,用戶可以繼續(xù)在Pro/ENGINEER中修改CAD設(shè)計(jì),然后只需輕點(diǎn)鼠標(biāo)即可將修改后的模型更新到Abaqus/CAE中。同時(shí)用戶在Abaqus/CAE中創(chuàng)建的任何特征,例如分區(qū)、載荷、邊界條件、集合、面等,都會(huì)在導(dǎo)入過程中自動(dòng)重新生成。
Pro/ENGINEER交互式接口可以使用戶在Abaqus/CAE中修改Pro/ENGINEER模型中的特征參數(shù),例如孔徑或拉伸長度。修改后的參數(shù)會(huì)更新Pro/ENGINEER和Abaqus/CAE中的模型。
如果Pro/ENGINEER和Abaqus/CAE沒有同時(shí)運(yùn)行,或運(yùn)行在不同的電腦上,用戶可以使用手動(dòng)的交互式導(dǎo)入。使用Pro/ENGINEER交互式接口插件,用戶可以保存裝配體為.eaf格式。用戶可以可以將.eaf格式的模型導(dǎo)入到Abaqus/CAE中,或者使用此文件更新Abaqus/CAE在現(xiàn)有的模型。另外,手動(dòng)交互式導(dǎo)入可以在不同的操作系統(tǒng)平臺(tái)之間運(yùn)行(例如, Windows上的Pro/ENGINEER建立的CAD模型,可以通過此功能導(dǎo)入到Linux上的Abaqus/CAE中)。
直接導(dǎo)入接口使用單個(gè)文件將Pro/ENGINEER的幾何模型導(dǎo)入到Abaqus/CAE中,而不是交互式導(dǎo)入。使用Pro/ENGINEER 交互式插件,用戶可以保存.enf_abq格式文件。用戶可以使用這種文件格式將幾何模型隨后導(dǎo)入到Abaqus/CAE中。但是用戶不能使用直接導(dǎo)入接口更新Abaqus/CAE中現(xiàn)有的模型,而且不能在不同平臺(tái)之間傳遞幾何模型。交互式導(dǎo)入和直接導(dǎo)入為企業(yè)或供應(yīng)商之間模型從Pro/ENGINEER導(dǎo)入到Abaqus/CAE中提供了很大的靈活性。
Pro/ENGINEER交互式接口需要Abaqus/CAE 6.8及以上版本。
SolidWorks交互式接口
SolidWorks交互式接口可以輕松地將Solidworks中的部件或裝配體導(dǎo)入到Abaqus/CAE中,接著用戶可以修改Solidworks中的幾何模型,該接口自動(dòng)地更新Abaqus/CAE中模型修改且不丟失任何分析特征。當(dāng)用戶在使用Solidworks不斷更改設(shè)計(jì)模型而分析工具是基于Abaqus時(shí),SolidWorks交互式接口就顯得非常有用。
SolidWorks交互式接口有以下幾點(diǎn)功能:
自動(dòng)交互式導(dǎo)入是一個(gè)功能強(qiáng)大的工具,這可以使用戶快速地從SolidWorks中傳遞模型到Abaqus/CAE中,而兩個(gè)軟件需要在同一臺(tái)電腦上同時(shí)運(yùn)行。當(dāng)CAD模型傳遞結(jié)束后,用戶可以繼續(xù)在SolidWorks中修改CAD設(shè)計(jì),然后只需輕點(diǎn)鼠標(biāo)即可將修改后的模型更新到Abaqus/CAE中。同時(shí)用戶在Abaqus/CAE中創(chuàng)建的任何特征,例如分區(qū)、載荷、邊界條件、集合、面等,都會(huì)在導(dǎo)入過程中自動(dòng)重新生成。
當(dāng)SolidWorks和Abaqus/CAE沒有同時(shí)運(yùn)行,或運(yùn)行在不同的電腦上,用戶可以使用手動(dòng)的交互式導(dǎo)入。使用SolidWorks交互式插件,用戶可以保存裝配體為.eaf格式。用戶可以可以將.eaf格式的模型導(dǎo)入到Abaqus/CAE中,或者使用此文件更新Abaqus/CAE在現(xiàn)有的模型。另外,手動(dòng)交互式導(dǎo)入可以在不同的操作系統(tǒng)平臺(tái)之間運(yùn)行(例如,Windows上的SolidWorks建立的CAD模型,可以通過此功能導(dǎo)入到Linux上的Abaqus/CAE中)。
SolidWorks交互式接口需要Abaqus/CAE 6.8EF及以上版本,且SolidWorks為2009 SP1及以上版本。
復(fù)合材料建模模塊(CMA)
基于Abaqus/CAE的復(fù)合材料建模模塊(CMA)具有功能強(qiáng)大的復(fù)合材料仿真能力和先進(jìn)的建模技術(shù),補(bǔ)充和擴(kuò)展了原有Abaqus/CAE中的復(fù)合材料功能,并與Abaqus/CAE完美的融合在一起。
復(fù)合材料建模模塊(CMA)直接將準(zhǔn)確的纖維角度和鋪層厚度傳遞到Abaqus分析中,并且允許快速地查看并修改復(fù)合材料模型。該產(chǎn)品也生成制造數(shù)據(jù)以保證分析模型與最終結(jié)構(gòu)匹配,并與Simulayt公司的其他產(chǎn)品無縫集成。
復(fù)合材料建模模塊的優(yōu)勢:
確保在復(fù)合材料鋪層的制備初始階段工藝上的可制造性,避免由于錯(cuò)誤設(shè)計(jì)而增加成本
通過提高模型的真實(shí)性以及降低模型設(shè)置時(shí)間來實(shí)現(xiàn)快速改進(jìn)設(shè)計(jì)
企業(yè)中復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的分析、設(shè)計(jì)和制造的無縫連接提高整個(gè)研制過程的效率
碰撞假人模型和防護(hù)柵欄模型
碰撞假人和防護(hù)柵欄模型是用戶碰撞和乘員安全分析的附加產(chǎn)品。這些模型在Abaqus/Explicit中使用。以下模型可用:
前碰假人模型:
Hybrid III 5th
Hybrid III 50th
Hybrid III 95th
Hybrid III 5th Ballast
Hybrid III 50th Ballast
Hybrid III 95th Ballast
側(cè)碰假人模型:
SID Iis
SID IIs Floating Rib Guide (FRG)
SID IIs SBL D
EuroSID II
EuroSID II Rib Extension (RE)
World SID 50
后碰假人模型:
BioRID II
防護(hù)柵欄模型:
IIHS側(cè)碰防護(hù)柵欄
EEVC補(bǔ)償前碰 防護(hù)柵欄
NHTSA 側(cè)碰和后碰防護(hù)柵欄
2000高級側(cè)碰防護(hù)柵欄
頭部模型:
EMHF
腿部模型:
FLEX PLI GTR
行人頭部模型:
EEVC行人頭部模型(成年人、青年人、小孩)
CZone
該功能基于Abaqus,為能量耗散復(fù)合材料結(jié)構(gòu)提供先進(jìn)的碰撞分析功能。
CZone是基于Abaqus/Explicit的附加模塊,提供
靜態(tài)應(yīng)力/位移分析:包括線性,材料和幾何非線性,以及結(jié)構(gòu)斷裂分析等
動(dòng)態(tài)分析粘彈性/粘塑性響應(yīng)分析:粘塑性材料結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析
熱傳導(dǎo)分析:傳導(dǎo),輻射和對流的瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)分析
質(zhì)量擴(kuò)散分析:靜水壓力造成的質(zhì)量擴(kuò)散和滲流分析等
耦合分析:熱/力耦合,熱/電耦合,壓/電耦合,流/力耦合,聲/力耦合等
非線性動(dòng)態(tài)應(yīng)力/位移分析:可以模擬各種隨時(shí)間變化的大位移、接觸分析等
瞬態(tài)溫度/位移耦合分析:解決力學(xué)和熱響應(yīng)及其耦合問題
準(zhǔn)靜態(tài)分析:應(yīng)用顯式積分方法求解靜態(tài)和沖壓等準(zhǔn)靜態(tài)問題
退火成型過程分析:可以對材料退火熱處理過程進(jìn)行模擬
海洋工程結(jié)構(gòu)分析:
對海洋工程的特殊載荷如流載荷、浮力、慣性力等進(jìn)行模擬
對海洋工程的特殊結(jié)構(gòu)如錨鏈、管道、電纜等進(jìn)行模擬
對海洋工程的特殊的連接,如土壤/管柱連接、錨鏈/海床摩擦、管道/管道相對滑動(dòng)等進(jìn)行模擬
水下沖擊分析:
對沖擊載荷作用下的水下結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析
柔體多體動(dòng)力學(xué)分析:對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析,并和有限元功能結(jié)合進(jìn)行結(jié)構(gòu)和機(jī)械的耦合分析,并可以考慮機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中的接觸和摩擦
疲勞分析:根據(jù)結(jié)構(gòu)和材料的受載情況統(tǒng)計(jì)進(jìn)行生存力分析和疲勞壽命預(yù)估
設(shè)計(jì)靈敏度分析:對結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析并據(jù)此進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
軟件除具有上述常規(guī)和特殊的分析功能外,在材料模型,單元,載荷、約束及連接等方面也功能強(qiáng)大并各具特點(diǎn):
材料模型:定義了多種材料本構(gòu)關(guān)系及失效準(zhǔn)則模型,包括:
彈性:線彈性,可以定義材料的模量、泊松比等彈性特性
正交各向異性,具有多種典型失效理論,用于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析
多孔結(jié)構(gòu)彈性,用于模擬土壤和可擠壓泡沫的彈性行為
亞彈性,可以考慮應(yīng)變對模量的影響
超彈性,可以模擬橡膠類材料的大應(yīng)變影響
粘彈性,時(shí)域和頻域的粘彈性材料模型