ABAQUS有限元分析常见问题与解答

　　《ABAQUS有限元分析常见问题与解答》由ABAQUS亚太区总经理简光析博士倾情作序。
　　解答ABAQUS使用过程中经常出现的疑难问题，突破重要的知识点，介绍关键的建模分析技巧。
　　以问答的形式，展现给读者分析问题、查找错误原因、尝试解决办法的具体过程，教会读者如何举一反三，帮助读者自己解决问题的能力。
　　参考了SIMWE仿真科技论坛ABAQUS版中的大量提问帖，使得《ABAQUS有限元分析常见问题与解答》内容更具针对性，更能反映ABAQUS用户常见的问题。
　　内容从实际应用出发，文字通俗易懂，深入浅出，读者不需要具备很深的理论知识，即可轻松地掌握ABAQUS的分析技巧。
　　随书光盘给出了重要实例的CAE模型文件、INP文件和ODB文件，以方便读者学习。

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　　本书以问答的形式，详细介绍了使用ABAQUS建模分析过程中的各种常见问题，并以实例的形式教给读者如何分析问题、查找错误原因和尝试解决办法，帮助读者提高解决问题的能力。
　　本书分为两篇：第1篇为基础篇，依次介绍ABAQUS/CAE各个功能模块中的常见问题及解决方法；第2篇为提高篇，介绍了几何非线性分析、接触分析和弹塑性分析等复杂问题的分析技巧，在一些典型实例中同时给出了错误的模型文件和正确的模型文件，帮助读者学习查找错误和修改模型的方法。书中内容从实际应用出发，文字通俗易懂，深入浅出，读者不需要具备很深的理论知识，即可轻松地掌握ABAQUS的分析技巧。
　　本书主要面向ABAQUS软件的初级和中级用户，对于高级用户也有一定的参考价值。

序
前言
第0章 导言：路漫漫其修远兮，吾将上下而求索
0.1 数值仿真在产品研发中的作用
O.2 工程实际中的有限元分析
0.3 ABAQUS的学习方法
O.4 查找解决模型问题的基本方法
O.5 心愿

第1篇 基础篇
第1章 关于ABAQUS基本知识的常见问题
1.1 ABAQUS的基本约定
1.1.1 自由度的定义
1.1.2 选取各个量的单位
1.1.3 ABAQUS中的时间
1.1.4 ABAQUS中的重要物理常数
1.1.5 ABAQUS中的坐标系
1.2 ABAQUS中的文件类型及功能

1.3 ABAQUS的帮助文档
1.3.1 在帮助文档中查找信息
1.3.2 在ABAQUS／CAE中使用帮助功能
1.4 更改工作路径
1.5 ABAQUS的常用：DOS命令

1.6 设置ABAQUS的环境文件
1.6.1 磁盘空间不足
1.6.2 设置内存参数
1.7 影响分析时间的因素
1.8 ABAQUS6.7 新增功能
1.9 ABAQUS和其他有限元软件的比较
1.10 本章小结

第2章 关于ABAQUS／CAE操作界面的常见问题
2.1 用鼠标选取对象
2.2 Tools菜单下的常用工具
2.2.1 参考点
2.2.2 面
2.2.3 集合
2.2.4 基准
2.2.5 定制界面
2.3 本章小结

第3章 Part功能模块中的常见问题
3.1 创建、导入和修补部件
3.1.1 创建部件
3.1.2 导入和导出几何模型
3.1.3 修补几何部件
3.2 特征之间的相互关系

3.3 刚体和显示体
3.3.1 刚体部件的定义
3.3.2 刚体部件、刚体约束和显示体约束
3.4 建模实例
3.5 经验总结
3.6 本章小结

第4章 Property功能模块中的常见问题
4.1 超弹性材料
4.2 梁截面形状、截面属性和梁横截面方位
4.2.1 梁截面形状
4.2.2 截面属性
4.2.3 梁横截面方位
4.3 材料属性
4.4 本章小结

第5章 Assembly功能模块中的常见问题
5.1 基本概念
5.1.1 模型、装配件、部件实体与部件
5.1.2 部件实体与部件的区别与联系
5.1.3 非独立部件实体与独立部件实体的区别与联系

5.2 部件实体的定位方法
5.2.1 几种定位约束的区别
5.2.2 Instance菜单与Constraint菜单的区别
5.2.3 将定位约束转换为绝对位置
5.2.4 不同功能模块中的约束
5.3 对多个部件实体进行布尔操作
5.4 建模思路
5.5 本章小结

第6章 Step功能模块中的常见问题
6.1 四组重要概念
6.1.1 初始分析步与后续分析步
6.1.2 一般分析步与线性摄动分析步
6.1.3 分析步、增量步与迭代
6.1.4 场变量输出与历史变量输出

6.2 两个特殊设置
6.2.1 几何非线性开关的设置
6.2.2 自适应技术
6.3 分析步替换
6.4 经验总结
6.5 本章小结

第7章 Interaction功能模块中的常见问题
7.1 Interaction功能模块中的约束
7.1.1 绑定接触与绑定约束
7.1.2 运动耦合约束和分布耦合约束
7.1.3 耦合约束和方程约束
7.1.4 焊接和铰接
7.2 接触和约束的自动检测
7.3 弹簧、点质量和转动惯量
7.4 本章小结

第8章 Load功能模块中的常见问题
8.1 幅值曲线
8.1.1 默认的线性过渡幅值曲线
8.1.2 ‘表格型幅值曲线
8.1.3 等间距型幅值曲线
8.1.4 周期型幅值曲线

8.2 载荷
8.2.1 集中载荷和弯矩载荷
8.2.2 线载荷
8.2.3 面载荷与压力载荷
8.2.4 重力载荷与体载荷
8.3 边界条件

8.4 预定义场
8.4.1 速度和角速度预定义场
8.4.2 平衡初始地应力
8.5 本章小结

第9章 Mesh功能模块中的常见问题
9.1 单元类型
9.1.1 单元类型的表示方法
9.1.2 完全积分与减缩积分单元
9.1.3 非协调单元
9.1.4 杂交单元

9.2 沙漏模式、剪切闭锁和体积闭锁
9.2.1 沙漏模式
9.2.2 剪切闭锁和体积闭锁
9.3 关于单元类型的常见问题

9.4 划分网格
9.4.1 网格划分技术
9.4.2 网格种子工具
9.4.3 网格划分失败的原因和解决方法
9.4.4 网格编辑工具

9.5 虚拟拓扑
9.5.1 虚拟拓扑的基本概念
9.5.2 虚拟拓扑工具和几何修补工具的比较

9.6 单元网格的常见错误信息和警告信息
9.6.1 网格质量问题
9.6.2 调整从面节点坐标造成的单元异常
9.6.3 节点编号顺序错误
9.6.4 分析过程中出现单元扭曲
9.7 本章小结

第10章 Job功能模块中的常见问题
10.1 监控分析作业的运行状态
10.2 查看分析诊断信息
10.3 数值精度
10.4 本章小结

第11章 Visualization功能模块中的常见问题
11.1 输出图片和动画
11.1.1 输出图片
11.1.2 输出动画

11.2 显示分析结果
11.2.1 变形缩放系数
11.2.2 显示局部坐标系下的结果
11.2.3 多种图形叠加显示
11.2.4 同时显示多个视图

11.3 绘制x-Y图
11.4 应力、应变和力的分析结果
11.4.1 壳单元的应力结果
11.4.2 力的分析结果
11.5 本章小结

第12章 Sketch功能模块中的常见问题
12.1 通过绘制草图创建部件
12.2 将AuwCAD图形导入ABAQUS／CAE
12.3 改变坐标的显示精度
12.4 恢复视图的初始状态
12.5 设置草图的整体尺寸
12.6 草图中的各种约束
12.7 本章小结

第2篇 提高篇
第13章 关于INP文件的常见问题
13.1 INP文件的结构和输入格式
13.1.1 INP文件的结构
13.1.2 INF’文件的输入规则
13.1.3 引用外部文件的方法

13.2 将INP文件导入ABAQUS／CAE
13.3 将INP文件提交分析
13.4 在：[NP文件中定义输出
13.4.1 将分析结果输出到DAT’文件
13.4.2 将分析结果输出到ODB文件
13.4.3 将分析结果输出到FIL文件和SEL文件
13.4.4 输出单元刚度矩阵和质量矩阵

13.5 在ABAQUS／CAE中生成INP文件
13.5.1 生成INP文件时的关键词冲突
13.5.2 如何生成不包含部件和装配件的INP文件
13.6 经验总结
13.7 本章小结

第14章 多步骤分析中的常见问题
14.1 重启动分析
14.1.1 重启动分析的使用场合
14.1.2 利用INP文件实现重启动分析
14.1.3 在ABAQUS／CAE中设置重启动数据的输出请求
14.1.4 在ABAQUS／CAE中运行重启动分析的方法
14.1.5 在A.BAQUS／CAE中运行重启动分析的实例
14.1.6 合并基础模型和重启动模型的ODB文件

14.2 在分析过程之间传递数据
14.2.1 在分析过程之间传递数据的优点
14.2.2 在分析过程之间传递数据的操作步骤
14.2.3 数据传递应该注意的问题
14.2.4 数据传递与重启动分析的比较
14.3 本章小结

第15章 非线性分析中的常见问题
15.1 线性分析与非线性分析
15.2 ABAQUS／Standard和ABAQUS／Explic的比较
15.3 ABAQUS／Standard的非线性分析
15.4 ABAQUS／Explicit的非线性分析
15.4.1 ABAQUS／Explicit求解非线性问题的方法
15.4.2 ABAQUS／Explicit分析的增量步长
15.4.3 ABAQUS／Explicit分析中的阻尼
15.4.4 ABAQUS／Explicit分析中的边界条件和载荷
15.4.5 金属塑性成形和准静态分析
15.4.6 ABAQUS／Explicit分析的应力结果
15.5 本章小结

第16章 接触分析中的常见问题
16.1 接触分析的基本概念
16.1.1 点对面离散与面对面离散
16.1.2 有限滑动和小滑动
16.1.3 输出接触力
16.1.4 ABAQus／standard与ABAQus／Explicit的接触分析
16.1.5 严重不连续迭代与平衡迭代

16.2 ABAQuS／Standard接触分析中的警告信息
16.2.1 数值奇异
16.2.2 零主元
16.2.3 过约束
16.2.4 负特征值

16.3 ABAQus／standard接触分析综合实例
16.3.1 接触分析综合实例1
16.3.2 接触分析综合实例2
16.4 本章小结

第17章 弹塑性分析中的常见问题
17.1 关于弹塑性的基本知识
17.2 定义塑性材料参数
17.2.1 根据材料试验数据计算应力和应变
17.2.2 输入塑性材料数据
17.2.3 材料的失效和破坏
17.2.4 将塑性材料数据绘制为x·Y图
17.3 弹塑性分析的网格和单元
17.4 弹塑性分析不收敛时的解决方法
17.5 弹塑性分析的后处理
17.6 本章小结

第18章 常见的错误信息和警告信息
18.1 正常的提示信息
18.1.1 DAT文件中的正常提示信息
18.1.2 MsG文件中的正常提示信息

18.2 LOG文件中的错误信息
18.2.1 错误代码
18.2.2 分析过程中的临时文件

18.3 ABAQuS／CAE中的错误信息
18.3.1 数据无法释放
18.3.2 显卡和硬件加速
18.3.3 ABAQus版本
18.3.4 环境文件
18.4 安装和运行ABAQuS
18.5.本章小结
附录 仿真科技论坛简介
参考文献

　　CAE（计算机辅助工程）是一门复杂的工程科学，涉及仿真技术、软件、产品设计和力学等众多领域。世界上几大CAE公司各自以其独到的技术占领着相应的市场。ABAQUS拥有世界上最大的非线性力学用户群，是国际上最先进的大型通用非线性有限元分析软件，在技术、品质以及可靠性等方面具有非常卓越的声誉。对于工程中的各种线性和非线性问题，ABAQUS都能够提供完美的解决方案，并能不断地吸取最新的分析理论和计算机技术，领导着全世界非线性有限元技术的发展。
　　CAE的发展是工程学技术进步和商业运作要求的共同产物，其重要性在于提高产品设计的准确度和精度，并大幅度地提高产品的开发效率。竞争在各个制造领域无处不在，为了比竞争对手更早地推出新品，就需要尽可能地缩短产品的研发周期。以汽车行业为例，原来汽车制造商设计一款新车需要四到五年，现在一般企业的汽车设计大概只用两年到两年半的时间，而日本和韩国汽车厂新车的研发周期普遍是两年以下，其重要原因之一就是他们在真正的原型试验之前大量地采用CAE仿真技术。过去推出一款新车需要建立20个实物原型，现在只需建1个实物原型，其余19个都使用CAE虚拟仿真来完成。这样实物试验可以一次达标，从而大大缩短了设计研发周期。
　　中国CAE用户的需求和世界其他发达国家的用户是相似的，同样迫切需要缩短产品上市前的研发生产周期，降低生产成本，为消费者提供质量最好的产品。中国30年来的发展速度在世界上是独一无二的，这里已经是世界的制造中心，而且正在逐渐变成设计中心、研发中心以及各种优秀品牌的成长中心。中国不仅仅是在追赶世界前进的步伐，而且是在完成自我实现，在按照自己的模式不断地发展壮大。
　　在未来的几年内，中国的制造业将会发展到一个更高的层次，这不单单体现在对先进设备的需求上，更重要的是中国本土的技术升级和自主品牌的成长都会达到一个空前的高度。这个过程中需要有一大批顶尖的研发人员，借助于最先进的研发工具，来创造具有自主知识产权的技术。
　　ABAQUS一方面坚持在CAE高端领域的发展，通过不断地投入来保持自已软件的高度，另一方面也非常注重对软件产品的应用普及工作，将其高端的产品推广出去，让更多的CAE技术人员能够了解、掌握乃至深入理解这一优秀的有限元分析软件。新版ABAQUSCAE的界面更加人性化，操作更加方便。近年来，ABAQUS不断地加强在中国的技术培训力度，陆续推出了不同级别的培训书籍。
　　本书作者之一石亦平博士于2006年出版的《ABAQUS有限元分析实例详解》一书（以下简称《实例详解》），在众多的ABAQUS教材中脱颖而出，以其深入浅出的讲解和详尽的实例解析深受读者的好评，成为ABAQUS用户的必读教材之一。
　　两年后，石亦平博士与曹金凤博士合作推出了这本《ABAQUS有限元分析常见问题解答》（以下简称《常见问题解答》），挑选了ABAQUS用户最经常遇到的几百个疑难问题，逐个给出了准确、全面的解答。书中展示了作者在长期使用ABAQUS过程中所积累的丰富经验，介绍了大量的建模分析技巧和查找解决模型问题的重要方法。
　　《常见问题解答》这种答疑解惑的方式，在同类有限元软件类书籍中是不多见的，可谓匠心独具。在某种程度上，这种教授方式要比通常的ABAQUS知识讲授能够带给读者更大的收获。在大学的课堂中有三个重要的教学环节：基本知识的讲授、习题练习和答疑，三者互为补充，缺一不可。《常见问题解答》和《实例详解》互为姊妹篇，基本覆盖了上述三个教学环节，形成了一个比较完整的ABAQUS教学体系。读者在认真学习了这两本书后，基本可以独立完成具有一定难度的复杂模型，并能够掌握使用ABAQUS进行有限元分析的重要方法和技巧。
　　本书的出版必将推动ABAQUS软件在中国地区的普及和发展。ABAQUS立志于在3～5年内成为中国最大的CAE厂商，帮助中国拥有像欧美一样庞大的CAE工程师队伍，让各个工程领域的中国企业广泛使用先进的虚拟研发工具。这将是一项伟大的事业，需要我们每一位CAE专家、学者和工程技术人员的努力，让我们大家共勉。