导图社区 ABAQUS_有限元分析_学习资料01
这是一篇关于ABAQUS仿真的思维导图,主要包括一些基础内容包括纲量系统、坐标系、有限元分析流程和应用技巧,第一阶段为入门储备知识,分为必备基础、软件基础、实操技巧三部分。必备基础夯实底层理论,包含有限元核心思想、三大力学公式、四大强度理论、固有频率与高效学习策略;软件基础聚焦软件前置核心知识点,重点梳理纲量系统、坐标系、自由度、标准有限元分析流程四大高频基础内容,解决新手最容易混淆的底层概念;实操技巧汇总日常高频实用操作,涵盖插件转换、显示组调用、中文乱码汉化、模型简化技巧,快速规避入门常见操作难题。第二阶段为仿真完整实操流程,依次拆解建模、画网格、仿真、后处理四大核心步骤。建模板块汇总各类单元表征与积分单元,包含实体、壳、梁、桁架、刚性、质量点单元;网格划分作为仿真精度关键环节衔接单元选型;仿真模块细化分析步 Step、相互作用与接触、边界条件及载荷三大核心设置;后处理完成仿真结果输出闭环。第三阶段为实战落地板块,收纳铰链、凹槽成型、卡扣等典型工程实例,配套接触滑移等高频报错问题解决方案,打通理论到工程实操的完整链路。接下来会陆续发布目录中的其他内容……无论你是零基础自学 ABAQUS、备考力学仿真专业课、整理课堂复习笔记,还是职场工程师梳理仿真工作流程、培训机构制作教学课件、教师整理备课讲义,都能直接套用这套导图模板,省去自行搭建知识体系、整理零散知识点的大量时间,实用性极强。
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这是一篇关于ABAQUS_网格划分的思维导图,涵盖简介、单元库、自由度、单元性质、数学描述和积分、单元输出变量、特殊应用几大核心模块,逻辑层级清晰无冗余。简介板块详细说明桁架单元基础特性:仅承受拉压、无法传递弯矩扭矩,适配桁架钢结构、钢筋混凝土内嵌钢筋建模场景,区分二维 / 三维桁架单元命名规则,拆解几何形态、受力优势、设计优势三大核心特点;单元库板块清晰区分二维、三维线性二次桁架单元类型;自由度模块明确二维、三维桁架节点位移自由度差异;单元性质板块点明截面参数定义核心要求;数学描述板块补充 Standard 显式 / 隐式单元积分算法区别;输出变量板块标注桁架单元应力应变输出规则;特殊应用板块详解 Embedded 嵌入式桁架建模操作流程、交互创建步骤与实体协同仿真实操要点,不管是零基础入门 ABAQUS 有限元分析的学生梳理课堂笔记、备考力学仿真专业课,还是在职 CAE 工程师复盘桁架建模规范、解决钢筋内嵌仿真难题,亦或是培训机构制作教学课件、高校教师整理备课讲义,都能直接套用这份思维导图模板,省去手动梳理知识点、搭建逻辑的大量时间,可视化形式更便于快速记忆、查漏补缺,打通理论知识与仿真实操的壁垒。
这是ABAQUS仿真中关于3D建模的思维导图,主要内容包括:Part,Assembly,Property,构建模型的方法,工具,文件输出。Part 模块详解零件类型、零件复制、草图保存调用等基础操作;Assembly 装配模块重点区分实例与零件差异、从属 / 独立实体、位置约束转换、Merge 与 Cut 合并切割实用技巧,解决装配仿真报错难题;Property 属性模块梳理材料本构、截面、梁截面、材料方向四大属性定义流程;构建模型的方法汇总直接建模、外部模型导入、脚本建模三种主流建模路径;工具板块整理集合与面、显示组、基准工具、选择过滤器等高频辅助工具;文件输出模块重点标注仿真工作中关键文件格式与输出规范。无论你是零基础自学 ABAQUS 三维建模、整理课堂复习笔记、备考力学仿真专业课,还是职场 CAE 工程师梳理标准化建模流程、培训机构制作教学课件、高校教师整理备课讲义,都能直接套用这份导图模板,助力仿真人员快速掌握 ABAQUS 三维建模全流程操作。
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1
必备基础
四大强度理论
三大力学公式
学习策略
有限元思想
固有频率
软件基础
自由度
纲量系统
坐标系
有限元分析流程
技巧
插件转换
技巧_显示组
技巧_中文乱码%汉化
简化
2
建模
画网格
单元表征
实体单元
壳单元
梁单元
桁架单元
刚性单元
质量点和转动惯量单元
积分&单元
仿真
Step
Interaction&contact
BC&Load
后处理
3
实例
Hinge
凹槽成型
卡扣
问题
接触中的震颤情况处理
学习策略
仿真入门
仿真概念
基本理论
打好基础
技术
模型技术
网格技术
求解器
后处理
核心
材料本构
相互作用
进阶技术
技术
线性多工况分析
非线性分析与收敛问题解决
接触和约束
动力学分析
显示动力学
参数优化与拓扑优化
准静态分析
疲劳分析
核心
进阶的网格技术
深入发展
多软件协同应用
Abaqus 相关的二次开发
基于行业的Abaqus应用
ABAQUS_软件基础_自由度
简介
自由度(dof)是在分析中计算的基本变量。对于应力/位移模拟,自由度是在每一节点处的平移。某些单元族,诸如梁和壳单元族,还包括转动的自由度。对于热传导模拟,自由度是在每一节点处的温度,因此,热传导分析要求使用与应力分析不同的单元,因为它们的自由度不同。
自由度顺序约定
自由度顺序约定
关于实体单元自由度的讨论
一、常规实体单元:无旋转自由度
1.基本设定 标准实体单元(如C3D8I、C3D4等)仅包含三个平动自由度(U1、U2、U3),无旋转自由度。这是因为实体单元用于模拟三维实体结构,其力学行为通过平动位移描述,旋转效应通过相邻节点的平动差异间接体现。
2.物理原因 实体单元的网格划分假设单元内部变形连续,旋转通过节点位移梯度(如剪切变形)模拟,而非独立自由度。
二、大变形情况下是否引入旋转自由度?
即使存在大变形,实体单元节点仍无旋转自由度,但以下机制可能关联旋转行为:
1.几何非线性(NLGEOM=ON) ·大变形会导致单元节点位移的非线性耦合,此时旋转效应通过平动自由度的组合体现 (如剪切变形或弯曲)。 ·例如,梁弯曲时,顶部和底部节点的平动差异模拟了整体弯曲旋转,但节点本身无UR自由度。
2.应变定义与输出 ·ABAQUS通过工程应变或Green-Lagrange应变描述大变形,其中旋转分量被隐含在应变张量中,但不作为独立自由度。
三、特殊情况下旋转自由度的关联
1.轴对称单元(CGAX) ·专用于轴对称结构,节点包含绕轴旋转的自由度(UR5),以弧度表示,适用于扭矩加载场景。
2.约束与耦合 ·刚体约束或运动耦合:通过参考点的旋转自由度驱动实体单元的整体运动,但实体节点仍仅使用平动自由度。 ·分布耦合:允许被约束区域发生相对变形,间接模拟局部旋转效应。
3.用户子程序扩展 ·通过UMAT或DLOAD子程序自定义旋转相关行为(如离心力),但需额外定义场变量,不改变节点自由度数量。
四、大变形分析的注意事项
1.单元选择 ·若需模拟大旋转,优先使用壳单元(S4R等)或梁单元(B31),因其天然包含旋转自由度。 ·实体单元在大变形中可能出现剪切自锁或扭曲失效,需采用减缩积分(C3D8R)或超弹性材料模型。
2.接触与网格划分 ·大变形可能导致单元过度扭曲(如穿透),需通过加密网格或ALE方法(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)处理,但ALE不适用于壳单元。
总结
ABAQUS实体单元在常规和大变形情况下均无旋转自由度,旋转行为通过以下方式间接体现: ·节点平动位移的组合(如弯曲、剪切); ·约束或耦合参考点的驱动; ·特殊单元类型(如轴对称单元)。 若需显式处理旋转,建议改用壳/梁单元或通过高级约束方法实现。
纲量系统
1mm^2 约等于1个芝麻 1m^2 与等于一个标准餐桌 1MPa≈10个标准大气压≈北京长安街一辆重型卡车约10吨,相当于10辆卡车平放在人的头顶 1Pa≈一张折叠的报纸平铺在桌面
三种常用坐标系
笛卡尔坐标系
圆柱坐标系
球坐标系
关于材料点方向(与每个单元的材料或积分点相关的方向)
1. 影响输入:各项异性材料方向 2. 影响输出:应力/应变输出方向 3. 实体单元使用全局的直角笛卡尔坐标系 4. 壳和薄膜单元使用全局笛卡尔坐标系到表面的投影
1. 使用*ORIENTATION 选项指定局部材料坐标系 2. 在大位移分析中,局部材料坐标系的方向随着材料一起旋转
对于节点载荷、边界条件、初始条件和输出
1. 默认笛卡尔坐标系 2. 使用*TRANSFORM 选项指定其他坐标系 3. 在大位移分析问题中,这些坐标系的方向不随着材料旋转
关于abaqus 中坐标系问题
在abaqus 中,局部坐标系只在计算前处理过程中起作用,在进行计算时,会将局部坐标系转换为整体坐标系,因此结果文件中的结果都是基于整体坐标系的,如果想依据局部坐标系查看结果,需要进行坐标系转换。
ABAQUS 有限元分析常用分析流程
Part
定义可变形体/刚体 定位实体/壳/线/点
可变性部件
用的最多,和现实最贴近
离散刚体
任意形状的 在载荷作用下不可变形 可以从外界导入
解析刚体
简单形状 在载荷作用下不可变形 只能在abaqus中进行建模
欧拉部件
实体区域:定义在欧拉分析中材料可以流动的区域
Property
定义材料属性参数 将材料赋给截面性质 将截面赋给零件 定义截面方向
杨氏模量&泊松比
Density 密度
在设置惯性载荷、重力时用到
Stress Limits 应力极限
Fatigue Properties 疲劳属性
Thermal expansion coefficient 热膨胀系数
Assembly
添加所有零件 定位零件位置关系
装配体不直接包含部件,包含的是实例,实例可以惊喜你个显示和隐藏
导入其他3D软件格式的模型中需要在Assembly 中
dependent/independent
dependent:划分网格在Part中
独立的实例实在部件中的一个有效拷贝并可能被修改
independent:划分网格在instance中
依靠的实例时共享原始部件的几何以及网格不能被修改
在组装模块中,定位是主要的任务。平移、旋转、用另外的部件替换已有部件。 一般在三方软件中装配好
Step
定义分析步 依据目标,确定场输出 依据目标,定义历史变量输出
含义让软件去干什么
可以用replace 来替换之前的分析类型
分析步的常用设置
Interaction
定义接触 定义交换 定义绑定 定义耦合 定义连接
Load
定义载荷 定义边界条件 定义零部件初始温度、应力等
术语载荷通常代表从初始状态开始引起结构响应发生变化的各种因素。包括:集中力、压力、非零边界条件、体力、温度等
实体单元只有3个平动自由度;梁、壳有6个自由度
三类载荷
惯性载荷
载荷
Pressure Loading: 1. 作用在法向面上 2. +代表拉,-代表压(更加情况而定) 3. 单位是N/m2,或者是Pa,MPa
Concentrated Force: 1. 应用到节点或者单元等 2. 单位N,或者Kg.m/s2 3. 可以定义标量或矢量
Moment Loading: 1. 应用到单元或者节点(集合) 2. 如果多个实体被选中,那么载荷会被均匀的分布 3. 单位N.m
约束
Fixed support:全约束 Displacement:唯一约束 Symmetric:对称约束
Amplitudes 幅值
指定载荷和边界条件可以随着时间相关的幅值定义变化。幅值定义既可以参考分析步时间,也可以参考总时间
Analytical Fields 解析场(分布)
1. 空间分布 2. 利用解析表达式定义 3. 能够放大空间场的幅度 4. 空间场能够定义:压力、温度、薄膜信息
定义Set/Surface
也可以在其他模块进行定义
Initial 初始条件设置
初始条件更一般的标题为“场”
在初始分析步中定义的场是通过定义初始条件定义的
Mesh
定义网格密度 定义网格形状 定义网格种类 划分网格 评估划分单元的质量
element shape
technique
Job
定义工作列表 添加子程序 定义CPU运行 运行监控
Visualization
优化
Fiend Output Dialog
Primary
表示模拟计算得到的基本场变量,如应力、应变、温度等
用于分析结构在载荷作用下的基本响应,是评估结构性能的重要依据
Deformed
表示节点或单元在变形后的位置、位移等变量
用于观察结构的变形情况,了解结构在载荷作用下的位移大小和方向
Symbol
用于显示某些特定信息的符号,如应力状态、材料方向等
以图形符号的形式直观展示特定信息,帮助理解结构的受力状态和材料特性
输出ODB
场输出
对于整个模型是典型的输出请求 主要用于创建云图、变形图、符号变量图 也是X-Y绘图的来源
历史输出
部分输出 在整个分析中每一个增量步中都输出 用户产生X-Y绘图
SW-模型转abaqus插件
一. 操作文件和步骤
Sw2AbqPlugin_64.dll
Sw2AbqPlugin_32.dll
二. 导入模型
导入模型的时候SW的命名必须是英文 abaqus中的工作路径可以是中文 每次打开Abaqus都必须重新打开端口
ABAQUS_技巧_显示组
一. 显示组的创建/管理
二. 显示组可以进行创建的元素
子主题
ABAQUS_技巧_中文乱码&汉化
ABAQUS_简化
5个基本假设
物体内的物质连续性假定
即认为物质中没有空隙,因此可以采用连接函数来描述对象
物体内的物质均匀性假定
即认为物体内各个位置的物质具有相同的特性,因此,各个位置材料的描述是相同的
物体内的物质(力学)特性各项同性假定
即认为物体内同一位置的物质在各个方向上具有相同的特性,因此,同一位置材料在各个方向上的描述是相同的
线弹性假定
即物体变形与外力作用的关系是线性的,外力去除后,物体可以恢复原装,因此描述材料性质的方程是线性方程
小变形假定
即物体变形远小于物体的几何尺寸,因此,在建立方程时,可以忽略高阶小量(二阶以上)
工程问题简化(仿真思路与方法)