Abaqus软件功能与非线性分析详解

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@小白创作中心

Abaqus软件功能与非线性分析详解

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https://www.bilibili.com/read/cv34324052?from=category_17

Abaqus简介

Abaqus是一套功能强大的工程模拟有限元软件，能够解决从简单的线性分析到复杂的非线性问题。其丰富的单元库可以模拟任意几何形状，同时拥有各种类型的材料模型库，能够模拟金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料等典型工程材料的性能。

Abaqus功能介绍

静态应力/位移分析：包括线性、材料和几何非线性，以及结构断裂分析等。
动态分析：包括结构固有频率的提取，瞬态响应分析，稳态响应分析，以及随机响应分析等。
粘弹性/粘塑性响应分析：粘弹性/粘塑性材料结构的响应分析。
热传导分析：传导，辐射和对流的瞬态或稳态分析。
质量扩散分析：静水压力造成的质量扩散和渗流分析等。
耦合分析：热/力耦合、热/电耦合、压/电耦合、流/力耦合、声/力耦合等。
非线性动态应力/位移分析：可以模拟各种随时间变化的大位移、接触分析。
瞬态温度/位移耦合分析：解决力学和热响应及其耦合问题。
准静态分析：应用显式积分方法求解静态和冲压等准静态问题。
退火成型过程分析：可以对材料退火热处理过程进行模拟。
海洋工程结构分析：对海洋工程的特殊载荷如流载荷、浮力、惯性力等进行模拟。

Abaqus求解器

Abaqus有两个求解器，分别是Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit，两个求解器之间可以传递数据，以及统一的人机交互前后处理模块Abaqus/CAE。

Abaqus/Standard

Abaqus/Standard是通用求解器，能够求解各种类型的工程问题，从简单的线性问题到复杂的多物理场非线性问题，都能高效、高精度的求解。包括线性和非线性静力学、结构刚度强度、频率、随机振动、噪声、声场、岩土、压电效应、稳态/瞬态热传导、对流及辐射、电磁场分析、热固、流固、声固、电热、压电耦合、电-热-固、流-热-固湿-热-固、热-固-孔压三场完全耦合等。对于非线性分析，Abaqus/Standard会自动调整收敛性准则和时间步长来确保解的精确性。

Abaqus/Explicit

Abaqus/Explicit(显式积分)是能够高效、精确模拟广泛的动力学问题和准静态问题的强大的有限元求解器。Abaqus/Explicit 可以模拟高度非线性动力学和准静态分析(可以考虑绝热效应)、完全耦合瞬态-位移分析、声固耦合分析，还可以进行退火过程模拟，及冲压成型的回弹分析等。Abaqus/Explicit 也适用于分析瞬态动力学问题。例如，手机和其他电子产品跌落时跌落实验，弹道冲击，汽车系统和新能源汽车电池包的冲击及跌落分析等。基于表面的流体空腔可用于模拟填充了流体或气体的结构，包括结构变形与内部液体或气体压力的耦合分析，如安全气囊展开分析。Abaqus/Explicit 高效处理接触问题和其他非线性的能力，使其成为求解许多非线性准静态问题的有效工具，如制造过程（如高温金属轧制和钣金冲压）和能量吸收装置缓慢挤压过程的模拟。

非线性分析概述

非线性问题主要包括材料非线性、几何非线性和接触非线性。

材料非线性

材料非线性牵扯过多，在此不再赘述。材料可以分为以下几类：

线弹性(Linear elastic)
时间无关塑性(Rate-Independent Plasticity)
时间相关塑性(Rate-Dependent Plasticity)
超弹性 (Hyperelastic)
时间相关弹性(Rate-Dependent Elasticity)
其他
形状记忆合金 (Shape memory aaloy)
垫片 (Gasket)
用户自定义材料

几何非线性

由于几何变形引起的刚度改变归类为几何非线性。非线性屈曲分析就是一种典型而且重要的几何非线性分析。屈曲分析主要用于研究结构在特定载荷下的稳定性以及确定结构失稳的临界载荷。屈曲分析包括：线性屈曲和非线性屈曲分析。线弹性失稳分析又称特征值屈曲分析。线性屈曲分析可以考虑固定的预载荷，也可使用惯性释放。非线性屈曲分析包括几何非线性失稳分析，弹塑性失稳分析（材料非线性失稳分析），非线性后屈曲(Snap-through)分析(包含几何非线性和材料非线性)。