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統一的有限元分析軟體ABAQUS

美國 ABAQUS 軟體公司成立於 1978 年▩₪·,總部位於美國羅德島博塔市▩₪·,專門從事非線性有限元力學分析軟體 ABAQUS 的開發與維護▩│·◕│。公司總部僱員兩百餘人▩₪·,其中近 90 餘人具有工程或計算機博士學位▩₪·,近 60 人具有碩士學位▩₪·,被公認為世界上最大且最優秀的固體力學研究團體▩│·◕│。

ABAQUS 軟體已被全球工業界廣泛接受▩₪·,並擁有世界最大的非線性力學使用者群▩│·◕│。ABAQUS 軟體以其強大的非線性分析功能以及解決複雜和深入的科學問題的能力▩₪·,在結構工程領域得到廣泛認可▩₪·,除普通工業使用者外▩₪·,也在以高等院校✘☁、科研院所等為代表的高階使用者中得到廣泛稱譽▩│·◕│。 研究水平的提高引發了使用者對高水平分析工具需求的加強▩₪·, 作為滿足這種高階需求的有力工具▩₪·,ABAQUS 軟體在各行業使用者群中所佔據的地位也越來越突出▩│·◕│。ABAQUS 軟體使用者通常對產品和服務要求都是很苛刻的▩│·◕│。ABAQUS 是一個推崇技術的公司▩₪·,它始終走在結構力學研究和軟體化領域的前沿▩₪·,它良好的品質和服務得到業界的廣泛認可▩₪·, 這也是佔其使用者很大比重的租賃使用者一年又一年往復租用它的原因▩│·◕│。

數字化建設的重要前提▩₪·,就是模擬平臺的建設▩│·◕│。如果各種模擬工作可以在統一的平臺下完成▩₪·,將大大推進數字化的程序▩│·◕│。ABAQUS 軟體覆蓋線性靜力學和動力學✘☁、非線性靜力學和動力學✘☁、機構運動等廣泛的分析功能▩│·◕│。ABAQUS 軟體不但具有一般的靜動強度分析功能和結構動力學分析功能▩₪·,而且還具有流固耦合和氣彈分析介面▩│·◕│。在非線性靜力/動力✘☁、接觸✘☁、斷裂破壞✘☁、各種非線性材料包括複合材料✘☁、以及各種複雜的組合高度非線性問題的求解方面都具有良好的解決方案▩│·◕│。這些技術完全集成於 ABAQUS 軟體▩₪·,形成了完整的數字樣機模擬環境▩│·◕│。它可以將多種分析型別整合在單一的分析平臺▩₪·,實現統一有限元分析的目標▩│·◕│。下圖為 ABAQUS 實現統一有限元分析的例項│◕₪│·:abaquas例項介紹
ABAQUS 作為航空航天工業中 CAE 分析軟體的先驅▩₪·,在靜動強度分析和結構動力學分析方面▩₪·,尤其在結構高度非線性分析✘☁、接觸分析✘☁、大應變/有限轉動動能分析等方面▩₪·,一直在商業軟體中處於領先地位▩│·◕│。 另外▩₪·, ABAQUS 強大的前後處理模組與 ABAQUS 的求解器無縫結合▩₪·,使複雜問題的分析計算變得快捷方便▩│·◕│。

ABAQUS  包含以下主要模組│◕₪│·:
▩│·◕│。 ABAQUS/CAE――基於 ABAQUS 的前後處理工具
▩│·◕│。 ABAQUS For CATIA V5――基於 CATIA V5 的前後處理工具
▩│·◕│。 ABAQUS/Standard――隱式非線性分析求解器
▩│·◕│。 ABAQUS/Explicit――顯式非線性分析求解器
▩│·◕│。 ABAQUS/Fe-safe――疲勞分析模組

人機互動介面
ABAQUS/CAE 是 ABAQUS 公司新近開發的軟體執行平臺▩₪·,他汲取了同類軟體和CAD 軟體的優點▩₪·, 同時與 ABAQUS 求解器軟體緊密結合▩│·◕│。與其他有限元軟體的介面程式比▩₪·,ABAQUS/CAE 具有以下的特點│◕₪│·:
1✘☁、採用流行的大多數 CAD 軟體建模方式▩₪·,透過布林運算✘☁、拖拉✘☁、旋轉✘☁、複製✘☁、鏡射✘☁、倒角等多種手段▩₪·, 可以建立起真實地反映工程結構的複雜幾何模型▩│·◕│。 另外它還是視覺化視窗系統▩₪·,具有良好的人機互動特性▩│·◕│。
2✘☁、ABAQUS 還提供了與 CAD 軟體專用的資料介面▩₪·,能實現與 CAD 軟體的無縫幾何模型傳遞▩│·◕│。 這些 CAD 軟體有 CATIA✘☁、 UG✘☁、 Pro/E✘☁、 IDEAS▩₪·, Solidwork✘☁、 Solid edge✘☁、 Inventor✘☁、MDT 等等▩│·◕│。ABAQUS 還可以讀取如下格式的圖形標準檔案│◕₪│·:SAT✘☁、STEP✘☁、ParaSolid✘☁、IGES✘☁、DXF 等等▩│·◕│。
3✘☁、採用了引數化建模方法▩₪·, 為實際工程結構的引數設計與最佳化▩₪·, 結構修改提供了有力工具▩│·◕│。
4✘☁、強大的模型管理和載荷管理手段▩₪·, 為多工✘☁、 多工況實際工程問題的建模和模擬提供了方便▩│·◕│。
5✘☁、鑑於接觸問題在實際工程中的普遍性▩₪·, 單獨設定了 Interaction 模組▩₪·, 可以精確地
6✘☁、模擬實際工程中存在的多種接觸和連線問題▩₪·,並可以進行從零件級到系統級的分析▩│·◕│。
7✘☁、具有很強的開放性▩₪·, 可以結合 Python 語言方便的定製使用者化介面▩₪·, 方便使用者操作▩│·◕│。

求解器效能│◕₪│·:
ABAQUS 軟體在求解非線性問題時具有非常明顯的優勢▩│·◕│。其非線性涵蓋材料非線性✘☁、幾何非線性和接觸非線性等多個方面▩│·◕│。
ABAQUS/Standard 是一個通用分析模組▩₪·,它能夠求解廣泛的線性和非線性問題▩₪·,包括結構的靜態✘☁、動態✘☁、熱和電響應等▩│·◕│。對於通常同時發生作用的幾何✘☁、材料和接觸非線性採用自動控制技術處理▩│·◕│。ABAQUS 擁有 CAE 工業領域最為廣泛的材料模型▩₪·,它可以模擬絕大部分工程材料的線性和非線性行為▩₪·, 而且任何一種材料都可以和任何一種單元或複合材料層一起用於任何合適的分析型別▩│·◕│。
ABAQUS/Explicit 是顯示積分求解器▩│·◕│。該模組適合於分析如衝擊和爆炸這樣短暫✘☁、瞬時的動態事件▩₪·, 對高度非線性問題也非常有效▩₪·, 包括模擬加工成形過程中改變接觸條件的問題▩│·◕│。
以上兩種分析模組輸入和輸出格式是相同的▩│·◕│。
ABAQUS/Standard(通用程式)和 ABAQUS/Explicit(顯式積分)同為 ABAQUS 公司的產品▩₪·,它們之間的資料傳遞非常方便▩₪·,可以很容易地考慮預緊力等靜力和動力相結合的計算情況▩│·◕│。ABAQUS 軟體的求解器是智慧化的求解器▩₪·,可以解決其它軟體不收斂的非線性問題▩│·◕│。對於其它軟體也收斂的非線性問題▩₪·,ABAQUS 軟體的計算收斂速度較快▩₪·,並更加容易操作和使用

綜合起來▩₪·,ABAQUS 軟體具有│◕₪│·:
1✘☁、 比其他通用有限元軟體更多的單元種類▩₪·,單元種類達 580 餘種▩₪·,提供了更多的選擇餘地▩₪·,並更能深入反映細微的結構現象和現象間的差別▩│·◕│。除常規結構外▩₪·,可以方便地模擬管道✘☁、接頭以及纖維加強結構等實際結構的力學行為▩│·◕│。
2✘☁、 更多的材料模型▩₪·,包括材料的本構關係和失效準則等▩₪·,僅橡膠材料模型就達 16 種▩│·◕│。除常規的金屬彈塑性材料外▩₪·,還可以有效地模擬高分子材料✘☁、複合材料✘☁、土體✘☁、岩石和高溫蠕變材料等特殊材料▩│·◕│。 ABAQUS 還提供靈活強大的使用者自定義介面▩₪·, 使用者可以使用 Fortran 語言來開發自己的材料模型▩│·◕│。
3✘☁、 更多的接觸和連線型別▩₪·,可以是硬接觸或軟接觸▩₪·,也可以是 Hertz 接觸(小滑動接觸)或有限滑動接觸▩₪·,還可以雙面接觸或自接觸▩│·◕│。接觸面還可以考慮複雜的摩擦和阻尼的情況▩│·◕│。上述選擇提供了方便地模擬密封▩₪·,擠壓▩₪·,鉸連線等工程實際結構的手段▩│·◕│。
4✘☁、 ABAQUS 的疲勞和斷裂分析功能▩₪·, 概括了多種斷裂失效準則▩₪·, 對分析斷裂力學和裂紋擴充套件問題非常有效▩│·◕│。
5✘☁、 隱式和顯式求解器無縫整合▩₪·,同為 ABAQUS 公司的產品▩₪·,單元型別和命名一致▩₪·,使用者可以很方面的進行兩種求解方法的轉化和聯合運算


ABAQUS 軟體的強大的靜力和動力非線性分析功能決定了 ABAQUS 軟體非常適合於應用到航空航天領域▩₪·,可以將飛行器作為一個大系統▩₪·,進行系統級的分析▩│·◕│。

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