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ABAQUS是国际上比较流行的、被誉为功能最强大的有限元分析软件之一，特别是在非线性分析领域，它可以分析复杂的工程力学问题，具有驾驭庞大求解规模的能力。本书以ABAQUS 2021最新版本为讲解对象，由浅入深地讲解ABAQUS仿真计算的各种功能。全书分为两部分共18章，其中基础部分包括ABAQUS的基本操作、前处理、网格划分、相互作用定义、分析及后处理等内容，案例分析部分包括结构静力学、接触问题、材料非线性、结构动力学、热应力、多体系统、显式非线性、多步骤分析、用户子程序、复杂工程分析等内容。本书每个实例都以图文并茂的形式详细介绍ABAQUS/CAE的操作流程，并对INP文件进行细致的解释。此外，书中还着重讨论了用户常犯的错误和经常遇到的疑难问题，以及常见的错误信息和警告信息，并给出了相应的解决方法。本书结构严谨、条理清晰、重点突出，适合ABAQUS初学者和中级用户使用，既可以供大中专院校理工科相关专业学生学习，也可以作为工程技术人员的参考用书。

目录   
第1部分  基础知识
第1章  ABAQUS概述	1
1.1   ABAQUS简介	1
1.2   ABAQUS分析模块	2
1.3   ABAQUS使用环境	4
1.3.1  启动ABAQUS/CAE	5
1.3.2  ABAQUS的主窗口	5
1.3.3  ABAQUS/CAE 模块	7
1.4   ABAQUS文件系统	9
1.5   ABAQUS帮助文档	11
1.5.1  ABAQUS帮助文档的内容	11
1.5.2  如何使用ABAQUS帮助文档	12
1.6   快速入门实例	14
1.6.1  问题的描述	14
1.6.2  启动ABAQUS	14
1.6.3  创建部件	14
1.6.4  创建材料和截面属性	17
1.6.5  定义装配件	18
1.6.6  设置分析步	19
1.6.7  定义边界条件和载荷	20
1.6.8  划分网格	22
1.6.9  提交分析作业	23
1.6.10  后处理	24
1.6.11  退出ABAQUS/CAE	26
本章小结	27
第2章  前处理模块	28
2.1   部件模块和草图模块	28
2.1.1  在ABAQUS中创建部件	28
2.1.2  导入部件	31
2.1.3  模型的修复与修改	32
2.2   属性模块	34
2.2.1  定义材料属性	34
2.2.2  创建和分配截面属性	36
2.2.3  设置梁的截面属性和方向	38
2.2.4  特殊设置菜单的功能	38
2.3   装配模块	40
2.3.1  创建部件实体	40
2.3.2  部件实体的定位	42
2.3.3  合并/剪切部件实体	45
2.4   分析步模块	46
2.4.1  设置分析步	47
2.4.2  定义输出	54
2.4.3  分析步模块的其他功能	57
2.5   载荷模块	58
2.5.1  定义载荷	59
2.5.2  定义边界条件	63
2.5.3  设置预定义场	65
2.5.4  定义工况	67
本章小结	68
第3章  相互作用定义	69
3.1   定义相互作用	69
3.1.1  接触属性的定义	69
3.1.2  接触的定义	73
3.1.3  接触控制的定义	79
3.1.4  接触实例	79
3.2   定义约束	81
3.2.1  绑定约束	81
3.2.2  刚体约束	83
3.2.3  耦合约束	84
3.2.4  显示体约束	85
3.3   定义连接器	86
3.3.1  定义连接器的截面属性	87
3.3.2  创建连接器的特征线	90
3.3.3  定义连接单元	92
本章小结	93
第4章  划分网格	94
4.1   定义网格密度对模型进行种子的设置与删除	95
4.2   设置网格控制	99
4.2.1  选择单元形状	99
4.2.2  选择网格划分技术	100
4.3   设置单元类型	105
4.4   划分网格	108
4.5   检查网格	113
4.6   提高网格质量	114
4.6.1  划分网格前的参数设置	114
4.6.2  编辑几何模型	115
4.6.3  编辑网格模型	118
本章小结	121
第5章  分析和后处理	122
5.1   分析作业模块	122
5.1.1  创建和管理分析作业	123
5.1.2  创建和管理网格自适应过程	127
5.2   可视化模块	129
5.2.1  显示无变形图和变形图	129
5.2.2  显示云图	135
5.2.3  显示向量/张量符号图和材料方向图	142
5.2.4  显示剖面图	145
5.2.5  显示X-Y图表	147
5.2.6  输出数据表格	154
5.2.7  显示动画	155
本章小结	158 
第二部分  应用实例分析 
第6章  结构静力学分析	159
6.1   结构静力学分析简介	159
6.1.1  静力学分析的特点	160
6.1.2  静力学分析的步骤	160
6.2   桁架结构静力分析	160
6.2.1  问题描述	161
6.2.2  问题分析	161
6.2.3  inp文件	167
6.3   轴对称结构静力分析	167
6.3.1  轴对称结构的特点	168
6.3.2  轴对称结构分析要素	168
6.3.3  压力容器应力分析实例	168
6.4   弹性体的五个基本假设	176
6.5   如何书写inp文件	177
6.5.1  inp文件的组成和结构	177
6.5.2  书写inp文件的语法和规则	178
6.5.3  从外存储器中引入模型或者历史数据	180
6.5.4  举例	180
6.5.5  文件的执行	185
6.5.6  文件的类型介绍和常用指令	185
本章小结	190
第7章  接触问题分析	191
7.1   非线性问题分类	191
7.2   圆片与平板的接触分析	192
7.2.1  问题描述	192
7.2.2  创建部件	193
7.2.3  创建材料和截面属性	193
7.2.4  定义装配件	194
7.2.5  划分网格	194
7.2.6  设置分析步	194
7.2.7  定义接触	195
7.2.8  定义边界条件和载荷	196
7.2.9  提交分析作业	197
7.2.10  后处理	197
7.2.11  inp文件	198
7.3   接触分析中需要注意的问题	198
7.3.1  ABAQUS/Standard、ABAQUS/Explicit中的接触分析	199
7.3.2  定义接触对	199
7.3.3  小滑移和有限滑移	200
7.3.4  定义接触属性	201
7.3.5  设定接触面之间的距离或过盈量	201
7.3.6  将接触信息输出至dat文件	203
7.3.7  迭代过程和msg文件中的信息	204
7.3.8  解决接触分析中的收敛问题	206
7.4   过盈装配过程模拟	211
7.4.1  问题描述	211
7.4.2  问题分析	212
7.4.3  绘制平面图	212
7.4.4  创建部件	213
7.4.5  创建材料和截面属性	214
7.4.6  定义装配件	214
7.4.7  划分网格	214
7.4.8  设置分析步	214
7.4.9  定义接触	215
7.4.10  定义边界条件	218
7.4.11  提交分析作业	219
7.4.12  后处理	219
7.4.13  inp文件	221
本章小结	221
第8章  材料非线性分析	223
8.1   材料非线性分析中的常见问题	223
8.1.1  塑性	223
8.1.2  超弹性	226
8.1.3  黏弹性	227
8.2   矩形截面简支梁的弹塑性分析	227
8.2.1  问题描述	227
8.2.2  问题分析和求解	228
8.2.3  inp文件	230
8.3   单向压缩试验过程模拟	230
8.3.1  问题描述	231
8.3.2  问题分析和求解	232
8.3.3  inp文件	237
8.4   橡胶垫圈的受压分析	237
8.4.1  问题描述	237
8.4.2  问题分析和求解	238
8.4.3  inp文件	248
本章小结	248

第9章  结构动力学分析	249
9.1   动力学分析简介	249
9.1.1  动力学有限元法的基本原理	249
9.1.2  动力学分析的类型	251
9.2   结构模态分析	252
9.2.1  进行模态分析的功能	252
9.2.2  模态分析的步骤	252
9.2.3  固定机床的振动模态分析	253
9.3   瞬态动力学分析	262
9.3.1  瞬态动力学分析的原理	262
9.3.2  钢球对钢板的侵彻模拟分析	263
本章小结	277
第10章  热应力分析	278
10.1  热应力分析简介	278
10.1.1  热应力分析的基本原理	279
10.1.2  热应力分析中的主要问题	280
10.2  带孔平板的热应力分析	281
10.2.1  问题描述	281
10.2.2  问题分析和求解	282
10.2.3  inp文件	287
10.3  刹车盘热应力分析	288
10.3.1  问题描述	288
10.3.2  问题分析和求解	288
10.3.3  inp文件	300
本章小结	300
第11章  多体系统分析	302
11.1   多体系统分析简介	302
11.2   ABAQUS的连接单元和连接属性	303
11.2.1  连接单元边界条件和连接载荷	303
11.2.2  连接单元行为	304
11.2.3  ABAQUS的连接属性	305
11.2.4  基本连接属性	306
11.2.5  组合连接属性	309
11.3   矩形螺旋桨旋转过程模拟	311
11.3.1  问题描述	312
11.3.2  问题分析和求解	312
11.3.3  inp文件	321
11.4   多体系统分析要注意的问题	321
11.4.1  多体系统分析中的过约束	321
11.4.2  选择连接属性和边界条件	322
11.5   双万向联轴器机构分析	322
11.5.1  问题描述	323
11.5.2  问题分析	323
11.5.3  inp文件	331
本章小结	331
第12章  显式非线性动态分析	332
12.1   ABAQUS/Explicit适用的问题类型	332
12.2   动力学显式的有限元方法	333
12.2.1  显式时间积分	334
12.2.2  隐式和显式分析的比较	335
12.3   应力波在棒中传播的分析	336
12.3.1  问题描述	336
12.3.2  问题分析	336
12.3.3  ABAQUS/CAE求解过程	336
12.3.4  inp文件	349
12.4   水中圆桶在爆炸冲击下的响应分析	349
12.4.1  问题描述	350
12.4.2  问题分析和求解	350
12.4.3  inp文件	362
本章小结	362
第13章  多步骤分析	364
13.1  分析过程	364
13.1.1  分析过程的分类	364
13.1.2  一般分析步	365
13.1.3  线性摄动分析	366
13.2  管道系统的振动	369
13.2.1  问题描述	369
13.2.2  问题分析和求解	370
13.2.3  重启动分析	378
13.2.4  创建重启动分析模型	379
13.3  金属板成型模拟分析	382
13.3.1  问题描述	383
13.3.2  问题分析和求解	384
13.3.3  inp文件	399
本章小结	399
第14章  用户子程序	400
14.1  用户子程序接口概述	400
14.1.1  用户子程序的功能和优点	400
14.1.2  在ABAQUS中使用用户子程序	401
14.1.3  用户子程序详解	401
14.2  ABAQUS用户子程序	406
14.2.1  ABAQUS/Standard中的用户子程序	407
14.2.2  ABAQUS/Explicit中的用户子程序	409
14.3  ABAQUS中调用用户子程序	410
14.3.1  问题描述	410
14.3.2  问题分析和求解	411
14.3.3  inp文件	421
14.3.4  UMAT子程序	421
14.4  单向压缩试验有限元模拟	422
14.4.1  问题描述	422
14.4.2  问题分析和求解	423
14.4.3  inp文件	429
14.4.4  UMAT的Fortran程序	429
本章小结	434
第15章  复杂工程分析	435
15.1  工程铰接结构的分析模拟	435
15.1.1  问题描述	435
15.1.2  问题分析和求解	435
15.1.3  inp文件	451
15.2   钣金成型过程的分析模拟	452
15.2.1  问题描述	452
15.2.2  问题分析和求解	453
15.2.3  inp文件	467
本章小结	467
附录A  错误信息和警告信息总汇	468
A.1  DAT文件中的错误信息和警告信息	468
A.1.1  文件中有空行	468
A.1.2  未注明实体名称	469
A.1.3  关键词拼写错误	470
A.1.4  关键词前没有星号	470
A.1.5  关键词的数据错误与警告	470
A.1.6  关键词的参数错误	471
A.1.7  标点符号错误	471
A.1.8  关键词位置错误	472
A.1.9  没有为单元赋予截面属性	473
A.1.10  过约束	473
A.1.11  重启动分析数据错误	473
A.1.12  材料塑性数据不符合格式要求	473
A.1.13  环境参数pre_memory设置	474
A.1.14  磁盘空间不足	475
A.2  MSG文件中的错误信息和警告信息	475
A.2.1  负特征值	475
A.2.2  零主元	476
A.2.3  数值奇异	476
A.2.4  接触的过盈量太大	476
A.2.5  过多次迭代尝试	477
A.2.6  局部塑性变形过大	477
A.2.7  时间增量步达到下限	478
A.2.8  环境参数standard _ memory设置问题	478
A.3  LOG文件中的错误信息	478
A.3.1  用户子程序出现错误	479
A.3.2  ABAQUS本身的缺陷	479
A.3.3  环境参数pre_memory设置得过大	479
A.4  ABAQUS/CAE中的错误信息 和警告信息	480
A.4.1  不能为非独立实体设置网格参数	480
A.4.2  不支持inp文件中的关键词	480

前  言
       ABAQUS被誉为国际上功能最强大的有限元分析软件之一。在非线性分析领域，它可以分析复杂的工程力学问题，融结构力学、传热学、流体力学、声学、电学，以及热-固耦合、流-固耦合、热-电耦合、声-固耦合于一体，具有驾驭庞大求解规模的能力。
      ABAQUS在很多国家得到了广泛应用。ABAQUS用户分布于机械、土木、水利、航空航天、船舶、电器、汽车等各个工程领域。近年来，我国的ABAQUS用户数也迅速增长，使得ABAQUS在大量高科技产品的研发过程中发挥了巨大的作用。
    ABAQUS不仅可以做单一部件的力学和复杂物理场的分析，还可以处理多系统的分析，这一特点相对于其他软件而言是独一无二的。
    广大ABAQUS用户，尤其是初学者都面临一个普遍问题，即如何快速有效地理解和掌握ABAQUS丰富的分析功能和操作方法。因此，一本系统的ABAQUS教材是每个ABAQUS用户的必备参考书。
1．本书特色
    本书由多年从事ABAQUS实践工作的一线从业人员编写。在本书的编写过程中，不仅注重绘图技巧的介绍，还重点讲解ABAQUS和工程实际的关系，本书主要有以下特色。
    本书以基础和实例详解并重，既是ABAQUS初学者的学习教材，也可作为对ABAQUS有一定基础的用户制定工程问题分析方案、精通高级前后处理与求解技术的参考书。
    本书内容全面，在编写过程中遵循的原则是：除详细讲解基础的知识，还介绍ABAQUS在各个行业中的应用（几乎包含了机械分析的所有内容），让用户在掌握基本操作技巧的同时，也对机械设计行业有一个大致的了解，这是我们要达到的目的。 
    本书以图文并茂的形式，帮助用户快速入门，并详细介绍了ABAQUS各个功能模块的常用设置和使用技巧，帮助用户全面了解ABAQUS有限元分析软件。
    本书详细介绍了每个工程实例的操作步骤，用户可以很轻松地按照书中的提示，一步一步地完成软件操作。用醒目的提示指出用户容易遇到的困扰和错误操作。给出了每个案例的inp文件，并对其中的重要部分给出了注释。
2．重点内容
    本书基于ABAQUS 2021版本编写，分为两部分，第一部分为基础知识部分，第二部分是根据ABAQUS的应用领域而编写的应用实例。通过这两个部分的介绍，使用户对ABAQUS有一个充分的认识和理解，从而快速掌握ABAQUS的应用。
    第一部分：基础知识。这一部分介绍ABAQUS基础知识，主要内容包括ABAQUS的基本操作、前处理、网格划分、分析和后处理等内容。
    第二部分：应用实例分析。这一部分从ABAQUS所能求解的实际物理问题入手，给出其具体的计算实例，主要内容包括结构静力学、接触问题、材料非线性、结构动力学、热应力、多体系统等内容。
本书附录给出了在使用ABAQUS进行分析的过程中经常遇到的错误信息和警告信息，以及相应的解决方法。本书重要实例的模型和inp文件，用户可以在编著者博客中下载，或到华信教育资源网（http://www.hxedu.com.cn），找到本书页面，即可下载。
3．本书编著者
    本书主要由陈海燕编著，虽然编著者在编写过程中力求叙述准确、内容全面，但由于水平有限，书中难免存在不足之处，敬请用户及各位同行批评指正。
4．读者服务
    为了做好服务，编著者在“算法仿真在线”公众号中为读者提供了CAD/CAE/CAM方面的技术资料分享服务，有需要的读者可关注“算法仿真在线”公众号，或加QQ交流群（822572193），公众号提供技术答疑服务，解答读者在学习过程中遇到的疑难问题。读者也可以直接送发邮件到编者邮箱comshu@126.com，或加QQ交流群（822572193），编著者会尽快给予解答。
 
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ABAQUS有限元分析从入门到精通（第3版）