Abaqus有限元分析从入门到精通（2022版）

《Abaqus有限元分析从入门到精通(2022版)》共8章，第1章为概述，介绍Abaqus软件发展、组成及帮助文档等内容；第2章为Abaqus基础知识，介绍窗口功能、工作环境设置、基本仿真流程、关键术语及文件格式，并给出了一个简单实例；第3章和第4章分别为结构线性静力学分析和结构非线性静力学分析，在介绍基本概念、功能应用、设置原则等知识的基础上，给出了框架受力分析、螺栓受力分析等多个典型实例；第5章和第6章分别为显式动力学分析和热学分析，在介绍基本概念、基本功能、一般流程等内容的基础上，给出了冲压件、铣削件、焊接件等常见工艺制件的分析实例；第7章和第8章分别为复合材料仿真分析和与fesafe联合的疲劳仿真分析。
《Abaqus有限元分析从入门到精通(2022版)》选取了Abaqus在企业中的典型应用，体现了Abaqus的主要应用领域与优势，步骤详细，实例丰富，深入浅出。每个实例都有配套的讲解视频，扫码即可观看，方便读者学习的同时，力图给予更多的经验总结。
《Abaqus有限元分析从入门到精通(2022版)》适合初、中级结构设计/分析工程师，以及机械设计、力学等相关专业的本科生和研究生学习和参考，也可作为教学用书。

高级工程师，现为中车南京浦镇车辆有限公司车辆工艺仿真主管，江苏省工程师学会匠艺传承分会仿真行业推进办公室主任。曾获评仿真秀、技术邻平台“优秀讲师”，开发Abaqus基础、Abaqus焊接专题等近10门仿真课程，累计播放量10万+。

适读人群 ：初、中、高级结构工程师或CAE工程师
全面——线性/非线性静力学+动力学+热学+复合材料+疲劳寿命，焊接、框架、螺栓、冲压、切削等，涵盖Abaqus常用分析类型与典型应用场景。

入门——系统、实用的概念与功能介绍，清晰、详尽的实例步骤，帮助读者熟悉软件操作。
精通——基本理论及其应用特点，各分析类型的流程总结、对比与详解，功能设置的原理、原则、技巧等，帮助读者理清底层思路和疑难点。

特色——尤其详细地讲解了多个焊接专题案例。
资源——所有实例均配有操作视频和模型文件，视频扫码即可观看。
——已作为工信部相关课程推荐教材、CAE培训平台“仿真秀”推荐图书。

前言
Abaqus是达索公司旗下的一款有限元分析软件，该软件致力于解决复杂和深入的工程问题。其强大的非线性分析功能在设计和研究的高端用户群中得到了广泛认可，被普遍认为是功能最强的有限元软件之一，可以分析复杂的固体力学、结构力学系统，特别是能够解决非常庞大、复杂的问题和模拟高度非线性问题。它有两个主求解器模块——Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit。Abaqus的求解器是智能化的求解器，可以解决其他软件不收敛的非线性问题；而对于其他软件也能收敛的非线性问题，Abaqus的计算收敛速度较快，并且更加容易操作和使用。Abaqus在求解非线性问题时具有非常明显的优势，其非线性涵盖材料非线性、几何非线性和状态非线性等多个方面。Abaqus不但可以做单一零件的力学和多物理场分析，同时还可以做系统级的分析和研究。Abaqus 系统级分析的特点相对于其他的分析软件来说是独一无二的。由于Abaqus优秀的分析能力和模拟复杂系统的可靠性，其在各国的工业生产和研究中被广泛采用。
Abaqus作为通用的模拟工具，除了能够解决大量结构（应力/位移）问题外，还可以模拟其他工程领域的许多问题，如热传导、质量扩散、热电耦合分析、振动与声学分析、岩土力学分析（流体渗透/应力耦合分析）及压电介质分析。Abaqus为用户提供了丰富的功能，且使用起来非常简单，大量的复杂问题可以通过选项块的不同组合很容易地模拟出来。在大部分模拟中，甚至高度非线性问题中，用户只需提供一些工程数据，如结构的几何形状、材料性质、边界条件及载荷工况。在一个非线性分析中，Abaqus能自动选择相应载荷增量和收敛限度。它不仅能够选择合适的参数，而且能连续调节参数，以保证在分析过程中有效获取精确解。因此，用户通过准确定义参数就能很好地控制数值计算结果。
鉴于Abaqus的强大功能，笔者力图编写一本着重介绍Abaqus实际工程应用的书籍，不求事无巨细地将Abaqus知识点全面讲解清楚，而是针对工程需要，利用Abaqus整体知识脉络作为线索，以实例作为“抓手”，帮助读者掌握利用Abaqus进行工程分析的基本技能和技巧。
《Abaqus有限元分析从入门到精通(2022版)》共8章，第1章为概述，介绍Abaqus软件发展、组成及帮助文档等内容；第2章为Abaqus基础知识，介绍窗口功能、工作环境设置、基本仿真流程、关键术语及文件格式，并给出了一个简单实例；第3章和第4章分别为结构线性静力学分析和结构非线性静力学分析，在介绍基本概念、功能应用、设置原则等知识的基础上，给出了框架受力分析、螺栓受力分析等多个典型实例；第5章和第6章分别为显式动力学分析和热学分析，在介绍基本概念、基本功能、一般流程等内容的基础上，给出了冲压件、铣削件、焊接件等常见工艺制件的分析实例；第7章和第8章分别为复合材料仿真分析和与fe-safe联合的疲劳仿真分析。
《Abaqus有限元分析从入门到精通(2022版)》选取了Abaqus在企业中的典型应用，体现了Abaqus的主要应用领域与优势，步骤详细，实例丰富，深入浅出，结合笔者丰富的仿真经验、工艺实践经验和在培训过程中总结的读者需求，让读者在基础积累和分析实践中熟悉Abaqus的使用方法与技巧。
针对实例，《Abaqus有限元分析从入门到精通(2022版)》专门配套了同步教学视频，读者可以扫码观看，像看电影一样轻松、愉悦地学习和领会本书内容，然后对照本书文字加以实践和练习，从而大大提高学习效率。实例的源文件和素材可通过“IT有得聊”公众号进行下载（详见封底）。读者可以在安装Abaqus 2022软件后打开并使用。实例讲解过程中还涉及一些常用知识点，本书为此专门提供了“知识点导引”，方便读者快速查找和学习，读者也可以按需添加导引项。
在《Abaqus有限元分析从入门到精通(2022版)》的写作过程中，编辑给予了很大的帮助和支持，提出了很多中肯的建议，在此表示感谢。本书难免会有疏漏之处，欢迎各位读者批评指正。

编者

目录

前言

知识点导引

第1章 概述
1.1 Abaqus软件发展
1.2 Abaqus软件组成
1.3 Abaqus帮助文档
1.3.1 使用EXALEAD CloudView进行搜索
1.3.2 使用在线帮助文档进行搜索
1.3.3 Abaqus帮助文档的内容
1.3.4 一些帮助文档相关的DOS命令
1.4 Abaqus的汉化

第2章 Abaqus基础知识
2.1 窗口功能与工作环境设置
2.1.1 窗口功能
2.1.2 默认工作目录设置
2.1.3 字体大小设置
2.1.4 背景颜色设置
2.1.5 软件操作设置
2.2 基本仿真流程
2.3 实例：悬臂梁受力分析
2.3.1 问题描述
2.3.2 计算过程
2.4 关键术语
2.4.1 自由度
2.4.2 坐标系
2.4.3 单位制
2.4.4 单元
2.5 文件格式

第3章 结构线性静力学分析
3.1 结构线性静力学分析介绍
3.1.1结构线性静力学概述
3.1.2 结构线性静力学分析基本假设
3.1.3 结构线性静力学分析步
3.2 实例：使用梁单元进行门式框架受力分析
3.2.1 梁单元介绍
3.2.2 梁单元与桁架单元的区别
3.2.3 问题描述
3.2.4 分析流程
3.2.5 结果后处理
3.3 实例：使用壳单元进行槽型梁应力计算
3.3.1 壳单元介绍
3.3.2 问题描述
3.3.3 求解过程
3.3.4 结果后处理

第4章 结构非线性静力学分析
4.1 结构非线性静力学分析介绍
4.1.1 几何非线性分析
4.1.2 材料非线性分析
4.1.3 边界非线性分析
4.2 接触分析基本过程
4.2.1 接触问题概述
4.2.2 接触分析的一般流程
4.2.3 定义接触属性
4.2.4 建立接触对
4.2.5 自接触
4.2.6 通用接触
4.2.7 有限滑移与小位移
4.2.8 绑定
4.2.9 接触分析的输出
4.3 非线性分析的收敛控制
4.3.1 非线性问题的求解过程
4.3.2 NewtonRaphson原理
4.3.3 由失稳造成的收敛问题
4.4 实例：螺栓的受力分析
4.4.1 螺栓分析概述
4.4.2 螺栓预紧力概述
4.4.3 Abaqus中的预拉伸
4.4.4 螺纹副的模拟
4.4.5 螺栓分析的一般流程
4.4.6 问题描述
4.4.7 求解过程

第5章 显式动力学分析
5.1 显式动力学分析介绍
5.1.1 显式动力学基本概念
5.1.2 显式积分算法
5.1.3 显式分析中时间增量的确定
5.1.4 质量缩放的使用
5.2 韧性金属的材料塑性与损伤
5.2.1 韧性金属的塑性本构
5.2.2 韧性金属的损伤初始化准则
5.2.3 韧性金属的损伤演化
5.3 实例：三维金属切削分析
5.3.1 问题描述
5.3.2 计算过程
5.4 准静态分析
5.4.1 准静态分析概述
5.4.2 载荷速度
5.5 实例：金属冲压成型分析
5.5.1 问题描述
5.5.2 频率提取分析
5.5.3 冲压过程分析
5.5.4 回弹分析

第6章 热学分析
6.1 热学分析介绍
6.1.1传热学概述
6.1.2 温度场控制方程
6.1.3 瞬态传热与稳态传热
6.2 热应力分析介绍
6.2.1 热应力分析概述
6.2.2 热力完全耦合分析
6.2.3 热力顺序耦合分析
6.3 焊接分析介绍
6.3.1 热源模型
6.3.2 Fortran概述
6.3.3 焊接分析的一般流程
6.3.4 焊接分析的一些常见难点
6.4 实例：平板焊接分析
6.4.1 问题描述
6.4.2 求解过程
6.5 实例：T型接头焊接分析
6.5.1 问题描述
6.5.2 温度场计算
6.5.3 应力场计算
6.6 实例：平板激光焊焊接分析
6.6.1 问题描述
6.6.2 求解过程
6.7 生死单元技术
6.7.1 单元的删除
6.7.2 单元的再激活
6.7.3 完整的inp语法结构
6.8 实例：平板接头两层两道焊温度场
6.8.1 问题描述
6.8.2 求解过程
6.9 焊接分析常见问题与解决思路
6.9.1 没有温度场分布
6.9.2 温度场分布不合理
6.9.3 熔池中心温度过高但熔合线基本正确


第7章 复合材料仿真分析
7.1 复合材料分析介绍
7.2 各向异性材料本构
7.2.1 完全各向异性材料
7.2.2 正交各向异性材料
7.2.3 平面应力的正交各向异性材料
7.3 复合材料分析的一般流程
7.4 实例：帕加诺板受力分析
7.4.1 问题描述
7.4.2 求解过程
7.5 CMA工具
7.6 实例：基于CMA的构件铺层设计
7.6.1 导入铺层信息
7.6.2 新建铺层
7.6.3 铺层优化设计
7.6.4 Layup定义
7.6.5 静力学分析
7.6.6 失效准则与插件

第8章 与fe-safe联合的疲劳仿真分析
8.1 疲劳分析概述
8.2 疲劳分析基本概念
8.2.1 疲劳载荷
8.2.2 雨流计数法
8.2.3 应力幅与平均应力
8.2.4 疲劳寿命曲线
8.2.5 疲劳失效准则
8.2.6 疲劳寿命的影响因素
8.3 fe-safe疲劳分析概述
8.4 实例：槽型梁的疲劳寿命分析
8.4.1 问题描述
8.4.2 有限元分析
8.4.3 疲劳分析
8.4.4 疲劳寿命云图查看
8.5 焊缝疲劳仿真
8.5.1 基于BS5400/BS7608的焊缝疲劳仿真
8.5.2 基于Verity的焊缝疲劳仿真概述
8.5.3 Verity中的常见焊缝失效类型
8.5.4 Verity中的建模指南
8.5.5 Verity中支持的Abaqus单元
8.6 实例：基于壳单元的焊缝疲劳仿真计算
8.6.1 基于壳单元的建模指南
8.6.2 问题描述
8.6.3 有限元分析
8.6.4 Verity焊缝疲劳分析
8.6.5 疲劳寿命云图查看
8.7 实例：基于实体单元的焊缝疲劳仿真计算
8.7.1 有限元分析
8.7.2 Verity焊缝疲劳分析
8.7.3 疲劳寿命云图查看