Abaqus分析用户手册：指定条件、约束与相互作用卷 [Abaqus Analysis User's Guide： Prescribed Conditions， Constraints & Interactions Volume]

《Abaqus分析用户手册：指定条件、约束与相互作用卷》是“Abaqus用户手册大系”中的一册，包括指定条件、约束与相互作用三个部分。指定条件部分对各种物理过程中涉及的各种形式的载荷进行了描述，阐述了如何定义施加随空间和时间变化的载荷。约束部分对模型中节点与节点之间、单元与单元之间的各种约束关系进行了阐述。相互作用部分对广泛存在于物理过程中的相互接触问题进行了详尽的阐述。
　　《Abaqus分析用户手册：指定条件、约束与相互作用卷》中阐述的技术要点对于完整、细致、正确地建立仿真模型是非常必要的，是对《Abaqus分析用户手册——分析卷》的非常细致的补充。
　　《Abaqus分析用户手册：指定条件、约束与相互作用卷》不仅适合于从事大型装备设计的工程技术人员使用，也非常适合各行业中从事各种尺度产品设计与分析的人员使用。
　　对于需要使用Abaqus进行实际复杂问题处理的学生及工程技术人员来说，《Abaqus分析用户手册：指定条件、约束与相互作用卷》则是必备的。对于采用其他软件进行相关工作的技术人员，书中的技术要点也具有非常重要的参考价值。

王鹰宇，男，江苏南通人。毕业于四川大学机械制造学院机械设计及理论方向，硕士研究生学历。毕业后进入上海飞机设计研究所，从事飞机结构设计与优化计算工作，参加了ARJ21新支线喷气客机研制。后在3M中国有限公司从事固体力学、计算流体动力学、NVH仿真、设计优化和自动化设备设计工作至今。期间有一年时间（20167～20177）在中国航发商用航空发动机有限责任公司从事航空发动机短舱结构研制工作。

Abaqus作为世界先进的仿真平台，在国外享有盛誉，在工业界及研究机构中得到了广泛应用。自1997年由清华大学庄茁教授引入国内以来，Abaqus由于其友好、清晰的前处理界面，强大、可靠的求解器，丰富的功能和充足的后处理手段，开放的构架，并且允许用户通过二次开发进行单元和功能扩充，而在国内工业及研究的各个领域都有了广泛的应用，已成为主流的CAE软件之一。国内从事设计仿真工作的技术人员对Abaqus非常认可，并不断自发地对其进行研究和推广，使得涉及软件应用及相关项目处理的众多书籍面世，这些书籍对于想要学习、使用Abaqus的学生及工程技术人员是十分有益的，作者本人也受益匪浅。虽然得益于这些技术书籍，但众所周知，Abaqus完备的帮助文档体系是获得更多关于Abaqus知识和技能的源泉，阅读Abaqus帮助文档是提高Abaqus使用技能，以及提高解决实际问题能力的必要步骤。

由于工作上的原因，作者几乎每天都要使用Abaqus，在遇到棘手问题的时候，经常阅读Abaqus的帮助文档，从中找到解决难题的方法和指导。为了尽量准确地把握英文帮助文档的内容，作者在业余时间对经常翻阅的Abaqus Analysis User’s Guide的五部分册进行了翻译汉化，并且得到了SIMULIA公司领导的支持和鼓励，最终对其进行了出版。

本书是“Abaqus用户手册大系”中的一册，共分三部分：指定条件、约束与相互作用。指定条件部分讲述了如何将各种物理领域的载荷施加到模型中，这些载荷可以是均匀的，也可以是随时间和空间变化的；约束部分对节点与节点之间、单元与单元之间的各种自由度关系进行了描述和设定；相互作用部分对描述实际情况非常有用的各种接触类型进行了非常详细的介绍。本书所阐述的技术细节配合“Abaqus用户手册大系”的其他分卷《Abaqus分析用户手册——介绍、空间建模、执行与输出卷》《Abaqus分析用户手册——材料卷》《Abaqus分析用户手册——单元卷》和《Abaqus分析用户手册——分析卷》等使用，对完整、深入地理解计算仿真对象，进行正确的建模模拟有极大的帮助，尤其是对涉及接触的仿真问题，可提供非常有针对性的帮助。

这些手册的翻译工作都是作者在业余时间完成的，付出了非常艰辛的劳动，工作量如此巨大，如果不是出于对所从事工作领域的热爱，也许会望而却步，更无法谈及坚持下来。作者在写作过程中得到了家人的支持，这里向家人陈菊女士和爱子表达感谢。尤其是在开始这项工作时，爱子还是一个学前幼儿，现在已经是一名小学生了。同时感谢家中老人对晚辈工作的支持和帮助。

本书的出版得到了达索SIMULIA中国区领导的帮助和支持，这里向中国区总监白锐、用户支持经理高祎临、中国南方区技术经理高邵武博士在成书及出版过程中给予我的帮助和支持表示由衷的感谢！

向在工作中给予我及家人帮助的3M中国技术部熊海锟总经理，高级专家团队的徐志勇、张鸣，资深经理金舟、唐博、周杰、孙鑫鑫表示由衷的感谢！

感谢3M海外领导及前辈乔刘总监、Fay Salmon女士、刘尧奇总裁的帮助与指导！

感谢3M亚太区工程中心设计团队经理朱笛对我工作及个人技术能力提高方面给予的支持和帮助！感谢中国商飞（COMAC）结构部的范耀宇研究员、退休老专家刘林海在以往工作中的指导和帮助！

虽然作者尽最大努力力求行文准确流畅，但是囿于语言能力和技术能力，不当之处在所难免。期望广大读者对书中存在的问题不吝赐教，作者将不胜感激！

作者

作者简介

前言

第1部分指 定 条 件

1指定条件2

11概览3

111指定条件：概览4

112幅值曲线6

12初始条件19

121Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit中的初始条件20

122Abaqus/CFD中的初始条件34

13边界条件37

131Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit中的边界条件38

132Abaqus/CFD中的边界条件47

14载荷55

141施加载荷：概览56

142集中载荷60

143分布载荷62

144热载荷86

145电磁载荷96

146声学和冲击载荷101

147孔隙流体流动127

15指定装配载荷133

16预定义场142

第2部分约束

2约束160

21运动约束：概览161

22多点约束165

221线性约束方程166

222通用多点约束170

223运动耦合约束189

23基于面的约束192

231网格绑缚约束193

232耦合约束207

233壳实体耦合216

234网格无关的紧固件222

24嵌入单元239

25单元端部释放245

26过约束检查248

第3部分相 互 作 用

3定义接触相互作用264

31接触相互作用分析：概览265

32在Abaqus/Standard中定义通用接触274

321在Abaqus/Standard中定义通用接触相互作用275

322Abaqus/Standard中通用接触的面属性284

323Abaqus/Standard中通用接触的接触属性290

324在Abaqus/Standard中控制初始接触状态293

325Abaqus/Standard中通用接触的稳定性300

326Abaqus/Standard中通用接触的数值控制303

33在Abaqus/Standard中定义接触对308

331在Abaqus/Standard中定义接触对309

332在Abaqus/Standard中为接触对赋予面属性322

333在Abaqus/Standard中为接触对赋予接触属性324

334在Abaqus/Standard中模拟接触过盈配合326

335调整Abaqus/Standard接触对的初始面位置并指定初始间隙331

336在Abaqus/Standard中调整接触控制337

337在Abaqus/Standard中定义绑定接触345

338扩展主面和滑移线347

339存在子结构的接触模拟350

3310存在非对称轴对称单元的接触模拟352

34在Abaqus/Explicit中定义通用接触354

341在Abaqus/Explicit中定义通用接触相互作用355

342在Abaqus/Explicit中为通用接触赋予面属性366

343在Abaqus/Explicit中为通用接触赋予接触属性378

344在Abaqus/Explicit中为通用接触控制初始接触状态380

345Abaqus/Explicit中通用接触的接触控制386

35在Abaqus/Explicit中定义接触对393

351在Abaqus/Explicit中定义接触对394

352在Abaqus/Explicit中为接触对赋予面属性401

353在Abaqus/Explicit中为接触对赋予接触属性406

354调整Abaqus/Explicit中接触对的初始面位置并指定初始间隙408

355Abaqus/Explicit中接触对的接触控制412

4接触属性模型416

41力学接触属性417

411力学接触属性：概览418

412接触压力与过盈的关系420

413接触阻尼427

414接触阻滞431

415摩擦行为432

416用户定义的界面本构行为445

417压力穿透载荷451

418脱胶面的相互作用454

419可断裂连接456

4110基于面的胶粘行为461

42热接触属性478

43电接触属性489

44孔隙流体接触属性494

5接触方程和数值方法499

51Abaqus/Standard中的接触方程和数值方法500

511Abaqus/Standard中的接触方程501

512Abaqus/Standard中接触约束的施加方法518

513在Abaqus/Standard中平滑接触面527

52Abaqus/Explicit中的接触方程和数值方法532

521Abaqus/Explicit中通用接触的接触方程533

522Abaqus/Explicit中接触对的接触方程536

523Abaqus/Explicit中接触约束的施加方法546

6接触困难和诊断552

61解决Abaqus/Standard中的接触困难553

611Abaqus/Standard分析中的接触诊断554

612Abaqus/Standard中与接触模拟相关的常见困难562

62解决Abaqus/Explicit中的接触困难575

621Abaqus/Explicit分析中的接触诊断576

622Abaqus/Explicit中与使用接触对的接触模型相关的常见困难579

7Abaqus/Standard中的接触单元587

71使用单元进行接触模拟588

72间隔接触单元590

721间隔接触单元:概览591

722间隔单元库596

73管管接触单元599

731管管接触单元:概览600

732管管接触单元库602

74滑移线接触单元606

741滑移线接触单元：概览607

742轴对称滑移线单元库611

75刚性面接触单元613

751刚性面接触单元:概览614

752轴对称刚性面接触单元库616

8在Abaqus/Standard中定义腔辐射618