Abaqus 實務攻略：入門必備

 

　　◎Abaqus最新版本詳細介紹及使用說明，最新資訊絕不落下。

　　◎前NASA資深研究工程師、國立大學土木系教授聯合推薦。

　　◎由淺入深，即便讀者從未接觸，遵循本書指示也可逐漸熟稔Abaqus的使用方法。

 

　　Abaqus是一套採用有限元素方法、功能強大的工程分析軟體，可以解決從簡單的線性分析到極具挑戰性的非線性分析等各種問題。

 

　　Abaqus具備十分豐富的元素庫，可以虛擬模擬任意的幾何體。

　

　　Abaqus也具有相當豐富的材料模型庫，可以模擬大多數常見工程材料的性質，包括金屬、橡膠、聚合物、複合材料、鋼筋混凝土、可壓縮的彈性泡沫，以及大地材料，例如土壤和岩石等。

 

　　作為一個通用的模擬工具，Abaqus不僅能夠用於結構分析(應力位移)問題，還能用在熱傳導、質量擴散、電子元件的熱控制(熱一電耦合分析)、聲學、土壤力學(滲流－應力耦合分析)、壓電分析、電磁分析和流體力學等各種領域。

 

　　Abaqus提供強大的功能，應用於線性跟非線性。透過對每個構件定義合適的材料模型，以及構件之間的交互作用，與實際幾何情況連結，以模擬多個構件的問題。在非線性分析中，Abaqus能自動選擇適當的力量增量和收斂容許值，在分析過程中不斷地調整這些參數，確保獲得精確的解答。

 

　　本書從Abaqus的概略介紹由淺入深，即便讀者從未接觸過Abaqus，遵循本書一步步的指示也可逐漸熟稔Abaqus的使用方法。

 

　　每個章節以及附錄都介紹關於Abaqus/Standard、Abaqus/Explicit 一個或多個的主題。大部分的章節包含該主題的簡短討論或是正考慮的主題以及一到兩個自學範例，其中更包含許多使用Abaqus的實務建議，幫助你快速上手。

 

 

　　這是一本不可多得的好書，豐富的內容與詳盡的說明，配合Abaqus程式的執行，相信能讓讀者以最快的速度駕輕就熟。此外原廠提供之軟體光碟片中所附之線上手冊（Online Documentations）包含Abaqus Theory Manual，對有限元素法之理論多所著墨，亦可做為一本非常好的教科書及參考書。——國立成功大學土木系　胡宣德 教授

 

 

　　這本書曾很有效地引導我進入Abaqus領域，所以在此毫無保留地向你推薦，Enjoy!——前NASA資深研究工程師／國立成功大學航空太空工程研究所　許書淵 助理教授

 

　　更多精彩內容請見

　　www.pressstore.com.tw/freereading/9789869885409.pdf

推薦序／胡宣德　老師

推薦序／許書淵　老師

序／張士為　總經理

 

1.1　Abaqus產品

1.2　Abaqus入門指南

1.2.1 如何使用本書

1.2.2 本書中的規定

1.2.3 滑鼠的基本操作

1.3　Abaqus線上使用手冊

1.4　使用輔助

1.5　售後服務

1.5.1 技術支援

1.5.2 系統支援

1.5.3 學術研究機構的支援

1.6　快速回顧有限元素法

1.6.1 使用隱式方法求解節點位移

1.6.2 應力波傳遞的描述

 

2.1　Abaqus分析模型的組成

2.2　Abaqus/CAE簡介

2.2.1 啟動Abaqus/CAE

2.2.2 主視窗的組成部分

2.2.3 何謂功能模組

2.2.4 何謂模型樹

2.3　例題：用Abaqus/CAE產生天車模型

2.3.1 單　位

2.3.2 建立零件

2.3.3 建立材料

2.3.4 定義和指定截面性質

2.3.5 定義組裝

2.3.6 建構讀者的分析

2.3.7 在模型上施加邊界條件和負載

2.3.8 模型的網格分割

2.3.9 建立一個分析作業

2.3.10 檢查模型

2.3.11 執行分析

2.3.12 用Abaqus/CAE進行後處理

2.3.13 使用Abaqus/Explicit重新執行分析

2.3.14 對動態分析的結果進行後處理

2.4　比較隱式與顯式程序

2.4.1 在隱式和顯式分析之間選擇

2.4.2 網格加密在隱式和顯式分析中的計算成本

2.5　小　結

 

3.1　有限元素

3.1.1 元素的表徵

3.1.2 實體元素

3.1.3 殼元素

3.1.4 樑元素

3.1.5 桁架元素

3.2　剛體

3.2.1 決定何時使用剛體

3.2.2 剛體零件

3.2.3 剛體元素

3.3　小　結

 

4.1　元素的數學式和積分

4.1.1 全積分

4.1.2 減積分

4.1.3 不相容元素

4.1.4 混合元素

4.2　選擇實體元素

4.3　例題：連接環

4.3.1 前處理－應用Abaqus/CAE建立模型

4.3.2 後處理－結果視覺化

4.3.3 用Abaqus/Explicit重新進行分析

4.3.4 後處理動態分析結果

4.4　網格收斂性

4.5　相關的Abaqus例題

4.6　建議閱讀之參考文獻

4.7　小　結

 

5.1　元素幾何

5.1.1 殼厚度和截面點(Section Points)

5.1.2 殼法線和殼面

5.1.3 殼的初始曲率

5.1.4 參考面的偏置

5.2　殼體數學式－厚殼或薄殼

5.3　殼的材料方向

5.3.1 預設的局部材料方向

5.3.2 建立其他的材料方向

5.4　選擇殼元素

5.5　例題：斜板

5.5.1 前處理－用Abaqus/CAE建立模型

5.5.2 後處理

5.6　相關的Abaqus例題

5.7　建議閱讀之參考文獻

5.8　小　結

 

6.1　樑橫截面幾何

6.1.1 截面點

6.1.2 橫截面方向

6.1.3 樑元素曲率

6.1.4 樑截面的節點偏置

6.2　數學式和積分

6.2.1 剪力變形

6.2.2 扭轉響應－翹曲

6.3　選擇樑元素

6.4　例題：貨物吊車

6.4.1 前處理－應用Abaqus/CAE建立模型

6.4.2 後處理

6.5　相關的Abaqus例題

6.6　建議閱讀之參考文獻

6.7　小　結

 

7.1　引　言

7.1.1 自然頻率和模態形狀

7.1.2 模態疊加

7.2　阻　尼

7.2.1 在Abaqus/Standard中阻尼的定義

7.2.2 選擇阻尼值

7.3　元素選擇

7.4　動態問題的網格分割

7.5　例題：貨物吊車－動態負載

7.5.1 修改模型

7.5.2 結　果

7.5.3 後處理

7.6　模態數量的影響

7.7　阻尼的影響

7.8　與直接時間積分的比較

7.9　其他的動態程序

7.9.1 線性模態法的動態分析

7.9.2 非線性動態分析

7.10　相關的Abaqus例題

7.11　建議閱讀之參考文獻

7.12　小　結

 

8.1　非線性的來源

8.1.1 材料非線性

8.1.2 邊界非線性

8.1.3 幾何非線性

8.2　非線性問題的求解

8.2.1 分析步、增量步和疊代步

8.2.2 Abaqus/Standard中的平衡疊代和收斂

8.2.3 Abaqus/Standard中的自動增量控制

8.3　在Abaqus分析中包含非線性

8.3.1 幾何非線性

8.3.2 材料非線性

8.3.3 邊界非線性

8.4　例題：非線性斜板

8.4.1 修改模型

8.4.2 作業診斷(Job Diagnostics)

8.4.3 後處理

8.4.4 用Abaqus/Explicit運算分析

8.5　相關的Abaqus例題

8.6　建議閱讀之參考文獻

8.7　小　結

 

9.1　Abaqus/Explicit適用的問題類型

9.2　有限元素方法動態顯式分析

9.2.1 顯式時間積分

9.2.2 比較隱式和顯式時間積分程序

9.2.3 顯式時間積分方法的優越性

9.3　自動時間增量和穩定性

9.3.1 顯式方法的條件穩定性

9.3.2 穩定性限制的定義

9.3.3 在Abaqus/Explicit中的完全自動時間增量與固定時間增量

9.3.4 質量縮放以控制時間增量

9.3.5 材料對穩定性的影響

9.3.6 網格對穩定性的影響

9.3.7 數值不穩定性

9.4　例題：在棒中的應力波傳遞

9.4.1 前處理－用Abaqus/CAE建立模型

9.4.2 後處理

9.4.3 網格對穩定時間增量和CPU時間的影響

9.4.4 材料對穩定時間增量和CPU時間的影響

9.5　動態振盪的阻尼

9.5.1 體黏性(Bulk viscosity)

9.5.2 黏性壓力

9.5.3 材料阻尼

9.5.4 離散減振器

9.6　能量平衡

9.6.1 能量平衡的敘述

9.6.2 能量平衡的輸出

9.7　小　結

 

10.1 在Abaqus中定義材料

10.2 延性金屬的塑性

10.2.1 延性金屬的塑性性質

10.2.2 有限變形的應力和應變的測量

10.2.3 在Abaqus中定義塑性

10.3 彈－塑性問題的元素選取

10.4 例題：連接環的塑性

10.4.1 修改模型

10.4.2 作業監控和診斷

10.4.3 對結果進行後處理

10.4.4 在材料模型中加入硬化特性

10.4.5 具塑性硬化的分析

10.4.6 對結果進行後處理

10.5 例題：加強板承受爆炸負載

10.5.1 前處理－用Abaqus/CAE建立模型

10.5.2 後處理

10.5.3 關於分析的回顧

10.6 超彈性(Hyperelasticity)

10.6.1 引　言

10.6.2 可壓縮性

10.6.3 應變勢能

10.6.4 使用實驗數據定義超彈性行為

10.7 例題：軸對稱支座

10.7.1 對稱性

10.7.2 前處理－使用Abaqus/CAE建立模型

10.7.3 後處理

10.8 大變形量之網格設計

10.9 減少體積自鎖的技術

10.10 相關的Abaqus例題

10.11 建議閱讀之參考文獻

10.12 小　結

 

11.1　一般分析過程

11.1.1 在一般分析步中的時間

11.1.2 在一般分析步中指定負載

11.2　線性擾動分析

11.2.1 在線性擾動分析步中的時間

11.2.2 在線性擾動分析步中指定負載

11.3　例題：管道系統的振動

11.3.1 前處理－用Abaqus/CAE建立模型

11.3.2 對作業的監控

11.3.3 後處理

11.4　重啟動分析

11.4.1 重啟動和狀態檔案

11.4.2 重啟動一個分析

11.5　例題：重啟動管道的振動分析

11.5.1 建立一個重啟動分析模型

11.5.2 監控作業

11.5.3 對重啟動分析的結果做後處理

11.6　相關的Abaqus例題

11.7　小　結

 

12.1 Abaqus接觸功能概述

12.2 定義接觸面(Surface)

12.3 接觸面間的交互作用

12.3.1 接觸面的法向行為

12.3.2 表面的滑動

12.3.3 摩擦模型

12.3.4 其他接觸交互作用選項

12.3.5 基於表面的約束

12.4 在Abaqus/Standard中定義接觸

12.4.1 接觸交互作用

12.4.2 從屬(Slave)和主控(Master)表面

12.4.3 小滑動與有限滑動

12.4.4 元素選擇

12.4.5 接觸演算法

12.5 在Abaqus/Standard中的剛體表面模擬問題

12.6 Abaqus/Standard例題：凹槽成型

12.6.1 前處理－用Abaqus/CAE建模

12.6.2 監視作業

12.6.3 Abaqus/Standard接觸分析的故障檢測

12.6.4 後處理

12.7 Abaqus/Standard的通用接觸

12.8 Abaqus/Standard 3-D範例：在鉚接處施加剪力

12.8.1 前處理一以Abaqus/CAE產生模型

12.8.2 後處理

12.9 在Abaqus/Explicit中定義接觸

12.9.1 Abaqus/Explicit的接觸公式

12.10　Abaqus/Explicit建模之考量

12.10.1 正確的定義表面

12.10.2 模型的過約束

12.10.3 網格細化

12.10.4 初始過盈接觸

12.11 Abaqus/Explicit例題：電路板落下試驗

12.11.1 前處理－Abaqus/CAE建模

12.11.2 後處理

12.11.3 用輸出過濾功能再執行一次分析

12.12 Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit的比較

12.13 相關的Abaqus例題

12.14 建議閱讀之參考文獻

12.15 小　結

 

13.1　顯式動態問題模擬

13.2　負載速率

13.2.1 平滑幅值曲線

13.2.2 結構問題

13.2.3 金屬成型問題

13.3　質量放大

13.4　能量守衡

13.5　例題：Abaqus/Explicit凹槽成型

13.5.1 前處理－用Abaqus/Explicit重新運算模型 1

13.5.2 成型分析－嘗試

13.5.3 兩次成型嘗試的討論

13.5.4 加速分析的方法

13.5.5 Abaqus/Standard的回彈分析

13.6　小　結

 

A.1 天車

A.2 連接環

A.3 斜板

A.4 貨物吊車

A.5 貨物吊車－動態載荷

A.6 非線性斜板

A.7 在棒中的應力波傳播

A.8 連接環的塑性

A.9 加強板承受爆炸載荷

A.10 軸對稱支座

A.11 管道系統的振動

A.12 凹槽成型

A.13 電路板落下試驗

 

B.1 了解Abaqus/CAE模組

B.2 了解模型樹

B.3 建立零件

B.4 建立材料

B.5 定義與指定截面性質

B.5.1 定義均質實體截面

B.5.2 指定懸臂樑的截面性質

B.6 組裝模型

B.7 定義分析步

B.7.1 建立分析步

B.7.2 設定輸出參數

B.8 施加模型的邊界條件與負載

B.8.1 施加一個邊界條件在懸臂樑的一端

B.8.2 施加負載在懸臂樑頂部

B.9 網格模型

B.9.1 指定網格控制

B.9.2 指定Abaqus的元素類型

B.9.3 建立網格

B.10 建立分析作業與提交分析

B.11 檢視分析的結果

B.12 小結

 

C.1 總覽

C.2 建立第一個鉸鍊

C.2.1 建立方塊

C.2.2 於基礎特徵上加入凸緣

C.2.3 修改特徵

C.2.4 建立草圖平面

C.2.5 繪製潤滑孔

C.3 指定鉸鏈零件的截面性質

C.3.1 建立材料

C.3.2 定義截面

C.3.3 指定截面

C.4 建立及修改第二個鉸鏈零件

C.4.1 複製鉸鏈

C.4.2 修改複製的鉸鏈

C.5 建立插銷

C.5.1 建立插銷

C.5.2 指定剛體參考點

C.6 組裝模型

C.6.1 建立零件的組成件

C.6.2 建立實心鉸鏈組成件

C.6.3 定位實心鉸鏈組成件

C.6.4 建立及定位插銷的組成件

C.7 定義分析步

C.7.1 建立分析步

C.7.2 要求變數輸出

C.7.3 監控選擇的自由度

C.8 建立用於接觸交互作用的面集合

C.8.1 指定插銷的面集合

C.8.2 指定鉸鏈的面集合

C.9 定義模型區域之間的接觸

C.9.1 建立交互作用性質

C.9.2 建立交互作用

C.10 指定邊界條件及負載於組裝

C.10.1 拘束含潤滑孔的鉸鏈

C.10.2 拘束插銷

C.10.3 修改插銷上的邊界條件

C.10.4 拘束實心鉸鏈

C.10.5 指定負載於實心鉸鏈

C.11 組裝的網格分割

C.11.1 決定何處必須分割

C.11.2 分割含潤滑孔的凸緣

C.11.3 指定網格控制

C.11.4 指定Abaqus的元素類型

C.11.5 舖上組成件種子

C.11.6 建立組裝的網格

C.12 建立分析作業與提交分析

C.13 檢視分析的結果

C.13.1 顯示及客製化分布雲圖

C.13.2 使用顯示群組

C.14 小結
 

D.1 綜覽

D.2 在輸出資料庫檔裡有甚麼輸出變數？

D.3 讀取輸出資料庫檔

D.4 客製化模型圖

D.4.1 客製化模型圖

D.5 顯示變形圖

D.5.1 顯示變形圖

D.5.2 將未變形圖疊加在變形圖上

D.6 顯示並客製化分布雲圖

D.6.1 顯示分布雲圖

D.6.2 選擇變數繪圖

D.6.3 客製化分布雲圖

D.7 分布雲圖的動畫

D.8 顯示並客製化向量圖

D.8.1 顯示向量圖

D.8.2 客製化向量圖

D.9 顯示並客製化材料方向圖

D.9.1 顯示材料方向圖

D.9.2 客製化材料方向圖

D.10 顯示並客製化XY圖

D.10.1 顯示XY圖

D.10.2 客製化XY圖

D.11 對現有的XY圖生成新的XY圖

D.11.1 建立應力對時間以及應變對時間的資料

D.11.2 合併資料

D.11.3 繪製與客製化應力應變曲線

D.12 查詢XY圖

D.13 顯示沿著路徑上的結果

D.13.1 建立一組節點的路徑

D.13.2 顯示節點路徑上的結果

D.14 總結