【全球聚看点】Abaqus模块介绍

模块

ABAQUS有两个主求解器模块— ABAQUS/Standard 和 ABAQUS/Explicit。ABAQUS 还包含一个全面支持求解器的图形用户界面，即人机交互前后处理模块 — ABAQUS/CAE 。 ABAQUS 对某些特殊问题还提供了专用模块来加以解决。

Abaqus/CAE

(相关资料图)

Abaqus有限元建模、后处理以及过程自动化的完整解决方案

使用Abaqus/CAE用户可以快速高效地创建、修改、监控、诊断以及可视化Abaqus分析过程。

Abaqus/CAE用户界面将建模、分析、任务管理和结果可视化功能集成为一个统一、易于操作环境之下，不论对于初学者还是有经验的用户，都非常易学和高效。Abaqus/CAE支持类似CAD一样的交互式功能，例如基于特征、参数化建模、交互式和脚本操作、用户定制界面等。

在Abaqus/CAE中，用户可以创建几何模型，也可以导入CAD模型，或者基于几何生成网格，而这些网格跟CAD模型不再关联。CATIA V5、SolidWorks和 Pro/ENGINEER的交互式接口可以保证CAD和CAE装配模型的一致性，并且可以快速地进行模型更新而不丢失任何用户定义的分析特征。

Abaqus/CAE开放的用户定制工具提供了强大的自动化分析流程解决方案，这样仿真专家可以定制验证好的工作流程，将仿真知识和经验固化到其中。Abaqus/CAE同样提供强大的后处理定制功能，使得用户可以读取和操作任何Abaqus分析的结果。

Abaqus/Standard

Abaqus/Standard适合求解静态和低速动力学问题，这些问题通常都对应力精度有很高的要求。例如垫片密封问题，轮胎稳态滚动问题，或复合材料机翼裂纹扩展问题。对于单一问题的模拟，可能需要在时域和频域内进行分析。例如在发动机分析里，首先需要模拟包含复杂垫片力学行为的发动机缸盖安装模拟，接着才是进行包含预应力的模态分析，或是在频域内的包含预应力的声固耦合振动分析。Abaqus/CAE支持Abaqus/Standard求解器的所有常用的前后处理功能。

Abaqus/Standard计算结果可以作为初始状态用于后续的Abaqus/Explicit分析。同样的，Abaqus/Explicit计算结果也可以继续用于后续的Abaqus/Standard分析。这种集成的灵活性使得可以将复杂的问题分解，将适合用隐式方法的分析过程用Abaqus/Standard求解，例如静力学、低速动力学或稳态滚动分析;而将适合用显式方法的用Abaqus/Explicit求解，例如高速、非线性、瞬态占主导的问题。

Abaqus/Explicit

Abaqus/Explicit是特别适合于模拟瞬态动力学为主的问题的有限元产品；能够高效地求解包括接触在内的非线性问题和许多准静态问题。使用方便，可靠性高，计算高效。Abaqus/CAE支持Abaqus/Explicit求解器的所有常用的前后处理功能。

Abaqus/Explicit计算结果可以作为初始状态用于后续的Abaqus/Standard分析。同样的，Abaqus/Standard计算结果也可以继续用于后续的Abaqus/Explicit分析。这种集成的灵活性使得可以将复杂的问题分解，将适合于显式方法的求解的高速、非线性、瞬态占主导的问题用Abaqus/Explicit求解;而适合与隐式方法的分析过程用Abaqus/Standard求解，例如静力学、低速动力学或稳态滚动分析。

Abaqus/Standard、Abaqus/Explicit 的联合仿真(Co-Simulation)

Abaqus 可将整体模型中不同响应形式的两部分模型分别定义成Standard 和Explicit 形式，在分析过程中两个求解器之间不断地相互传递数据，因此不需过多地简化模型就可以准确并有效地模拟大规模的复杂模型。Abaqus/Standard、Abaqus/Explicit 可以完全在Abaqus/CAE 中完成。应用实例：整车分析中Car Body 和SuspensionConnectors 使用Standard 求解器分析，Wheel 和Tire 使用Explicit 求解器分析。

模块功能

静态应力/位移分析：包括线性，材料和几何非线性，以及结构断裂分析等

动态分析粘弹性/粘塑性响应分析：粘塑性材料结构的响应分析

热传导分析：传导，辐射和对流的瞬态或稳态分析

质量扩散分析：静水压力造成的质量扩散和渗流分析等

耦合分析：热/力耦合，热/电耦合，压/电耦合，流/力耦合，声/力耦合等

非线性动态应力/位移分析：可以模拟各种随时间变化的大位移、接触分析等

瞬态温度/位移耦合分析：解决力学和热响应及其耦合问题

准静态分析：应用显式积分方法求解静态和冲压等准静态问题

退火成型过程分析：可以对材料退火热处理过程进行模拟

海洋工程结构分析：

对海洋工程的特殊载荷如流载荷、浮力、惯性力等进行模拟

对海洋工程的特殊结构如锚链、管道、电缆等进行模拟

对海洋工程的特殊的连接，如土壤/管柱连接、锚链/海床摩擦、管道/管道相对滑动等进行模拟

水下冲击分析：对冲击载荷作用下的水下结构进行分析

柔体多体动力学分析：对机构的运动情况进行分析，并和有限元功能结合进行结构和机械的耦合分析，并可以考虑机构运动中的接触和摩擦

疲劳分析：根据结构和材料的受载情况统计进行生存力分析和疲劳寿命预估

设计灵敏度分析：对结构参数进行灵敏度分析并据此进行结构的优化设计

软件除具有上述常规和特殊的分析功能外，在材料模型，单元，载荷、约束及连接等方面也功能强大并各具特点：

材料模型：定义了多种材料本构关系及失效准则模型，包括：

弹性：线弹性，可以定义材料的模量、泊松比等弹性特性

正交各向异性，具有多种典型失效理论，用于复合材料结构分析

多孔结构弹性，用于模拟土壤和可挤压泡沫的弹性行为

亚弹性，可以考虑应变对模量的影响

超弹性，可以模拟橡胶类材料的大应变影响

粘弹性，时域和频域的粘弹性材料模型

塑性

金属塑性，符合Mises屈服准则的各向同性和遵循Hill准则的各向异性塑性模型

铸铁塑性，拉伸为Rankine屈服准则，压缩为Mises屈服准则

蠕变，考虑时间硬化和应变硬化定律的各向同性和各向异性蠕变模型

扩展的Druker-Prager模型，适合于沙土等粒状材料的不相关流动的模拟

Capped Drucker-Prager模型，适合于地质、隧道挖掘等领域

Cam-Clay模型，适合于粘土类土壤材料的模拟

Mohr-Coulomb模型，这种模型与Capped Druker-Prager模型类似，但可以考虑不光滑小表面情况

泡沫材料模型，可以模拟高度挤压材料，可应用于消费品包装、及车辆安全装置等领域混凝土材料模型，这种模型包含了混凝土弹塑性破坏理论渗透性材料模型，提供了依赖于孔隙比率、饱和度和流速的各向同性和各向异性材料的渗透性模型。

其它材料特性：包括密度、热膨胀特性、热传导率和导电率、比热、压电特性、阻尼以及用户自定义材料特性等

单元库：ABAQUS包括内容丰富的单元库，单元种类多达562种。包括：实体单元/ 壳单元/薄膜单元/ 梁单元/ 杆单/ 刚体元/连接元/无限元/特种单元(针对钢筋混凝土结构或轮胎结构的加强筋单元（*Rebar)/针对海洋工程结构的土壤/管柱连接单元（*Pipe-Soil）/锚链单元(*Drag Chain)/专门的垫圈单元和空气单元等特殊的单元)/用户通过用户子程序自定义单元。

载荷、约束及连接：载荷包括均匀体力、不均匀体力、均匀压力、不均匀压力、静水压力、旋转加速度、离心载荷、弹性基础，伴随力效应，集中力和弯矩，温度和其他场变量，速度和加速度等。除常规的约束外，还提供线性和非线性的多点约束(MPC)，包括刚性链、刚性梁、壳体/固体连接、循环对称约束和运动耦合等。 连接强大的接触对定义与分析功能为管接头接触密封分析，铰链连接分析，壳体密封分析等带来极大的便利。

产品

Abaqus/AMS

Abaqus/Standard的附加分析功能允许用户使用自动多级子结构特征值求解器(AMS)去计算模态问题。Abaqus/AMS特征值求解器的计算性能远超默认的Lanczos求解器，尤其是对于大规模模型需要提取大量的模态时。大量的模型测试表明，对于模态提取问题，AMS求解器要快10-25倍，这取决于模型的复杂程度。

Abaqus/Aqua

Abaqus/Aqua是用于海洋工程的一个附加模块，可以应用于海洋工程结构领域，能够完成导管架和立管的结构分析，拖管过程模拟计算以及浮体结构分析计算;可以计算结构浮力、风载荷以及波流载荷作用下的拖曳力和惯性力等环境载荷。

Abaqus/Design

Abaqus/Design作为Abaqus/Standard的补充附加模块，主要用于设计灵敏度分析(DSA)。设计灵敏度对于理解设计空间变化以及预测设计改变的影响都非常有用。设计灵敏度可以为再设计和基于梯度的优化提供基础。

Abaqus/Foundation

Abaqus/Foundation提供Abaqus/Standard中的线性静力学和线性动力学分析功能。当Abaqus/Foundation可用时，Abaqus会自动探测分析是否能够应用线性摄动分析类型，然后使用Abaqus/Foundation代替Abaqus/Standard进行分析，可以有效地节省license token使用量。

Abaqus/CFD

Abaqus/CFD为Abaqus提供了计算流体动力学分析功能，Abaqus/CAE支持该求解器的所有的前后处理需求。并行的CFD分析功能可以求解多数的非线性流体传热和流固耦合问题。

Abaqus/CFD可以解决以下不可压缩流动问题：

层流和湍流：内流或外流的稳态和瞬态问题，横跨的雷诺数范围可以很大，分析时几何可以很复杂。还可以分析由空间变化的分布体力诱发的流动问题。

热对流：包括热传导和自然对流问题，需要求解能量方程。这类问题包括大范围普朗特数的湍流热传导。

ALE动网格：Abaqus/CFD对运动方程、热传导方程和湍流传输方程采用ALE描述进行动网格分析。动网格问题通常包括指定边界运动，这种边界条件对于流体流动来说相对独立，常出现于流体流动或流固耦合问题中。

Abaqus 附加模块

Abaqus统一有限元产品允许用户开发定制应用，并可以将合作伙伴或自主开发的功能集成到Abaqus中。SIMULIA提供Moldflow、MSC.ADAMS和MADYMO的分析接口。FTSS的碰撞假人模型也可以在碰撞分析和乘员安全分析中使用。Abaqus各地区办公室开发了大量基于Abaqus的定制功能，例如印刷电路板模块(PWB)，缠绕复合材料模块，金属覆盖成型模块等。SIMULIA也提供Fe-safe用于模拟疲劳问题。

拓扑优化(ATOM)

Abaqus 拓扑优化模块(ATOM)具有先进的非线性结构优化功能，为产品设计师和工程师提供满足结构需求和制造工艺的设计，同时提高产品性能、降低产品重量和费用。ATOM能够使Abaqus用户对单个部件或者装配体进行拓扑和外形优化，同时考虑材料非线性、接触非线性和几何非线性的影响。

分析接口

MoldFlow分析接口

该附加模块可以将MoldFlow注塑分析的结果导入到Abaqus中，为后续的分析考虑材料方向和残余应力因素的影响。MoldFlow提供制造过程中部件的力学和热力学材料参数以及残余应力结果信息。力学参数(包括纤维角度因素的影响)信息由MoldFlow计算，并以沿部件厚度方向积分点位置处的正交各项异性参数的方式写出到接口文件中。

MSC.ADAMS分析接口

MSC.ADAMS分析接口可以让用户在采用MSC.ADAMS进行多体动力学分析时使用Abaqus模型的刚度信息。MSC.ADAMS分析接口可以将Abaqus模型的刚度矩阵转换为ADAMS/Flex需要的数据格式。

MADYMO联合仿真

该附加模块在Abaqus/Explicit中使用，可以在车辆-乘员碰撞安全模拟中使用Abaqus/Explicit和MADYMO进行联合仿真。该分析技术可以直接将Abaqus/Explicit的碰撞分析和MADYMO的乘员分析进行耦合。使用Abaqus/Explicit和MADYMO进行碰撞安全分析的用户手册可以通过AOSS下载。

CAD交互式接口

交互式接口能够将CAD模型传递到Abaqus/CAE中。这些功能强大的附加模块仅需鼠标轻轻一点，就可将部件或整个装配体传递到Abaqus/CAE中。用户可以在CAD软件中修改几何模型，使用交互式接口快速更新Abaqus/CAE的有限元模型，而不丢失任何分析特征。这些交互式接口需要在每个CAD软件中安装插件使用，然后在Abaqus/CAE中通过CAD连接工具建立相应的连接。

CATIA V5交互式接口

CATIA V5交互式接口可以使用交互式导入将CATIA V5的部件和装配体传递到Abaqus/CAE中。CATIA V5模型中的材料和组定义也可以传递到Abaqus/CAE中。除此之外，CATIA V5交互式接口还可以直接导入CATIA V5的.CATPart 和 .CATProduct格式的模型。

Pro/ENGINEER交互式接口

Pro/ENGINEER 交互式接口可以使用交互式导入将Pro/ENGINEER的部件和装配体传递到Abaqus/CAE中。除了交互式导入，Pro/ENGINEER交互式接口也包含了直接导入接口，可以写出.enf_abq格式的部件和装配体。.enf_abq格式文件可以接着被导入到Abaqus/CAE中。

Pro/ENGINEER 交互式接口可以使用户在Abaqus/CAE中修改Pro/ENGINEER模型中的特征参数，例如孔径或拉伸长度。修改后的参数会更新Pro/ENGINEER和Abaqus/CAE中的模型。

SolidWorks交互式接口

SolidWorks交互式接口可以轻松地将Solidworks中的部件或装配体导入到Abaqus/CAE中，接着用户可以修改Solidworks中的几何模型，该接口自动地更新Abaqus/CAE中模型修改且不丢失任何分析特征。当用户在使用Solidworks不断更改设计模型而分析工具是基于Abaqus时，SolidWorks交互式接口就显得非常有用。

复合材料建模模块(CMA)

基于Abaqus/CAE的复合材料建模模块(CMA)具有功能强大的复合材料仿真能力和先进的建模技术，补充和扩展了原有Abaqus/CAE中的复合材料功能，并与Abaqus/CAE完美的融合在一起。复合材料建模模块(CMA)直接将准确的纤维角度和铺层厚度传递到Abaqus分析中，并且允许快速地查看并修改复合材料模型。该产品也生成制造数据以保证分析模型与最终结构匹配，并与Simulayt公司的其他产品无缝集成。

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