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有限元分析软件ABAQUS介绍 内蒙古科技大学 数理生学院数学系 报告人：曹富军 内容简介 数值模拟方法介绍 有限元软件介绍 软件分析的基本流程 ABAQUS的主要功能和特征 ABAQUS的热固耦合分析功能 冷却壁热性能分析的关键因素及解决方案 数值模拟方法介绍 数值模拟也叫计算机模拟。它以电子计算机为手段，通过数值计算和图像显示的方法，达到对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题研究的目的。 节约时间、成本 数值模拟的基本步骤 （1）建立数学模型--基本守衡方程 （2）建立物理问题模型--前处理建模 （3）离散方程--选择离散方法和格式 （4）求解方程--选择求解算法 （5）编制、调试程序 （6）研究结果--后处理 （7）改进模型或提出指导方案 使用软件分析的优势 有限元软件的介绍 三种数值分析方法：有限元方法，有限差分，有限体积方法 有限元分析是对结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法。 有限元分析软件目前最流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC四个比较知名比较大的公司。 有限元软件的对比 ANSYS是商业化比较早的一个软件，目前公司收购了很多其他软件在旗下。 ABAQUS专注结构分析，目前没有流体模块。 MSC是比较老（1963）的一款软件目前更新速度比较慢。 ADINA是在同一体系下开发有结构、流体、热分析的一款软件，功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开。 有限元软件的对比 结构分析能力排名： ABAQUS、ADINA、MSC、ANSYS 流体分析能力排名： ANSYS、ADINA、MSC、ABAQUS 耦合分析能力排名： ADINA、ANSYS、MSC、ABAQUS 性价比排名： ADINA，ABAQUS、ANSYS、MSC ANSYS与ABAQUS的对比 应用领域： 1. ANSYS软件注重应用领域的拓展，目前已覆盖流体、电磁场和多物理场耦合等十分广泛的研究领域。 2. ABAQUS则集中于结构力学和相关领域研究，致力于解决该领域的深层次实际问题。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的认可 ANSYS与ABAQUS的对比 求解器功能 （1）对于常规的线性问题，两种软件都可以较好的解决，在模型规模限制、计算流程、计算时间等方面都较为接近。 （2）ABAQUS软件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。 综合性能对比 综合性能对比 1. ANSYS软件的命令流操作非常方便，对于结构 循环优化方面比较有优势，但目前还只是局限于线性方面，非线性方面功能很差而且基本没有； 2. ABAQUS软件则在显式非线性方面有些特色，但隐式非线性方面比不上ADINA，且不具备流体的功能 3. ADINA软件则在结构非线性及多物理场耦合方面非常出色，是全球非线性功能最强大的有限元软件之一，而且具有全球最好的流固耦合分析功能。 软件分析的基本流程 ABAQUS的组成 ABAQUS分析的主要过程 ABAQUS/CAE ABAQUS/CAE (Complete ABAQUS Environment) 交互式图形环境 生成或输入将要分析模型 模型结构分解并划分网格 设置材料属性、载荷及边界条件 提交和、监视、控制分析作业 可视化分析结果 ABAQUS /CAE 用户界面 求解器 ABAQUS/STANDARD|ABAQUS/EXPLICIT 为用户提供两种互补的分析工具。 ABAQUS/STANDARD是一个通用分析模块，它能求解广泛领域的线性和非线性问题，包括静力、动力、构件的热和电响应。 ABAQUS/EXPLICIT采用显示动力学有限元格式，适用于模拟短暂、瞬时的动态事件，如冲击和爆炸问题。 ABAQUS求解器的特点 可以分析复杂的固体力学结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题 Standard隐式算法（稳定，费用高） 当每一个求解增量步结束的时候，隐式的有限元要解一组方程组。 Explicit显示方法（条件稳定，费用低） 并不需要求解方程组，通过动态方法推进增量计算 ABAQUS主要功能 复杂的固体力学结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题 模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料 其它工程问题： 热传导、质量扩散、热电耦合分析、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主要功能 ABAQUS热固耦合分析 ABAQUS/Sandard的热