ABAQUS基础教程

ABAQUS岩土隧道入门地应力平衡基本问题

一：Abaqus地应力平衡方法理解

Abaqus地应力平衡现常用分为两种方法：（6.10版以前那种笨拙修改csv文件和添加keywords自己计算每层土应力的方法，就真的很折腾，而且适应性还不好）

1. 通过Geostatic中Automatic平衡，这种方法是自动平衡，通过设置最小位移精度，迭代计算达到平衡的最小位移精度；算盘放小胖版主案例说法“依据小胖的经验，对于标准的隧道开挖，几何简单，采用1e-5的位移准则是可以的。但如果比较复杂的模型，宝宝们也不要太吝啬，放宽到0.5 mm以下也是可以的。毕竟我们玩的是大尺度模拟，半个毫米都不一定能测得出来。”，而对于单元数量巨大的模型，本身计算一次就需要不短的时间，再通过迭代自动计算地应力平衡，这个时间。。。。。。；并且Automatic只有100个increment，如果100到了还没平衡好，虽然“可以在上次计算的应力基础上再平衡一次。”但是这样下去如果遇见不收敛，就是何年何月才能算好地应力平衡。So，再看第二种方法咯

2. 通过导入自重变形结果odb文件，定义应力场来计算。若用Geostatic分析步换成Fixed平衡固定计算一次的自重变形结果odb；再通过Predefined field导入这个自重变形结果odb；具体小胖版主有实例截图，就是在Predefined field中initial分析步stress进行设置“从外部文件导入”这个自重变形结果，Geostatic分析步Fixed 下也只有一步step 和Increment，所有就应是1。

但是再计算七万别忘啦，再复制重命名或者新建一个job，要是覆盖了自重变形结果的odb，就白搭

若采用的static general分析步，控制初始增量步默认是Automatic，初始和最大控制一步计算就行，与geostatic的fixed的自重变形计算结果是一样滴，导入平衡方法也一样，结果可以比较一下，具体可以看看算盘坊小胖的地应力平衡初、中、高教程，这个只能算基础入门的概念理解

ABAQUS软件功能特点及其操作要点

ABAQUS是国际上最先进的大型通用有限元计算分析软件之一，是美国ABAQUS公司(原Hibbitt,Karlsson&Sorensen,Inc）的产品。特别是它的非线性力学（几何、材料、接触）分析功能具有世界领先水平，在北美、欧洲和亚洲许多国家的机械、化工、土木、水利、材料、航空、船舶、冶金、汽车、电气工业设计等领域中得到广泛的应用.

ABAQUS的功能特点

它是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性问题到许多复杂的非线性问题。

它可以进行结构的静态和动态分析，如应力、变形、振动、冲击、热传导和对流、质量扩散、声波、力电耦合分析等。它具有丰富的单元模式，如杆、梁、刚架、板壳、实体、无限体元等；它可以模拟广泛的材料性能,如金属、橡胶、钢筋混凝土、弹性泡沫、岩石和土壤等。

ABAQUS为用户提供了广泛的功能，且使用起来又非常简单。大量的复杂问题可以通过选项块的不同组合很容易的模拟出来。例如,对于复杂多构件问题的模拟是通过把定义每一构件的几何尺寸的选项块与相应的材料性质选项块结合起来。在大部分模拟中，甚至高度非线性问题，用户只需提供一些工程数据，像结构的几何形状、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。他不仅能够选择合适参数，而且能连续调节参数以保证在分析过程中有效地得到精确解。用户通过准确的定义参数就能很好的控制数值计算结果。

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被广泛地认为是功能最强的有限元软件，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。ABAQUS不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析，同时还可以做系统级的分析和研究.ABAQUS的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使得ABAQUS被各国的工业和研究中所广泛的采用。ABAQUS产品在大量的高科技产品研究中都发挥着巨大的作用。

ABAQUS 书籍、视频 辉墨点睛推荐

入门学习

1、《ABAQUS视频教程 辉墨点睛版》（视频）

推荐理由：

国内讲解最详细系统的一套视频教程，由浅入深，逐个功能讲解，并辅以简单实例，是零基础者入门学习和初级用户查缺补漏的最佳资料。

2、《ABAQUS6.6基础教程与实例详解》

推荐理由：

该书分两部分，第一部分类似于abaqus/CAE帮助文档的翻译，每个功能都有简略介绍，第二部分为入门实例，主要包括了软件在在机械动力学、静力学的应用。

初级用户学习

3、《ABAQUS有限元分析实例详解》

推荐理由：

软件学习者必备资料，非常经典，主要介绍了ABAQUS在机械工程方面的应用实例，难度适中，对于实际的工程项目也具有一定的参考价值。

4、《ABAQUS有限元分析常见问题解答》

推荐理由：

第一本专门为软件学习者答疑解惑的书籍，为软件操作者提供了更多的理论支持，是每一个ABAQUS用户夯实理论基础的必备资料。

中级用户学习

5、《ABAQUS非线性有限元分析实例》

推荐理由：

ABAQUS理论与实例结合的完美作品，书籍分两部分，第一部分是ABAQUS官方学习资料的全文翻译，第二部分是复杂工程实例的概要介绍。整本书对于加强有限元理论知识以及开拓视野都非常有帮助。

6、《ABAQUS经典例题集1、2、3》

推荐理由：

该习题集一共有3册，例题的难度基本可以达到工程需求，可以作为工程分析的参考，是从软件学习者跨越到软件应用者的必看书籍，可惜该书已经绝版。

高级用户学习

7、《Python语言在Abaqus中的应用》

推荐理由：

通过该书学习，了解ABAQUS软件的编写原理，是不可多得的二次开发经典资料。

8、《ABAQUS帮助文档》

推荐理由：

对于复杂的工程问题，已经没有其他现成的书籍了，所以只能靠自己去模式，帮助文档是学习软件高级功能的可靠保障。

土木行业：

《ABAQUS结构工程分析及实例详解》

7 线性动态分析

如果你只对结构承受载荷后的长期响应感兴趣，静力分析（static analysis）是足够的。然而，如果加载时间很短（例如在地震中）或者如果载荷在性质上是动态的(例如来自旋转机械的荷载)，你就必须采用动态分析（dynamic analysis）.本章将讨论应用ABAQUS/Standard进行线性动态分析;关于应用ABAQUS/Explicit进行非线性动态分析的讨论，请参阅第9章“非线性显式动态分析”。

7.1 引言

动态模拟是将惯性力包含在动力学平衡方程中：

0PIuM

其中

M 结构的质量。

u 结构的加速度.

I 在结构中的内力.

P 所施加的外力。

在上面公式中的表述是牛顿第二运动定律(F = ma）。

在静态和动态分析之间最主要的区别是在平衡方程中包含了惯性力（Mu）.在两类模拟之间的另一个区别在于内力I的定义。在静态分析中，内力仅由结构的变形引起；而在动态分析中,内力包括源于运动(例如阻尼）和结构的变形的贡献。

7。1.1 固有频率和模态

最简单的动态问题是在弹簧上的质量自由振动,如图7-1所示。 7-2

图7–1 质量－弹簧系统

在弹簧中的内力给出为ku，所以它的动态运动方程为

mukuP0

这个质量－弹簧系统的固有频率（natral frequency）(单位是弧度/秒（rad/s)）给出为

km

如果质量块被移动后再释放，它将以这个频率振动。若以此频率施加一个动态外力，位移的幅度将剧烈增加，这种现象即所谓的共振。

实际结构具有大量的固有频率.因此在设计结构时，非常重要的是避免使可能的载荷频率过分接近于固有频率。通过考虑非加载结构(在动平衡方程中令0P）的动态响应可以确定固有频率.则运动方程变为

MuI0

对于无阻尼系统,IKu，因此有

MuKu0

这个方程的解具有形式为

tieu

将此式代入运动方程，得到了特征值（eigenvalue）问题