第二章 ABAQUS基础

第二章 ABAQUS基础

一个完整的ABAQUS分析过程，通常由三个明确的步骤组成：前处理、模拟计算和后处理。这三个步骤的联系及生成的相关文件如下：

前处理（ABAQUS/CAE）

在前处理阶段需定义物理问题的模型并生成一个ABAQUS输入文件。通常的做法是使用ABAQUS/CAE或其它前处理模块，在图形环境下生成模型。而一个简单问题也可直接用文件编辑器来生成ABAQUS输入文件。

模拟计算（ABAQUS/Standard）

模拟计算阶段用ABAQUS/Standard求解模型所定义的数值问题，它在正常情况下是作为后台进程处理的。一个应力分析算例的输出包括位移和应力，它们存储在二进制文件中以便进行后处理。完成一个求解过程所需的时间可以从几秒钟到几天不等，这取决于所分析问题的复杂程度和计算机的运算能力。

后处理（ABAQUS/CAE）

一旦完成了模拟计算得到位移、应力或其它基本变量，就可以对计算结果进行分析评估，即后处理。通常，后处理是使用ABAQUS/CAE或其它后处理软件中的可视化模块在图形环境下交互式地进行，读入核心二进制输出数据库文件后，可视化模块有多种方法显示结果，包括彩色等值线图，变形形状图和x－y 平面曲线图等。深圳ANSY培训，深圳A BAQUS培训，深圳A BAQU，深圳ANSY，AN SY培训，ABAQU培训，深圳AN SY咨询，深圳ABAQU咨询

2.1 ABAQUS分析模型的组成

ABAQUS模型通常由若干不同的部件组成，它们共同描述了所分析的物理问题和所得到的结果。一个分析模型至少要具有如下的信息：几何形状、单元特

性、材料数据、荷载和边界条件、分析类型和输出要求。

几何形状

有限单元和节点定义了ABAQUS要模拟的物理结构的基本几何形状。每一个单元都代表了结构的离散部分，许多单元依次相连就组成了结构，单元之间通过公共节点彼此相互连结，模型的几何形状由节点坐标和节点所属单元的联结所确定。模型中所有的单元和节点的集成称为网格。通常，网格只是实际结构几何形状的近似表达。

网格中单元类型、形状、位置和单元的数量都会影响模拟计算的结果。网格的密度越高（在网格中单元数量越大），计算结果就越精确。

随着网格密度增加，分析结果会收敛到唯一解，但用于分析计算所需的时间也会增加。通常，数值解是所模拟的物理问题的近似解答，近似的程度取决于模型的几何形状、材料特性、边界条件和载荷对物理问题的仿真程度。

单元特性

ABAQUS拥有广泛的单元选择范围，其中许多单元的几何形状不能完全由它们的节点坐标来定义。例如，复合材料壳的叠层或工字型截面梁的尺度划分就不能通过单元节点来定义。这些附加的几何数据由单元的物理特性定义，且对于定义模型整体的几何形状是非常必要的。（见第3章）。

材料数据

对于所有单元必须确定其材料特性，然而高质量的材料数据是很难得到的，尤其是对于一些复杂的材料模型。ABAQUS计算结果的有效性受材料数据的准确程度和范围的限制。

加载和边界条件

加载使结构变形和产生应力。大部分加载的形式包括：

·点载荷

·表面载荷

·体力，如重力

·热载荷

边界条件是约束模型的某一部分保持固定不变（零位移）或移动规定量的位称（非零位移）。在静态分析中需要足够的边界条件以防止模型在任意方向上的刚体移动；否则，在计算过程中求解器将会发生问题而使模拟过程过早结束。

在计算过程中一旦查出求解器发生了问题，ABAQUS将发出错误信息，非常重要的一件事情是，用户要知道如何解释这些ABAQUS发出的错误信息。如果在静态应力分析时看见警告信息“numerical singularity”(数值奇异)或

“zero pivot”（主元素为零），必须检查模型是否全部或部分地缺少限制刚体平动或转动的约束。在动态分析中，由于结构模型中的所有分离部分都具有一定的质量，其惯性力可防止模型产生无限制的瞬时运动，因此，在动力分析时，求解过程中的警告通常提示其它的问题，如过度塑性问题。

分析类型

大多数模拟问题的类型是静态分析，即在外载作用下获得结构的长期响应。在有些情况下，可能令人感兴趣的是加载结构的动态响应：例如，在结构部件上突然加载的影响，像冲击载荷的发生，或在地震时建筑物的响应。

ABAQUS可以实现许多不同类型的模拟，但是这本指南只涵盖两种最一般的分析类型：静态和动态的应力分析。

输出要求

ABAQUS的模拟计算过程会产生大量的输出数据。为了避免占用大量的磁盘空间，用户可限制输出数据的数量，只要它能说明问题的结果即可。

通常用ABAQUS/CAE作为前处理工具来定义构成模型所必需的部件。

2.2 ABAQUS/CAE简介

ABAQUS/CAE是ABAQUS进行操作的完整环境，在这个环境中，可提供简明，一致的界面来生成计算模型，可交互式地提交和监控ABAQUS作业，并可评估计算结果。ABAQUS/CAE分为若干个功能模块，每一个功能模块定义了建模过程中的一个逻辑方面；例如，定义几何形状、定义材料性质、生成网格等等。通过功能模块到功能模块之间的切换，同时也就完成了建模。一旦建模完成，ABAQUS/CAE会生成一个输入文件，用户可把它提交给ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit求解器。求解器读入输入文件进行分析计算，同时发送信息给ABAQUS/CAE以便对作业的进程进行监控，并产生输出数据。最后，用户可使用可视化模块阅读输出数据，观察分析结果。用户与ABAQUS/CAE交互时，会产生一个命令执行文件，它用命令方式记录了操作的全过程。

2.2.1 ABAQUS/CAE的启动

欲启动ABAQUS/CAE，只需在操作系统的命令提示符下给出命令：

abaqus cae

一旦启动，立即出现Start Session对话框，如图2－1所示。

图2－1 Start Session对话框

在这个对话框中有四个选择项：

·Create model Database，开始一个新的分析。

·Open Database，打开一个以前存贮过的模型或者输出数据库文件。

·Run Script，运行一个ABAQUS/CAE命令文件。

·Start Tutorial从在线文件启动辅导教程。

2.2.2 主窗口的组成部分

用户是通过主窗口与ABAQUS/CAE进行交互的。

图2－2是刚打开ABAQUS/CAE时的主窗口状态。

主窗口由以下各个部分组成：

Title bar（标题条）

Title bar给出了正在运行的ABAQUS/CAE版本和当前的模型数据库的名字。

Menu bar（菜单条）

Menu bar中包含了所有的菜单，通过对菜单的操作可调用ABAQUS/CAE的全部功能。当用户在Context bar中选择不同的模块时，就会在menu bar 得到不同的菜单系统。详情可见ABAQUS/CAE用户手册的6.2.2节。

Toolbar（工具条）

Toolbar提供了一种快速操作途径来调用菜单中常用命令。详情可见ABAQUS/CAE用户手册的6.2.3节。

Context bar（过渡条）

ABAQUS/CAE是分为一系列功能模块的，其中每一个模块只针对模型的某一方面。用户可以在Context bar的Module表中进行各模块之间的切换。Context bar里的其它项则是当前模块的功能；例如，Context bar允许用户在构造模型的几何形状时退出已存在的部件。详情可见ABAQUS/CAE用户手册的6.2.4节。

Toolbox area（工具盒区）

一旦进入某一功能模块，toolbox区中就会出现该功能模块对应的工具。

Toolbox使用户可快速调用许多模块功能，这些功能在menu bar中也是有效的。详情可见ABAQUS/CAE用户手册的第4节。

Canvas and drawing area（拆分条区）

可把Canvas设想为一个无限大的屏幕或布告板，用户可在其中安置诸如图形窗口，文本和箭标等内容。详情可见ABAQUS/CAE用户手册的第8章。Drawing 区是canvas的可见部分。

图2－2 主窗口的各个部分

Viewport（图形窗口）

Viewport是ABAQUS/CAE显示模型的几何图形的窗口。详情可见

ABAQUS/CAE用户手册的第2节。

Prompt area（提示区）

提示区会提示用户的下一步操应做什么，例如在生成一个“集”时，会提示要选择相关形体，详情见ABAQUS/CAE的7.2节。

Message area（信息区）

在信息区中会出现状态和警告信息，若要改变信息区的大小，可拖拉位于其右上方的小方块，若要阅读已滚出信息区的信息，可利用右边的滚动条。

2.2.3 什么是功能模块？

如前所述，ABAQUS/CAE分成一系列功能模块。每一个模块只包含构模所需的某一方面的工具。例如Mesh模块只包含生成网格的工具，而Job模块只包含生成、编辑、提交和监控分析作业的工具等等。

用户可以从Context条的Module表中选择模块，见图2－3。

在菜单中排列的模块次序与构造一个分析模型应遵循的逻辑次序是一致的。在许多情况下，用户必须遵循这个自然的次序来完成构模任务；例如用户在生成装配件前必须先生成部件。虽然如此，ABAQUS/CAE也允许用户在任何时刻选择任一个模块进行工作，而无需顾及模型的状态。然而，某些明显的限制是客观存在的；例如不可能在未生成几何体以前就去指定象梁横截面尺寸这样的截面性质。一个完整的模型要包含ABAQUS分析所需的全部内容。

ABAQUS/CAE采用模型数据库来存贮模型，在启动ABAQUS/CAE时会弹出Start Session对话框，这意味着在内存中已经有了一个新的，但是还没有内容的模型数据库。ABAQUS/CAE启动后，用户可以从主菜单条里选择File→Save 命令序列来存贮模型数据于磁盘，也可以选择File→Open命令序列从磁盘中调出模型数据。

下列的功能模块表在ABAQUS/CAE操作中常常见到，这个表简明地描述了建立模型过程中要调用的每个功能模块。

表中所列的模块的次序与Context条中的模块表是一致的。（见图2－3）

图2－3 功能模块的选择

Part（部件）

用户在Part模块里生成单个部件，可以直接在ABAQUS/CAE环境下用图形工具生成部件的几何形状，也可以从其它的图形软件输入部件。详情可参考ABAQUS/CAE用户手册的第15章。

Property（特性）

截面（Section）的定义包括了部件特性或部件区域类信息，如区域的相关材料定义和横截面形状信息。在Property模块中，用户生成截面和材料定义，并把它们赋于(Assign)部件。详情见ABAQUS/CAE用户手册第16章。

Assembly（装配件）

所生成的部件存在于自己的坐标系里，独立于模型中的其它部件。用户可使用Assembly模块生成部件的副本（instance），并且在整体坐标里把各部件的副本相互定位，从而生成一个装配件。

一个ABAQUS模型只包含一个装配件。详情见ABAQUS/CAE用户手册的第17章。

Step（分析步骤）

用户用Step模块生成和配置分析步骤与相应的输出需求。分析步骤的序列提供了方便的途径来体现模型中的变化（如载荷和边界条件的变化）。在各个步骤之间，输出需求可以改变。详情见ABAQUS/CAE用户手册第18章。

Interaction（相互作用）

在interaction模块里，用户可规定模型的各区域之间或模型的一个区域与环境之间的力学和热学的相互作用，如两个表面之间的接触关系。其它的相互作用包括诸如绑定约束，方程约束和刚体约束等约束。若不在Interaction模块里规定接触关系，ABAQUS/CAE不会自动识别部件副本之间或一个装配件的各区域之间的力学接触关系。只规定两个表面之间相互作用的类型，对于描述装配件中两个表面的边界物理接近度是不够的。相互作用还与分析步相关联，这意味着用户必须规定相互作用所在的分析步。详情见ABAQUS/CAE用户手册第19章。

Load（载荷）

在Load模块里指定载荷，边界条件和场。载荷与边界条件跟分析步相关，这意味着用户必须指定载荷和边界条件所在的分析步。有些场变量与分析步相关，而其它场变量仅仅作用于分析的开始。详情可见ABAQUS/CAE用户手册第20章。

Mesh（网格）

Mesh模块包含了有限元网格的各种层次的自动生成和控制工具。从而用户

可生成符合分析需要的网格，详情见ABAQUS/CAE用户手册的第21章。

Job（作业）

一旦完成了模型生成任务，用户便可用Job模块来实现分析计算。用户可用Job模块交互式地提交作业、进行分析并监控其分析过程，可同时提交多个模型进行分析并进行监控。详情见ABAQUS/CAE第22章。

Visualization（可视化）

可视化模块提供了有限元模型的图形和分析结果的图形。它从输出数据中获得模型和结果信息，用户可通过Step模块修改输出需求，从而控制输出文件的存贮信息。详情见ABAQUS/CAE用户手册的第V部分。

Sketch（绘图）

在ABAQUS/CAE中，先绘出二维的轮廓线有助于生成部件的形状。用Skcteh 模块可直接生成平面部件，生成梁或一个子区域，也可以先生成二维轮廓线，然后用拉伸、扫掠、旋转的方式生成三维部件。详情可见ABAQUS/CAE用户手册第23章。

在功能模块之间切换时，主菜单中内容会自动更换，各辅助菜单也随之改变。

2.3 例子：用ABAQUS/CAE生成桥式吊架模型

图2－4是一个起重机桥式吊架例子，通过它来说明ABAQUS/CAE的建模过程，该例要访问每一个功能模块，并给出了生成和分析一个简单模型的基本步骤。吊架是一个简单的桁架结构，左端为固定铰支座，右端是滚珠支承。各杆件可绕节点自由转动，是平面结构。模拟计算是求结构的位移和峰值应力，所施加的载荷为10kN，见图2－4。

图2－4 桥式吊架图形

所有的杆件都是直径为5mm的圆钢棒。

ρ，弹性模量E=200×109pa，泊松比μ=0.3 材料参数：密度3

=

7800m

/

g

本例会按次序进入以下功能模块进行操作：

Part

绘制二维几何形状，并生成框架部件

Property

定义材料参数和框架的截面性质

Assembly

组装模型，生成装配件。

Step

安排分析次序，提出输出要求

Load

施加载荷和边界条件

Mesh

对框架进行有限元网格剖分

Job

生成一个作业并提交分析

Visualization

观察分析结果

本例的命令记录文件列在本手册的附录A.1中，在ABAQUS/CAE中运行命令记录文件时，它会生成本例的完整分析模型，若按以下的次序操作遇到困难，或者试图校核自己的工作，可运行这个文件。关于如何运行命令记录文件，可参考附录A。

前面所叙的是用ABAQUS/CAE来生成模型，用户也可以手工生成本例的分析输入文件，详见Getting Started With ABAQUS/Standard：Keyword Version的2－3节。

2.3.1量纲

在建立模型前，必须先决定量纲系统。ABAQUS没有固定的量纲系统,但一个问题所有的输入数据只能用同一个量纲系统,下表为常用的量纲系统。

表2－1 常用量纲

2.3.2 生成部件

本节的任务是用Part模块来生成分析所需的部件。部件是模型中每一部分的几何形体，它们是ABAQUS/CAE模型的基本构造块。当然首选是在ABAQUS/CAE环境中直接生成部件，也可以由其它软件生成几何体或有限元网格，再输入到ABAQUS/CAE中来作为部件。

对于本例而言，可选择：两维的可变形线框型部件，用户只需绘制出框架的几何形状。在生成部件时ABAQUS/CAE会自动进入绘图（sketcher）环境此时，在提示区会出现短信息来告诉用户下一步应当做什么，见图2－5。

图2－5 提示区中的信息和提示

点击cancel可取消当前的任务，点击backup可取消当前的分析步骤，回到前一个步骤。

生成桥式吊架结构的次序如下：

1. 若还未启动ABAQUS/CAE，可键入abaqus cae命令启动。

2. 在弹出的Start Session对话框中选择create model Database项。

3. 在Module表中点击Part进入Part模块的环境，此时光标会暂时变成沙漏图标，一旦Part模块装入完成，就会在主窗口的左方弹出Part模块工具框，工具框中包含了一组工具图标。用户可直接使用这些图标工具，也可以使用主菜单

条中的菜单项，视用户熟悉情况而定。由于每个模块都会在其工具框中给出一组工具，所以当用户从主菜单条中选择某一项时，模块工具框中相应的工具图标就会出现高亮度，用户也可籍此熟悉其所在位置。

4. 从主菜单条中选择Part→Create命令路径来生成新的部件时，会弹出Createpart对话框，同时在提示区会出现提示性文字。

需在Create part对话框中对部件命名，选定其模型空间的维数类型和基本特征，并要设置部件的大致尺寸（approximate size）。一旦设定，在以后的操作中可编辑和重起名，但不可改变其模型空间维数、类型和特征。

5. 部件起名为Frame，并选定二维，变形体和平面线框型作为基本特征。

6. 在Approximate size域内，键入4.0。

此举设置了部件的Approximate size参数。该参数确定了部件的大致尺寸大小和栅格大小。设置该参数值的原则是取部件的最大尺度。要记住，在ABAQUS/CAE中必须对整个模型采用同一量纲系统，任一局部不可有其特殊量纲。在本例子中采用SI单位。

7. 点击Continue退出Create part对话框。ABAQUS/CAE会自动进入绘图（Sketcher）环境，Sketcher工具框位于主窗口的左边，这时在图形窗口中会出现绘图栅格，Sketcher包含一组用来绘制部件二维轮廓线的基本工具，一旦处于生成或编辑部件的状态，就会自动进入Sketcher环境。

在光标位于图形窗口中时点击鼠标的中间键，或在选择一个新的工具项时，就会退出Sketcher环境。

注：如同ABAQUS/CAE中所有的工具一样，若让光标在Sketcher工具框中的某一工具项上停留一会儿，就会出现一个小窗口，对该工具项作出简短的说明。在选定一个工具项时，该项图标就会更亮。

下列Sketcher的特点有助于绘制出所希望的几何形状：

·绘图栅格帮助光标和物体定位。

·虚线给出x,y坐标系和坐标原点。

·图框左下角的小三轴标记给出了绘图平面和部件之间的方位关系。

·绘图时，在左上角会显示光标的x，y坐标值。

8. 利用Sketchr工具框右上方的Create Isolated point工具，以定义单个点的方式开始绘制框架。先生成三个点：（-1.0, 0.0），（0.0, 0.0）和（1.0, 0.0）。这些点确定了框架底部铰接点的位置。当光标在画面上时，按鼠标中间键即退出

工具。

9. 利用各杆件之间夹角为60?这一条件很容易确定框架顶部点的位置。此时可采用Construction geometry工具项。

Sketcher环境允许添加辅助线、辅助圆和辅助点来帮助绘图。详情见ABAQUS/CAE手册23.10节。

a. 采用Create construction：Line at an Angle工具，从上述二点出发生成角度辅助线：

注意到工具框中某些图标的底部有个很小的黑色三角形。这些小三角形意味着该图标有若干个隐藏的可以切换的选项，拾取Create construction: Horizontal

Line Thru Point图标，并且按住鼠标1#键不松手，隐藏着的其它图标就会出现。

按住鼠标1#键不松手，沿着新出现的图标拖拉光标直到出现为止，此时松开鼠标键即选择了这一工具，该图标的底色变为粉红色。

b. 在提示区输入60.0，表示辅助线与水平线之夹角为60?。

c. 光标移到（-1.0，0.0）点，按鼠标1#键即生成一条辅助线。

10. 类似地可在其它两个点生成辅助线：

a. 在（0.0，0.0）点再生成一条夹角为60?的辅助线。

b. 在（0.0，0.0）与（1.0，0.0）两点生成二条夹角为120?的辅助线。

见图2－6。

图2－6 框架的辅助线和辅助点

11. 若操作有误，可删除画错的线，删除步骤如下：

a. 在Sketch工具框里点击Delete Entities工具。

b. 拾取欲删除的线，被选中的线变为红色。

c. 点击鼠标2#键就删去该线。

d. 如有必要，重复b与c可删去多根线。

e. 点击鼠标2#键或点击提示区中的Done，退出Delete Entities工具环境。

12. 生成实际的线来定义框架。

在移动光标时，会出现所谓的预选点来帮助定位。用位于Sketcher工具框右

上方的Create Lines: Connected工具图标来连线，生成的图形见图2－7。

图2－7 框架草图

13. 点击提示区的Done，退出Sketcher环境。

注：若未见到提示区里的Done，可连续点击鼠标2#键，直到Done出现为止。

14. 存贮当前模型

a. 从主菜单条中选File Save，立即弹出Save Model Database as对话框。

b. 在其Selection域内给出新的模型名，然后按OK，无需给出文件后缀，ABAQUS/CAE会自动加上.cae后缀。

ABAQUS/CAE会以新的文件名进行存贮并返回Part模块，在主窗口的标题条（title bar）上会出现文件名和路径。

用户应当经常存贮模型数据，比如可在每次切换功能模块时存贮一遍，ABAQUS/CAE不会自动进行存贮。

2.3.3 材料参数

本节的任务是用Property模块给出材料参数并赋于（Assign）模型。本例中

全部杆件是钢材，所以是线弹性材料，扬氏模量为200Gpa，泊松比是0.3，其步骤如下：

1. 在Module表中切换到Property模块，进入Property时，同样，光标变为沙漏图标，这一点以后不再重复说明。

2. 在主菜单条中选Material→Create，则Create Material对话框弹出。

3. 取材料名为Steel，然后点击Continence，材料编辑框弹出。

4. 在材料编辑器的浏览区下有一个材料编辑菜单条，它包含了全部有效的材料选项，其中若干项还有子菜单。图2－8显示了Mechanical→Elasticizes菜单项的情况。

图2－8 Mechanical→Elasticizes的子菜单层次

一旦选中某一材料项，相应的数据输入格式就会出现。

5. 从材料编辑菜单条中选Mechanical→Elasticity→Elastic，立即有线弹性数据输入格式出现。

6. 在相应的域内输入扬氏模量值200.0E9和泊松比值0.3，可用[Tab]键来移动光标。

7. 点击OK，退出材料编辑。

2.3.4 定义和赋于截面（Section）特性

在Property模块里还要定义截面（Section）特性，并把它赋于部件，在当前视图下有两种方法：

①直接选择部件所在的区域，然后对该区域赋于截面特性。

②利用Set工具组生成一个含有该区域的相同截面组集，然后对其赋于截面特性。

对本例，可生成单一的truss截面特性，并在视图中直接选择框架部件来配置它，本例的截面由刚刚生成的材料Steel和各杆件的横截面积组成。

定义truss截面

truss截面的定义较简单，它只需材料和横截面积信息。由于杆件是直径为0.005m的圆棒，所以其横截面积为1.963×10－5m2.

注: 亦可以在ABAQUS/CAE的信息区进行简单计算.

例如,要计算杆件的横截面积,可在信息区里键入3.1416×0.005*2/4.0,会显示出横截面积值。

定义truss截面的步骤：

1. 从主菜单条中选择Section→Create, 则Create Section对话框弹出。

2. 在对话框中作如下操作：

a. 对截面取名：Frame Section。

b. 在Category表中选Beam。

c. 在Type表中选Truss。

d. 点击Continue ，Edit Section对话框弹出。

3. 在Edit Section对话框中作如下操作：

a. 接受隐含的Steel材料选择项。若要定义其它材料，可点击紧挨着Material 文本框的箭头先看一下可用的材料表并选择材料。

b. 在Cross－Sectional area域里给出1－963E－5。

c. 点击OK。

截面特性赋于Frame部件

这里所完成的任务是用Property模块中的Assign菜单把以Frame Section命名的截面特性赋于Frame部件，其步骤如下：

1. 在主菜单条中选Assign→Section。其实在提示区里也出现了这一要求。

2. 选择整个部件作为赋于截面特性的区域：

a. 在画面右上方取一点，按住鼠标1#键不放。

b. 拖拉光标把整个部件置于一个方框内。

c. 松开鼠标。整个桁架结构变亮。

3. 按鼠标中间键或点击提示区里的Done，表示已经接受所选择的几何形体。这时会弹出Assign Section对话框，其中列有已存在的截面特性表。

4. 接受省缺的截面特性名：Frame Section，点击OK，这时，已对部件frame 赋于了truss截面并会关闭Assign Section对话框。

2.3.5 定义装配件（Assembly）

每一个部件都是面向它自己的坐标系的，是互相独立的。用户需要在Assembly模块中定义整个装配件的几何形体。

其方式是先生成部件的副本（instance），然后在整体坐标系里对副本相互定位。一个模型可能有许多部件，但装配件只有一个。

本例只需生成一个吊架副本，ABAQUS/CAE对副本的定位操作是把frame 部件的局部坐标原点与装配件默认的坐标系原点相重合。

定义装配件步骤如下：

1. 点击Module表中的Assembly，进入Assembly模块。

2. 从主菜单条中选Instance→Create, Create Instance对话框弹出。

3. 在该对话框中选Frame，然后点击OK，生成吊架的副本。

本例只需用一个副本就定义了装配件。此时，框架就在整体坐标系的1－2平面中，图框左下角的小三轴标记给出了整体坐标的原点。图框上第二个小三轴标记给出了X、Y、Z轴的方向。

整体1轴为吊架的水平线，整体2轴是垂线，整体3轴与框架平面垂直。

位于整体的1－2平面内。

2.3.6 分析进程的配置

在生成组件后，就可切换到Step模块来配置分析进程，本例是吊架的静力分析，它在进程中只是单个事件，只需要单一的分析步进行模拟。分析由两步组成：

·初始步，施加边界条件即框架结构的约束。

·分析步，在框架结构的中心施加集中力。

ABAQUS/CAE会自动产生初始步，但用户必须用Step模块来生成分析步。Step模块允许用户规定分析中任一步中的输出数据。

ABAQUS中有两类分析步：

一般分析步用来分析线性或非线性响应；线性摄动分析步只用于分析线性问题。

在本例中要定义一个静态线性摄动步，摄动的进一步讨论见第十章的多步分析。

生成分析步

用Step模块在初始分析步之后生成一个静态的线性摄动步的步骤如下：

1. 在Module表中点击Step，进入Step模块。

2. 从主菜单条中选Step→Create，弹出Create Step对话框。对话框中所列各项为一般性操作顺序，默认的分析步名为step－1。

3. 把分析步名改为Apply load.

4. procedure type 选Linear perturbation.

5. 在Create Step对话框的线性摄动顺序表里选Static、Linear Perturbation。点击Continue弹出Edit Step对话框，对话框中是静态线性摄动分析步的各默认设置项。

6. 取省缺的Basic键，在Description域里输入10KN Central load。

7. 点击Other键来观看其内容，接受分析步提供的省缺值。

8. 点击OK生成分析步，并且退出Edit Step对话框。

数据输出要求

有限元分析会输出大量数据。ABAQUS允许用户控制和管理输出数据，从而只输出理解计算结果所必需的数据。共有四种输出类型：

·二进制输出文件，它用于ABAQUS/CAE的后处理，这种文件称为ABAQUS输出数据库文件，文件后缀为.odb。

·列表形式，输出为ABAQUS数据文件（.dat）。

·用于后续分析的数据形式，输出为ABAQUS重启动文件（.res）

·输出为ABAQUS结果文件（.fil），是用于第三方软件后处理的二进制文件。

本例只用到前二种输出类型。

每生成一个分析步，ABAQUS/CAE就会产生一个省缺的输出要求。省缺情况为输出.odb文件。ABAQUS/Standard用户手册中给出了预选变量表作为输出数据库的省缺变量。用户不需要作任何事情，接受这些省缺选择即可。用户在使用Field output Requests Manager来请求变量输出时，这些变量是对整个模型或模型的很大的一部分起作用的。它们以相对较低的频率写入输出数据库。而用户在使用History output Requests Manager来请求变量输出时，这些变量是针对模型的很少的局部如某个节点的位移的，它们以很高频率写入输出数据库。

计算结果也可以用ABAQUS数据文件（.dat）的列表形式给出。

在本例中，我们感兴趣的是位移（输出变量u）。约束处的反力（输出变量RF）和杆件应力（输出变量S）。在ABAQUS/Standard用户手册的4.2.1节中给出了有效的输出变量表。目前还不能在ABAQUS/CAE里直接要求打印列表结果此时可以用Keyword Editor来添加必要的输出请求。

它是一个特别的文本编辑器，允许在提交作业前修改ABAQUS/CAE所产生的输入文件。这样它增加了ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit的功能，而这些功能是当前的ABAQUS/CAE版本所不支持的，Keyword Editor的详情可参

考ABAQUS/CAE用户手册的第13.8.1节。

对本例，用户将检验对.Odb文件的输入请求并接受省缺的配置。用户也可利用Keyword Edilor把位移反作用力和应力的输出要求写入数据文件（.dat）以作为今后在Job模块中讨论的内容。

检查.Odb文件的输出请求

1. 从主菜单条中选Output→Field Output Requests→Manager。则Field Output Requests Manager窗口弹出。沿着窗口的左边，按字母排列着输出请求。窗口顶部是按执行次序排列的所有分析步名字。以这样的方式给出了每一分析步的输出要求。利用这个对话框，可做以下事情：

·选择将写入输出数据库的变量。

·选择产生输出数据的截面点。

·选择产生输出数据的区域。

·改变写入数据库的数据的次数。

2. 检查所生成的静态、线性摄动分析步的省缺输出请求，并命名它为Apply load。

点击标有Created的小盒，小盒立即变为高亮度，相关的信息在对话框底部出现：

·所在列对应的分析步类型。

·输出变量表。

·输出要求的状态。

3.点击窗口右边的Edit可看到输出请求的更多细节，此时字符输出编辑窗弹出，在它的Output Variables区列出了所有要输出的变量，若改变了输出请求，点击Preselected defaults项就可回到省缺输出设置。

4. 点击输出变量类型旁的箭头可看到究竟是哪些变量输出。从每个类型标题边的小方框可看到该类型的变量是否都会输出。

若变量充满了小方框，则所有变量都要输出，若变量未充满小方框，则只输出部分变量。

基于对话框显示的选项，会生成模型中每一个省缺截面点的数据，分析过程中每一增量步的数据都会写入输出数据库。

5. 若不想修改省缺的输出要求，点击Cancel键即可关闭字符输出编辑框。

6. 点击Dismiss键关闭Field output Requests Manager对话框。

注：Dismiss键与Cancel键是有区别的，Dismiss键只出现在不可直接修改数据的对话框里。如Field Output Requests Manager对话框允许阅读输出要求，

但不能直接去修改，只能在字符输出编辑框里才能修改输出要求。反之Cancel 键出现在允许直接修改数据的对话框里，点击Cancel键关闭对话框时不存贮修改内容。

7. 从主菜单条中选Output→History→Output Requests→Manager就打开了进程输出编辑器，可以用类似的方式可看到输出要求的进程记录。

2.3.7施加边界条件和荷载

边界条件和载荷跟分析步是独立设置的，这意味着必须规定边界条件和载荷是对哪个分析步起作用的。现在，分析步已被定义，就应当用Load模块定义边界条件和载荷。

施加边界条件

在结构分析中，边界条件加在已知位移处，已知位移为零时就称为约束，已知位移亦可不为零。

本例中结构的左端是完全约束的，右端垂直方向约束，水平方向可自由移动，运动方向称为自由度。在ABAQUS中平移自由度和旋转自由度的正方向规定如下：

1. 方向1的平移：U1

2. 方向2的平移：U2

3. 方向3的平移：U3

4. 绕轴1的旋转：UR1

5. 绕轴2的旋转：UR2

6. 绕轴3的旋转：UR3

施加边界条件的步骤：

1. 在Module表中点击Load，进入Load模块。

2. 从主菜单条中选BC→Create，弹出Create Boundary condition对话框。

3. 在对话框中做以下操作：

a. 给边界条件起名为Fixed。

b. 从分析步表中选Initial作为激活边界条件步。在Initial步中的所有力学边界条件的大小必须是零。这是由ABAQUS/CAE自动强制给定的。

c. 接受Category表中的默认选项Mechanical。

d. 在Types for Selected Step表中选Displacement/Rotation然后点击Continue。

提示区会提示用户进一步该做什么，此时会问在何处施加边界条件。用户可以直接在图形上选择载荷施加点，也可以选择“集”。（模型的一个部分被命名后

称为集。）

对于大型复杂模型，集是十分方便的管理工具，因本例较简单，无需用到集的概念。

4. 在图形上选左下端作为加载点。

5. 按鼠标中间键或点击提示区中的Done，表示完成了选择。Edit Boundary Condition对话框弹出。在定义初始步的边界条件时，所有的自由度的默认状态是尚未施加约束。

6. 在对话框中做以下操作：

a. 因为左下端所有的平移自由度均要约束，所以要选中U1和U2。

b. 点击OK即施加边界条件并退出对话框。此时，在左下端出现两个箭头表示自由度被约束。

7. 重复上述步骤，在右下端加U2约束，该边界条件被命名为Roller。

8. 从主菜单条中选BC→Manager，则Boundary Condit Manager窗弹出，从中可以看到，初始步的边界条件状态是create，Apply load步的状态是propagated。

9. 点击Dismiss键关闭Boundary Condition Manager。

在本例中，所有的约束是整体坐标轴1或轴2方向的。在许多情况下，约束方向并不是整体坐标轴方向，此时可定义一个局部坐标系来施加边界条件，在第5章用一个斜板例子说明如何做。

施加载荷

在加完约束后就应当在结构的底部加载荷。在ABAQUS里，载荷通常是指从初始状态下使结构响应发生变化的各种因素，如：

·集中力

·压力

·非零边界条件

·体力

·温度（材料热膨胀特性被定义后）

有时候载荷是专门指力这一类量的（比如Load模块的Load Manager中的载荷），即载荷专指集中力、压力和体力而不包括边界条件和温度。这个词汇的实际含意在讨论的内容中看是十分清楚的。在本例中，在线性扰动步于结构底部的中点加10kN的集中力，其方向是负的2方向。当然实际上是不存在集中载荷或点载荷这样的东西的，载荷总是加在有限大小区域上的，只是当这个有限区域很小而理想化处理为集中力。

加集中力的步骤：