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产品综述概述 ABAQUS/CAE 是一个完整的对 ABAQUS 分析任务进行建模、管理、监控，同时又可以对 ABAQUS 分析结果进行可视化后处理的环境。ABAQUS/CAE 的后处理功能也可以构成ABAQUS 的另一个单独的产品－－ABAQUS/Viewer。产品目标提供完善的建模和分析解决方案 ABAQUS/CAE 将建模、分析、任务管理、结果后处理等无缝的集成在一起。这些功能分别在不同的模块中实现，在每个模块包括着详细的逻辑子集以实现全部功能。CAE 系统的每个模块的用户交互界面保持相同的风格，新用户非常容易入手。ABAQUS/CAE 使用类似的组合概念，如：分析步，接触，截面，集合，材料，构成直观的图形用户交互界面。完整全面的 CAD 系统以及其他建模工具 ABAQUS/CAE 建模基于零件和装配概念，与流行的 CAD 软件相一致。零件可以在 ABAQUS/CAE 中创建，或从 CAD 中导入几何模型，然后在 CAE 中划分网格。高效率处理大模型 ABAQUS/CAE 的设计越来越多的考虑到应用大模型。包含交互环境，可以用于用户自主开发应用提高生成率的关键之一是提供特殊用途的 ABAQUS/CAE 的用户接口。 ABAQUS 中嵌入 Python 程序语言 (www.python.org)，在 ABAQUS/ CAE 中作为用户图形交互界面的扩展工具。

2 ABAQUS/CAE 版本 6.3 特征用户界面 ABAQUS/CAE 用户界面由菜单、按钮以及表格构成。ABAQUS/CAE 的设计考虑了新老用户的不同需求。菜单中提供了实现所有功能的选项。按钮则是上述常用功能的快捷方式。主要的表层构件为：多重视图以及无限大画板视图由于显示模型或分析结果，画板是一个无限大的屏幕或者公告板，在这上面用户可以放置视图或者添加注释。几个模型计算得到的结果可以同时处理。视图的背景颜色可以从列表中选择。菜单条显示所有可用下拉菜单。工具条和工具箱加速实现菜单中的功能文本敏感帮助文本敏感帮助可以调用任何用户截面上的帮助内容。帮助菜单包含文本敏感帮助和 on-line 的帮助文件。文本工具条用于指示和改变当前视图中的模型和输出数据库。注释文本和箭头可以在画板上任意放置。查询提供快速的查询模型信息的工具，如：探针工具。多重视图和动态操作显示给出分析结果的细节。

美国 ABAQUS 软件公司 3 视图和显示 ABAQUS/CAE 的模块特征管理器模型可以被旋转、拖动和任意地缩放，用户定义的视角可以和标准的视角一起储存在视角工具框中。模型可以以下列风格显示：填充图线框图（隐藏内部线）阴影线框图可以同时使用多个视图用不同的显示风格显示模型。而且每一个视图中的模型可以被任意的动态缩放以及放置在显示区的任意方便的位置上。显示区可以根据需要无限的被放大——可以根据用户需要把显示区的大小调节到超过显示器的尺寸。除“分析任务”模块以外的中的在任何一个模块中都有显示组工具存在，在与零件和装配有关的模块中，用户可以定义显示的集合，如显示几何结构（如面、边），或者单元集合、节点集合、表面集合等。另外规定条件、约束和接触等也可以在 CAE 中显示。打印 ABAQUS/CAE 可以以 PostScript、PNG 和 TIFF 格式打印图形信息，图像可以直接送至打印机，也可以存储到文件以便拷贝和再次打印。图形可以是彩色的、黑白的、灰度的等形式。用户可以控制图形的分辨率和大小。模块 CAE 的全部功能被划分到 10 个模块中，每个模块是其功能的一个逻辑子集。用户在模块的下拉菜单中选择并激活模块。零件 ABAQUS/CAE 中的零件可以是二维的、轴对称的或者三维的。每个零件可以包括实体、曲面、曲线等特征。零件可以是变形体也可以是刚体。零件管理器可以显示模型中所有的零件，并且允许对这些零件拷贝、删除、重命名和编辑。同时可以方便的查询零件的材料特性和几何特征（如体积、惯性矩、任意两点距离）。特征管理器允许操作和查询所有的模型的特征。同时可以显示这些特征的继承关系（哪个是父特征哪个是子特征）。几何模型零件和装配在 ABAQUS/CAE 中，模型是基于零件和装配的概念，与流行的 CAD 软件一致。零件型可以用下面三种途径得到：从其他模型中导入几何模型从其他模型中导入模型网格使用 ABAQUS/CAE 直接创建模型对零件进行装配，即可以创建用于 ABAQUS 的模型。

4 ABAQUS/CAE 版本 6.3 表面的夹角超过用户定义的角度。网格编辑工具可以编辑导入的网格。用户可以删除、创建节点和单元，改变节点坐标，翻转壳单元的法向，可以将一次单元转换成二次单元，反之亦然。参量化几何模型零件（Part）模块是一个参数化、基于特征的造型系统。他提供的工具可以构建复杂的几何模型。零件（Part）是由特征组成。可以通过修改这些参数特征来改变零件的形状。特征也可以被删除，特征还可以暂时被隐藏，可以根据用户的需求随时恢复。 ABAQUS/CAE 提供下列基本的特征构建零件：切割特征－延伸－旋转－延曲线延伸－圆孔导角特征－圆角－直角几何模型的导入和导出零件可以从其他模型中导入。 ABAQUS/CAE 可以对导入的零件加入附加特征，比如开孔、切割等。ABAQUS /CAE 使用 ACIS 三维几何引擎。也就是，导入任何其他基于 ACIS 引擎的几何模型都不会改变模型的精度。 ABAQUS/CAE 支持 SAT，IGES，STEP 和 DXF 格式的二维图形导入，支持 SAT， IGES，STEP 和 VDA-FS 格式的三维图形导入和导出。另外二维的图形可以以 SAT，IGES，STEP 格式导出。 ABAQUS/CAE 提供自动和手动的修复几何模型的工具。自动“修复”功能用于将原始 CAD 模型的容错度和 ABAQUS/CAE 的规定公差调节一致。另外的修复工具用于删除原来模型中的点、线和面，或者添加面或单元到此模型中。诊断工具用于识别过于微小和尖锐的不利于划分网格的结构。导入网格零件还可以以有限元网格的形式从 ABAQUS 输入文件和 ABAQUS 输出文件中导入。原模型中的节点集和单元集能同时都被导入，并且可以改变这些节点/单元集的属性，例如材料特性、荷载和边界条件。如果被修改过的网格又被导入，这些修改的节点/单元集的属性都将被保留。在导入的网格中可以另外定义节点/单元集，同样可以另外定义和修改这些节点/ 单元集的属性。ABAQUS/CAE 提供了方便的选择导入网格的节点/单元的工具。例如，要选择一个复杂的表面，只需要选择一个单元的表面，CAE 可以自动选择与该表面相邻的表面，直到两个相邻可以从 CAD 中直接导入复杂的几何模型并自动用四面体网格进行划分立体特征－沿平面的法线直线延伸一个二维的图形（通过定义截面形状实现）；－绕轴旋转一个二维的图形（通过定义截面形状实现）；－二维图形延曲线运动，扫过轨迹为生成的几何体（通过定义截面形状实现）；表面特征－延平面的法线延伸直线或曲线构造表面；－绕轴旋转直线或曲线构造表面；－直线或曲线延规定曲线运动，形成表面；－选择实体的表面；线特征－平面内的直线或曲线；－连接两点构造直线；

美国 ABAQUS 软件公司 5 下面的功能同样可以方便的构造复杂的零件：辅助几何构形的标注有可能包含过度约束或者约束不的映像可以被任意移动（通过给出移动足的现象。也就是说，草图的特征不必的矢量方向或者在视图中选择两点来确辅助几何是用来辅助创建或者切割零圆弧或曲线等特征，每个特征都可以用件的，辅助几何构形不是零件的组成多种方式创建。一个或多个特征可以被完全标注。草图可以包括点、线、圆、定位移）或旋转。下面的几种约束方法用来确定两个零件的位置：接触部分。辅助坐标系统，辅助轴、辅助拷贝、移动、旋转；圆角可以定义在两调节一些表面和其他表面接触。点、辅助面可以用多种方法来创建。个曲线之间；辅助线或者辅助圆可以用平行面不同种类的辅助几何构形可以任意的添加和删除。切分工具来辅助创建草图。另外，绘制草图的坐约束两个平面平行。标网格可以根据草图来调整以方便过程定位。面对面控制两个平行的面的距离。一个零件可以被分割成多个区域。这些区域可以被定义为不同的材料，荷装配载、边界条件。切分的功能对于划分网格是非常重要的。边、表面、实体都可以用多种方法分割。所有零件创建结束后（通过 ABAQUS/CAE 创建或者从其他模型中导入），装配模块用来装配零件以形成一平行线约束两条边平行。边对边控制两条平行的线的距离。同轴绘图器 ABAQUS/CAE 使用平面绘图器来定义二维零件的二维几何构形，定义三维构个完整的解析的模型，在装配模块中不同的零件可以被定位工具方便的连接在一起。一个零件可以在一个模型中多次引用。件的特征，用来切割零件以便方便的划例如，一个模型中会包括很多个完全相约束两个圆或圆柱面使得它们同心或共轴另外一种定位零件的方法是给出零件的绝对位置。零件的映像和装配的约束都是模型的特分网格或者定义零件的材料特征。创建同的螺栓。在这种情况下只需创建一个征。如果零件的几何形状发生改变，装草图时，一般先绘制大概的草图形状，标注草图特征，最后修改标注完成精确的草图的创建。创建过程中，草图特征螺栓，装配模块可以重复引用，放置在相应的多个位置上。ABAQUS/CAE 的每个模型只包括一种装配方案。每个零件配模块中将会自动反映出最近更新的零件特征。 ABAQUS/CAE 创建的轴套和齿轮的参数化模型。

6 ABAQUS/CAE 版本 6.3 分析任务或者写入ABAQUS 的输入文件时，在零件上定义的集合将自动转换为相应的节点集或单元集。特性模块材料特性和截面特性在特性模块中被定义并且被分配到零件上。材料特性按照传统的方式定义：通过定义材料库和创建包含材料属性和其他特性（比如壳单元需要的壳的厚度）的截面特性。在特性模块中可以定义材料和梁单元的性质。然后截面特性被分配到零件上。材料材料管理器用来创建、修改、拷贝、删除、重新命名材料。分析属性 ABAQUS/CAE 允许用户直观的定义 ABAQUS/Standard 和 ABAQUS/Explicit 的分析属性，如材料特性、加载历史、分析类型等。所有的属性都定义在几何模型上，提交分析任务时将会把这些属性映射到有限元网格上。如，某零件的某个特征被修改，该零件重新生成后所有属性将会重新分配到这个修改过的零件上。 ABAQUS/CAE 中可以定义集合，几何可以是零件或零件的部分，也可以是通过网格导入的模型的节点或者单元。生成 ABAQUS 中材料模型可以包括下列属性：－一般特性密度、热膨胀系数、阻尼等；－弹性线弹性（包括平面应力，面内各向同性，材料失效选项），多孔材料弹性，超弹性（包含通过实验数据输入定义材料参数），亚弹性，弹性泡沫，粘弹性等。－电学电导率电介质，压电特性－塑性 Mises 屈服准则包括各向同性硬化，运动硬化，Johnson-Cook 硬化或用户自定义硬化；Hill 各向异性拟和超弹性模型应力应变曲线的功能允许对比多种超弹性本构模型和实验数据。

美国 ABAQUS 软件公司 7 材料特性评估屈服准则；多孔金属塑性；韧性断裂；蠕变；体积膨胀；扩展的 Drucker-Prager 模型；修正的 Drucker-Prager 模型；混凝土损伤塑性；Mohr-Coulomb 塑性；灰铸铁塑性；双层粘塑性；剑桥黏土模型；可褶皱泡沫模型；应变率相关塑性；混凝土模型；形变塑性（Ramberg-Osgood 塑性）；ORNL 模型等。－质量扩散扩散率，溶解率－孔隙渗流特性 Gel, moisture swelling, 渗透性，孔隙流体膨胀，多孔体积模量，吸附作用－热力学性质热传导系数、比热、潜热、热产、非弹性热部分、焦耳热部分－垫圈延厚度方向特性、横向剪切模量、垫圈膜弹性－声学介质体积模量、体积阻力系数－状态方程材料（EOS）－用户定义材料截面截面管理器中提供创建，修改，拷贝，重命名或删除截面属性。可以创建实体、壳、梁、杆、垫圈、膜这些种类的单元的截面特性。对于刚体给出集中质量、转动惯量的参考点。轮廓轮廓管理器中创建梁截面的形状。可以进行拷贝、修改、重命名或删除。夹层可以在三维零件内部定义面，面可以被定义位壳或者膜的截面特性，面与三维的零件共用节点。同样可以在二维零件中定义边，共用二维零件的节点。夹层管理器可以创建，修改，重命名或者删除夹层。－静态应力/位移分析－粘弹性粘塑性相应分析线性摄动分析－特征值屈曲－线形应力/位移分析－自振频率提取－随机相应分析－响应频谱分析在分析流程模块中定义计算结果输出请求。用户可以要求输出结果到 ODB 文件（用于 ABAQUS/CAE 后处理）中，也可以请求输出结果到 res 文件中（用于再启动分析）。输出的要求自动从前一分析步输出请求中继承。如需要改动结果输出请求可以使用输出管理器来实现。分析任务诊断信息输出到 msg 文件中，同时还可以定义监控对象，输出监控对象的信息到 msg 文件中。连接模块在连接模块中定义零件之间的接触和约束。ABAQUS 中支持下面的连接种类。接触－通用接触（ABAQUS/Explicit）－面对面的接触－自接触弹性地基热力学－对流－边界辐射连接单元材料特性的 X-Y 曲线图会在测试数据中分层次显示出来并且整个过程均是互动的对于超弹性材料，有些情况如：有实验数据而没有应变能系数，材料特性评估这个功可以帮助选择哪组应变能参数。ABAQUS 可以对实验数据进行曲线拟和。可以给出多种应变能对应的二维超弹性材料的应力应变曲线。分析流程在分析流程模块中定义分析流程。用户可以根据需要将整个的加载历史定义为多个分析步骤。每个分析步骤都有相应的边界条件、加载情况、接触条件和计算结果输出要求。流程管理器流程管理器按顺序列出定义的分析步骤。允许创建分析步骤。以下是 ABAQUS 中提供的分析：非线性通用分析－孔隙渗流－应力耦合－温度位移耦合分析－热电耦合分析－显式分析（ABAQUS/Explicit）－土压应力状态分析－传热分析－隐式动态分析－质量扩散分析

8 ABAQUS/CAE 版本 6.3 ABAQUS 中提供下列约束： TIE 连接约束方程显示构件（仅用于前后处理）变形体内的刚体和等温体耦合连接接触中可以定义力学和热学的特性。力 ABAQUS/CAE 支持绝大多数分析流程中的载荷和边界条件。载荷网格划分可以预设模型上的集中力、面力、体力等，也可以定义螺栓力载荷。对热传导问题，还可以定义模型的热通量。载荷随时间的变化可以通过生成和指学特性的定义包括接触面切向的摩擦，定对应的幅值曲线来实现接触面法向行为特性，与间隙相关的粘边界条件 ABAQUS/CAE 包含了一维、二维和三维区域网格划分的各种方法。 ABAQUS/CAE 要保证同一部件不同区域的相容性，如果不相容， ABAQUS/CAE 将自动生成面连接(Tie) 协调这两个区域。不同的部件(Part)的网格之间不需要协调。可以预设模型任意节点上的平动和转动位移。对常用的边界条件如固支、对称边界等可以用快捷方式定义。对网格种子动力学问题，边界条件还可以是速度。网格密度是由网格种子来控制的。可以温度也可以作为边界条件施加到体和面结构上。边界条件随时间的变化也可以通过生成和指定对应的幅值曲线来实现。域可以预设作用到结构模型任意区域的初始速度和初始温度等。为整个部件指定一个单元典型尺寸。对局部的边则可以指定典型单元尺寸或单元的个数。单元种子可以是均匀分布也可以沿某个边呈线性梯度变化。网格种子通常是实际网格分布的一个标志，我们可以强制规定网格单调增加或必须与网格种子完全一致。性阻尼。热力学接触特性包括接触表面之间的热传导，对流和热辐射。连接管理器可以显示模型的每个分析步骤中定义的所有连接特性。载荷、约束和初始条件载荷(Load)模块可以生成作用于模型的初始条件以及载荷和边界条件。在 ABAQUS/CAE 上，每个分析步中上述预设条件是否被激活可以显示出来。通过载荷器(Load Manager)、边界条件管理器(BC Manager)和域管理器(Field Manager)可以看到被定义的预设条件及其在一分析步的状态。进而，可以生成、复制、重命名以及删除这些预设条件。结构网格表面网格实体网格上图的结构是将部件划分成 8 个该部件是在找到网格种子之后该部件包含整个的四面体网格对称部分之后再划分网格系统自动进行的网格划分

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