ABAQUS非線性有限元分析與實例

第1章 引言
1.1 HKS與ABAQUS
1.2 有限元著作和軟件的發(fā)展歷史
1.3 有限元帶來設計的革命
1.4 在設計中應用ABAQUS
1.5 ABAQUSUTKK
1.5.1 ABAQUS軟件產(chǎn)品
1.5.2 ABAQUS文檔
1.6 有限元法制簡單回顧
1.6.1 使用隱式方法求解位移
1.6.2 應力波傳播的描述
1.7 ABAQUS描述實踐教程
1.7.1 本書內容
1.7.2 本書中的一些約定
1.7.3 鼠標的基本操作
1.7.4 本書上篇中的有關章節(jié)
第2章 ABAQUS基礎
2.1 ABAQUS分析模型的組成
2.2 ABAQUS/CAE簡介
2.2.1 啟動ABAQUS/CAE
2.2.2 主窗口的組成部分
2.2.3 什么是功能模塊
2.3 例題：用ABAQUS/CAE生成橋式吊架模型
2.3.1 量綱
2.3.2 創(chuàng)建部件
2.3.3 創(chuàng)建材料
2.3.4 定義和賦予截面（section)特性
2.3.5 定義裝配
2.3.6 設置分析過程
2.3.7 在模型上施加邊界條件和載荷
2.3.8 模型的網(wǎng)絡剖分
2.3.9 創(chuàng)建一個分析作業(yè)
2.3.10 檢查模型
2.3.11 運行分析
2.3.12 用ABAQUS/CAE進行后處理
2.3.13 應用ABAQUS/Explicit重新運行分析
2.3.14 對動態(tài)分析的結果進行后處理
2.4 比較隱式與顯式過程
2.4.1 在隱式和顯式分析之間選擇
2.4.2 在隱式和顯式分析中網(wǎng)格加密的成本
小結
第3章 有限單元和剛性體
3.1 有限單元
3.1.1 單元的表征
3.1.2 實體單元
3.1.3 殼單元
3.1.4 梁單元
3.1.5 桁架單元
3.2 剛性體
3.2.1 確定何時使用剛性體
3.2.2 剛性體部件
3.2.3 剛性單元
3.3 質量和轉動慣量單元
3.4 彈簧和減振器單元
小結
第4章 應用實體單元
4.1 單元的數(shù)學描述和積分
4.1.1 完全積分
4.1.2 減縮積分
4.1.3 非協(xié)調單元
4.1.4 雜交單元
4.2 選擇實體單元
4.3 例題：連接環(huán)
4.3.1 前處理——應用ABAQUS/CAE建模
4.3.2 后處理——結果可視化
4.3.3 用ABAQUS/Explicit重新進行分析
4.3.4 后處理動力學分析結果
4.4 網(wǎng)格收斂性
4.5 例題：像膠塊中的（ABAQUS/Explicit）
4.5.1 前處理——ABAQUS/CAE創(chuàng)建模型
4.5.2 后處理
4.5.3 改變網(wǎng)格的效果
4.6 相關的ABAUQUS例題
4.7 建議閱讀的文獻
小結
第5章 應用殼單元
5.1 單元幾何尺寸
5.1.1 殼體厚度和截面點(section points)
5.1.2 殼法線和殼面
5.1.3 殼的初始曲率
5.1.4 參考面的偏移（referance surface offset)
5.2 殼體公式——厚殼或薄殼
5.3 殼的材料方向
5.3.1 默認的局部材料方向
5.3.2 建立可變的材料方向
5.4 選擇殼單元
5.5 例題：斜板
5.5.1 前處理——用ABAQUS/CAE建立模型
5.5.2 后處理
5.6 相關的ABAQUS/CAE例題
5.7 建議閱讀的文獻
小結
第6章 應用梁單元
6.1 梁橫截面幾何
6.1.1 形狀截面點(section points)
6.1.2 橫截面方向
6.1.3 梁單元曲率
6.1.4 梁截面的節(jié)點偏移
6.2 計算公式和積分
6.2.1 剪切變形
6.2.2 扭轉響應——翹曲
6.3 選擇梁單元
6.4 例題：貨物吊車
6.4.1 前處理——ABAQUS/CAE創(chuàng)建模型
6.4.2 后處理
6.5 相關的ABAQUS例子
6.6 建議閱讀的文獻
小結
第7章 線性動態(tài)分析
7.1 引言
7.1.1 固有頻率和模態(tài)
7.1.2 振型疊加
7.2 阻尼
7.2.1 在ABAQUS/Standard中阻尼的定義
7.2.2 選擇阻尼值
7.3 單元選擇
7.4 動態(tài)問題的網(wǎng)格剖分
7.5 例題：貨物吊車——動態(tài)載荷
7.5.1 修改模型
7.5.2 結果
7.5.3 后處理
7.6 模態(tài)數(shù)量的影響
7.7 阻尼的影響
7.8 志直接時間積分的比較
7.9 其他的動態(tài)過程
7.9.1 線性模態(tài)法的動態(tài)分析
7.9.2 非線性動態(tài)分析
7.10 相關的ABAQUS的例子
7.11建議閱讀的文獻
小結
第8章 非線性
8.1 非線性的來源
8.1.1 材料非線性
8.1.2 邊界非線性
8.1.3 幾何非線性
8.2 非線性問題的求解
8.2.1 分析步、增量步和迭代步
8.2.2 ABAQUS/Standard中的平衡迭代和收斂
8.2.3 ABAQUS/Standard中的自動增量控制
8.3 在ABAQUS/CAE分析中包含非線性
8.3.1 幾何非線性
8.3.2 材料非線性一
8.3.3 邊界非線性
8.4 例題：非線性斜板
8.4.1 修改模型
8.4.2 作業(yè)診斷
8.4.3 后處理
8.4.4 用ABAQUS/Explicit運行分析
8.5 相關的ABAQUS例子
8.6 建議閱讀的文獻
小結
第9章 顯式非線性動態(tài)分析
9.1 ABAQUS/Explicit適用的問題類型
9.2 動力學顯式有限元方法
9.2.1 顯式時間積分
9.2.2 比較隱式和顯式時間積分程序
9.2.3 顯式時間積分方法的優(yōu)越性
9.3 自動時間增量和穩(wěn)定性
9.3.1 顯式方法的條件穩(wěn)定性
9.3.2  穩(wěn)定性限制的定義
9.3.3在ABAQUS/Explicit中的完全自動時間增量與固定時間增量
9.3.4 質量縮放以控制時間增量
9.3.5 材料對穩(wěn)定極限的影響
9.3.6 網(wǎng)格對穩(wěn)定極限的影響
9.3.7 數(shù)值不穩(wěn)定性
9.4 例題：在棒中的應力波傳播
9.4.1 前處理——ABAQUS/CAE創(chuàng)建模型
9.4.2 后處理
9.4.3 網(wǎng)格對穩(wěn)定時間增量和CPU時間的影響
9.4.4 材料對穩(wěn)定時間增量和CPU時間的影響
9.5 動態(tài)振蕩的阻尼
9.5.1 體粘性
9.5.2 粘性壓力
9.5.3 材料阻尼
9.5.4 離散的減振器
9.6 能量平衡
9.6.1 能量平衡的表述
9.6.2 能量平衡的輸出
9.7 彈簧和減振器的潛在不穩(wěn)定性
9.7.1 確定穩(wěn)定時間增量
9.7.2 識別非穩(wěn)定性
9.7.3 消除不穩(wěn)定性
小結
第10章 材料
10.1 在ABAQUS中定義材料
10.2 延性金屬的塑性
10.2.1 延性金屬的塑性性質
10.2.2 有限變形應力和應變度量
10.2.3 在ABAQUS中定義塑性
10.3 彈-塑性問題的單元的選取
10.4 例題2：連接不的塑性
10.4.1 修改模型
10.4.2作業(yè)監(jiān)控和診斷
10.4.3  對結果進行后處理
10.4.4 在材料模型中加入硬化特性
10.4.5 運行考慮塑性硬化的分析
10.4.6 對結果進行后處理
10.5 例題：加強板承受爆炸載荷
10.5.1 前處理——用ABAQUS/CAE創(chuàng)建模型
10.5.2 后處理
10.5.3 分析的回顧
10.6 超彈性
10.6.1 引言
10.6.2 可壓縮性
10.6.3 應變勢能
10.6.4 應用試驗數(shù)據(jù)定義超彈性行為
10.7 例題：軸對稱像膠支座
10.7.1 對稱性
10.7.2 前處理——應用ABAQUS/CAE創(chuàng)建模型
10.7.3 后處理
10.8 大變形的網(wǎng)格設計
10.9 減少體積自鎖的技術
10.10 相關的ABAQUS例題
10.11 建議閱讀的文獻
小結
第11章 多步驟分析
11.1 一般分析過程
11.1.1 在一般分析步中的時間
11.1.2 在一般分析步中指定載荷
11.2 線性攝動分析
11.2.1 在線性攝動分析步中指定時間
11.2.2 在線性攝動分析步中指定載荷
11.3 例題：管道系統(tǒng)的振動
11.3.1 前處理——用ABAQUS/CAE創(chuàng)建模型
11.3.2 對作業(yè)的監(jiān)控
11.3.3 后處理
11.4 重啟動分析
11.4.1 重啟動和狀態(tài)文件
11.4.2 重啟動一個分析
11.5 例題：重啟動管道的振動分析
11.5.1 創(chuàng)建一個重啟動分析模型
11.5.2 監(jiān)控作業(yè)
11.5.3 對重啟動分析的結果作后處理
11.6 相關的ABAQUS例題
小結
第12章 接觸
12.1 ABAQUS接觸功能概述
12.2 定義接觸面
12.3 接觸面間的相互作用
12.3.1 接觸面的法向行為
12.3.2 表面的滑動
12.3.3 摩擦模型
12.3.4 其他接觸相互作用選項
12.3.5 基于表面的約束
12.4 在ABAQUS/Standard中定義接觸
12.4.1 接觸相互作用
12.4.2 從屬(slave)和主控（master)表面
12.4.3 小滑動與有限滑動
12.4.4 單元選擇
12.4.5 接觸算法
12.5 在ABAQUS/Standard中的剛性表面模擬問題
12.6 ABAQUS/Standard例題：凹槽成型
12.6.1 前處理——用ABAQUS/CAE 建模
12.6.2 監(jiān)視作業(yè)
12.6.3 ABAQUS/Standard接觸分析的故障檢測
12.6.4 后處理
12.7 在ABAQUS/Explicit中定義接觸
12.8  ABAQUS/Explicit建模中需要考慮的問題
12.8.1 正確定義表面
12.8.2 模型的過約束
12.8.3 網(wǎng)格細化
12.8.4 初始過盈接觸
12.9 ABAQUS/Explicit例題：電路板跌落試驗
12.9.1 前處理——用ABAQUS/CAE建模
12.9.2 后處理
12.10 綜合例題：筒的擠壓
12.10.1 前處理——用ABAQUS/CAE創(chuàng)建模型
12.10.2 屈曲分析的結果
12.10.3 修改模型的創(chuàng)建筒的擠壓分析
12.10.4 擠壓分析的結果
12.11 ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit的比較
12.12 相關的ABAQUS例題
12.13 建議閱讀的文獻
小結
第13章 ABAQUS/Standard準靜態(tài)分析
13.1 顯式動態(tài)問題類比
13.2 加載速率
13.2.1 光滑幅值曲線
13.2.2 結構問題
13.2.3 金屬成型問題
13.3 質量放大
13.4 能量平衡
13.5 例題：ABAQUS/Standard凹槽成型
13.5.1 前處理——應用ABAQUS/Standard重新運算模型
13.5.2 成型分析——嘗試2
13.5.3 兩次成型嘗試的討論
13.5.4 加速分析的方法
小結
下篇 ABAQUS應用實例
第14章 ABAQUS在土木工程中的應用（一）
14.1 問題描述
14.2 斜拉橋建模
14.2.1 橋塔建模
14.2.2 拉索建模
14.2.3 橋面體系
14.2.4 數(shù)值方法的選取
14.3 靜力分析和施工過程仿零點
14.3.1 常規(guī)方式的靜力分析
14.3.2 逐段加載
14.4 動態(tài)分析
14.4.1 模態(tài)分析
14.4.2 地震反應時程分析
第15章 ABAQUS在土木工程中的應用（二）
15.1 鋼筋混凝土圓柱形結構的傾倒分析
15.1.1 分析模型
15.1.2 ABAQUS混凝土本構模型
15.1.3 混凝土中的加強筋
15.1.4 分析結果
15.2 牙輪鉆砂破巖過程模擬
15.3 大型儲液罐的動力分析
15.3.1 問題描述
15.3.2 儲液罐有限元模型
15.3.3 附加質量公式和單元模型
15.3.4 動力響應分析過程
15.3.5動力響應分析結果與討論
第16章 ABAQUS多場耦合問題工程實例
16.1 一種新型高速客車空氣彈簧的非線性有限元分析
16.1.1 前言
16.1.2 CAD模型和ABAQUS有限元模型
16.1.3 空氣彈簧的有限元計算結果與分析
16.1.4 計算結果和分析
16.2 多場耦合問題在水壩工程中的應用兩例
16.2.1 變形場——溫度場——滲流場分析（THM分析）及堆石壩實例
16.2.2 摻MgO混凝土失壩的施工/運行仿真分析（TCM分析）
16.2.3 小結
16.3 復合材料層合板固化過程中的化學場、溫度場耦合問題
16.3.1 前言
16.3.2 ABAQUS有限元模型
16.3.3 材料屬性
16.3.4 初始條件和邊界條件
16.3.5 用戶子程序
16.3.6 結果與分析
第17章 ABAQUS在焊接工業(yè)中的應用
17.1 用ABAQUS軟件進行插銷試驗焊接溫度場分析
17.1.1 平板焊接溫度場有限元分析及實測對比
17.1.2 插銷試驗的溫度場
17.2 焊接接頭氫擴散數(shù)值模擬
17.2.1 接頭擴散過程的幾項基本假設
17.2.2 初始條件和邊界條件
17.2.3 焊接接頭
第18章 像膠超彈性材料的應用實例
18.1 問題簡介
18.2 像膠各種本構關系模型
18.2.1 超彈性模型本構關系基本理論
18.2.2 各類超彈性本構模型
18.2.3 小結
18.3 過盈配合平面應力正氣小變形解
18.4 過盈配合平面應力下的大變形解
18.5 體積剛度及泊松比對過盈配合的影響
18.5.1 體積剛度對過盈配合的影響
18.5.2 泊松比對過盈配合的影響
第19章 ABAQUS用戶材料子程序（UMAT）
19.1 引言
19.2 模型的數(shù)學描述
19.2.1 Johnson-Cook強化模型簡介
19.2.2 率相關塑性的基本公式
19.2.3 完全隱式的應力更新算法
19.3 ABAQUS用戶村料子程序
19.3.1 子程序概況與接口
19.3.2 編程
19.4 SHPB實驗的有限元模擬
19.4.1 分離式Hopkinson壓桿（SHPB）實驗
19.4.2 有限元建模
19.4.3 二維動態(tài)分析
19.4.4 三維動態(tài)分析
19.5 UMAT的Fortran程序
19.5.1 UMAT
19.5.2 UMATHT（包含材料的熱行為）
第20章 ABAQUS用戶單元子程序（UEL）
20.1 非線性索單元
20.1.1 背景
20.1.2 基本公式
20.1.3 應用舉例
20.1.4 非線性索單元用戶子程序
20.2 利用ABAQUS用戶單元計算應變梯度塑性問題
20.2.1 兩種應變梯度理論
20.2.2 ABAQUS用戶單元的使用
20.2.3 有限元計算的結果