我为什么编写《ABAQUS有限元分析从入门到精通》

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作者 | 幻想飞翔 仿真秀优秀讲师

首发 | 仿真秀App

导读：幻想飞翔是仿真秀平台认证最早优秀讲师之一。他是一位高级工程师，江苏省工程师学会工业仿真推进办副主任，中国中车高级讲师，仿真秀优秀讲师长期从事轨道车辆工艺仿真工作，截止目前共完成近百项仿真内容，仿真内容广泛，涉及焊接仿真（接头，大部件，涉及软件：abaqus、marc、simufactwelding、weldplanner），公差仿真（西门子VSA），物流仿真（西门子PLANT simulation），装配仿真（catia DMU，开目 3D AST），强度分析，螺栓分析，冲压分析，橡胶密封分析等（abaqus）。尤其擅长对结构分析的简化，对解决实际工程问题有非常经验。

2019年在仿真秀独家首发《ABAQUS焊接模拟入门进阶29讲-掌握大部件焊接仿真解决思路和方法》 视频课程，就获得了仿真学习者的认可，订阅用户超过数百人。后来，陆续推出Abaqus基础入门课和MARC视频教程，截至到目前仿真秀播放近100万。2022年经仿真秀推荐，与机械工业出版社计算机分社合作出版《Abaqus有限元分析从入门到精通》.该书自出版一个半内，已销售1500余册。目前幻想飞翔担任仿真秀职业培训ABAQUS讲师—《Abaqus结构双证班13期招生简章》，深受用户好评。

今日《免费赠书将开启！正在征集你身边的CAX仿真图书》我们推荐幻想飞翔老师2022年编著的《Abaqus有限元分析从入门到精通》。仿真知识周期间(7月18日-31日)，我们还将抽奖赠送本期图书、京东卡、定制U盘、双肩背包、手持风扇、仿真秀VIP卡等精美礼品。点击参加薅羊毛！这些有限元仿真图书教材免费。

闲言少叙，我们进入正题。以下内容来自《Abaqus有限元分析从入门到精通》正文：

一、问题描述

图3- 34 问题描述

某一槽形截面梁，梁的长度l=1m，截面尺寸如图所3-34示。材质E=210GPa，=0.28。F=1000N，不计重力。计算最大Mises应力。

二、求解过程

图3-24中，厚度与长度尺寸之比远大于1/10，采用壳单元建模是首选。壳单元分析问题的一般流程如图3-35所示。

图3- 35 壳单元分析问题的一般流程

对于壳单元分析问题，其分析流程主要区别在壳单元本身的属性定义和与之相关的输出属性等。对于外部网格，还需要保证网格的法向一致，相关细节内容在上文已经详解，在此不再描述。由于基本流程与常规静力学差别不大，限于篇幅原因，在本例分析中只对关键步骤进行图示说明，其他步骤文字说明，如果不理解，请参阅第二章内容。

1、创建部件

在进行部件绘制之前，需要确定特征面的位置和坐标。一般取中性面作为特征面，为了简化分析，将坐标系Y轴与梁垂直面中性面重合，中点为原点，则可以通过点的方式定义梁的截面，如图3-36，3-37所示。

选择拉伸长度为1，完成部件的定义。

2、定义属性

（1）定义材料

在属性模块下定义材料线弹性本构。本例单位制采用米，弹性模量的单位是Pa。弹性模量输入210000000000，泊松比输入0.28。其中弹性模量还可以输入210e9，这样可以避免数错“0”的数量，如图3-9所示。

（2）定义截面属性

单击工具栏里的Creat section，在截面属性需完成壳类型、壳厚度、截面积分点数量的定义。其中壳选择各向同性壳（homogeneous），厚度为0.002，积分点数量接受默认，如图3-38所示。

（3）赋值截面属性

单击工具栏里的Assign Section，在截面属性赋值中，需完成壳特征面的定义，采取middle surface默认值，如图3-39所示。

3、定义装配

在Assemble模块，选择Creat Instance，选择部件beam，其他接受默认选项，单击OK，完成装配定义。

4、定义分析步

在step模块中定义Static General分析步，接受默认选项。

5、网格划分

在Mesh模块中，定义网格种子（Seed Part）大小为0.02，其他接受默认选项，完成网格划分。

6、边界条件定义

梁的右端和墙结合，认为完全固定。在Load模型中，单击工具栏中create boundary，选择梁的右端，定义全约束（ENCASTRE），如图3-40所示。

梁只在端部承受一个F=1000N垂向力，在Load模型中，单击工具栏中Create Load，选择从Concentrated force（集中力），选择梁的端部，在CF2中输入－1000（负号表示力的方向与Y轴相反），如图3-41所示。

7、提交计算

在JOB模块，单击工具区的Create Job，命名为beam_shell，单击continue，接受默认设置，单击OK。继续单击Submit按钮，提交计算任务。

5、结果后处理

使用壳单元仿真，默认的Mises云图是法向正面应力，在大多数情况下，由于壳比较薄，正面反面应力相差不大，可以近似认为正面应力可以代表整个壳的应力，但是在某些情况下，需要得到精确的应力值，就需要观察正反面的应力值。Abaqus提供了相应工具。其途径为在后处理的Result菜单里，点击Section Points，会弹出shell面的选择，可以根据需要选择Top，Bottom，Top and Bottom，Envelop，如图3-42所示。其中Envelop默认取上下面应力绝对值大的显示，而Top and Bottom选项需要打开壳的厚度显示开关才能看出效果，它的作用是将上下表面的应力分别体现在壳的表面，更加符合部件的真实受力，如图3-43所示。