comment Abaqus 有限元实用技巧连载（五）：心愿 &Abaqus中定义自由度

以下内容来自《Abaqus 有限元分析常见问题解答与实用技巧》

学习 Abaqus 的过程，既有“山穷水复疑无路”时的苦闷，又有“柳暗花明又一村”时的欣喜。这篇导言的标题引用了伟大的爱国主义诗人屈原的名句 ——“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，与大家共勉。我国 CAE 行业的发展需要靠每位从业人士的努力，个人之力虽然微薄，还是希望能够和大家分享一下自己的 Abaqus 使用经验和心得，帮助大家提高有限元分析的水平，让自己能够无愧于心。

在不久的将来，希望能够看到企业、政府、教育界和有限元软件行业在培育高质量的 CAE 专才方面投入更大的力量，看到更多的民族企业把数值仿真作为产品生命周期中的重要一环，看到更多的 CAE 工程师成为产品研发中的灵魂人物，看到我国 CAE 领域的整体应用水平真正赶上世界先进水平。

**Abaqus中的自由度定义及注意问题

默认设置下，Abaqus 以1、2、3……等数字作为各个自由度的标识符。在 INP 文件中，也是使用这些数字来表示自由度（例如，定义载荷和边界条件）。

除了轴对称单元之外，其它单元的节点自由度含义列于表1-1，轴对称单元的自由度含义列于表1-2。默认情况下，1、2、3自由度与系统整体直角坐标系下的1、2、3自由度一致，但如果使用关键词 * Transform 对节点进行了局部坐标系转化，它们将与局部坐标系中的对应坐标轴一致。

对于直角坐标系，自由度1、2、3分别对应于 、、；对于柱坐标系，自由度1、2、3分别对应于 （径向）、（周向）、（轴向）；对于球坐标系，自由度1、2、3分别对应于（径向）、（周向）和 （经向）。

表1-1  自由度表示及其含义（轴对称单元除外）

表1-2   轴对称单元的自由度表示及其含义

☆ 提示：在 Abaqus 软件提供的单元库中，所有的应力/位移型实体单元和桁架单元都只有平动自由度，没有转动自由度；梁单元、壳单元和刚体单元既有平动自由度，又有转动自由度。

表1-1和表1-2所列出的自由度并非总是同时出现。分析类型不同，则自由度的定义不同。例如，热分析中的自由度在力学分析中可能是无效的。

除了表1-1和表1-2所列的自由度之外，Abaqus / Standard 求解器对某些特定单元还定义了内部自由度（例如，用于施加约束的拉格朗日乘子）。一般情况下，使用 Abaqus 时并不需要了解这些变量，但在分析过程中，检验迭代过程中非线性约束是否得到满足时，经常用到这些内部变量，读者可以在 MSG 文件（*.msg）的错误信息和警告信息中查询到相关信息。需要注意的是：内部变量与内部节点相关，仅供 Abaqus 软件内部使用。内部节点以负的节点号来表示，区别于读者所定义的节点号。

『实用技巧』

读者在 Abaqus / CAE 或在 INP 文件中定义荷载或边界条件时，如果所施加荷载和边界条件与坐标轴正向相同，则荷载或边界条件为正值，反之为负值。

例如，

*Cload

118, 1, -100.0

上述关键词的含义是：在118节点的1自由度（默认为  轴）的负方向上施加大小为100.0个单位的集中力。

*Boundary, type=VELOCITY

_8, 4, 4, -5.

上述关键词的含义是：在8节点的4自由度（绕  轴转动自由度）的负方向上施加5.0弧度 / 秒的速度边界条件。

温馨提示：在定义与平动自由度相关的荷载和边界条件时，约定如下：如果所施加荷载或边界条件的方向与坐标轴正向相同，则为正号，否则需要加上负号。在定义与转动自由度相关的荷载和边界条件时，采用右手螺旋法则判定正负号：让大拇指的方向与坐标轴正向相同，四指的指向即为正的荷载或边界条件的方向，如果所施加的荷载或边界条件与四指指向相反，则需要加上负号。

声明：原创文章，内容选自曹金凤著《Abaqus 有限元分析常见问题解答与实用技巧》，欢迎订阅，未经授权谢绝转载。欢迎订阅我的精品课《Python语言在Abaqus中的应用（18讲）-掌握Python编程实现ABAQUS高效仿真》,为订阅用户提供VIP群答疑服务和开具发票，可提供定制化企业内部培训。