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上篇 ABAQUS的基础内容和应用指南3

1 绪论3

1．1从HKS和ABAQUS到SIMULIA3

1．2有限元著作和软件的发展历史4

1．3有限元分析中的问题与挑战6

1．4在设计中应用ABAQUS8

1．5 ABAQUS产品介绍9

1．6有限元法的简单回顾12

1．7本书阅读指南15

2 ABAQUS基础17

2．1 ABAQUS分析模型的组成18

2．2 ABAQUS／CAE简介19

2．3例题：用ABAQUS／CAE生成桥式吊架模型24

2．4比较隐式与显式过程46

2．5小结47

3 有限单元和刚性体49

3．1有限单元49

3．2刚性体58

3．3质量和转动惯量单元60

3．4弹簧和减振器单元61

3．5小结61

4 应用实体单元62

4．1单元的数学描述和积分62

4．2选择实体单元68

4．3例题：连接环69

4．4网格收敛性93

4．5例题：橡胶块中的沙漏（ABAQUS／Explicit）96

4．6相关的ABAQUS例题109

4．7建议阅读的文献109

4．8小结110

5 应用壳单元111

5．1单元的几何尺寸111

5．2壳体公式——厚壳或薄壳114

5．3壳的材料方向115

5．4选择壳单元117

5．5例题：斜板117

5．6相关的ABAQUS例题127

5．7建议阅读的文献127

5．8小结128

6 应用梁单元129

6．1梁横截面的几何形状129

6．2计算公式和积分133

6．3选择梁单元135

6．4例题：货物吊车135

6．5相关的ABAQUS例题149

6．6建议阅读的文献150

6．7小结150

7 线性动态分析151

7．1线性动态问题简介151

7．2阻尼153

7．3单元选择154

7．4动态问题的网格划分154

7．5例题：货物吊车——动态载荷155

7．6模态数量的影响165

7．7阻尼的影响165

7．8与直接时间积分的比较166

7．9其他动态过程167

7．10相关的ABAQUS例题169

7．11建议阅读的文献169

7．12小结169

8 非线性170

8．1非线性的来源171

8．2非线性问题的求解173

8．3在ABAQUS分析中包含非线性176

8．4例题：非线性斜板178

8．5相关的ABAQUS例题187

8．6建议阅读的文献188

8．7小结188

9 显式非线性动态分析189

9．1 ABAQUS／Explicit适用的问题类型189

9．2动力学显式有限元方法190

9．3自动时间增量和稳定性192

9．4例题：在棒中的应力波传播195

9．5动态振荡的阻尼206

9．6能量平衡208

9．7弹簧和减振器的潜在不稳定性209

9．8小结217

10 材料219

10．1在ABAQUS中定义材料219

10．2延性金属的塑性219

10．3弹-塑性问题的单元选取223

10．4例题：连接环的塑性224

10．5例题：加强板承受爆炸载荷238

10．6超弹性251

10．7例题：轴对称支座255

10．8大变形的网格设计267

10．9减少体积自锁的技术268

10．10相关的ABAQUS例题269

10．11建议阅读的文献270

10．12小结270

11 多步骤分析272

11．1一般分析过程272

11．2线性摄动分析273

11．3例题：管道系统的振动276

11．4重启动分析280

11．5例题：重启动管道的振动分析282

11．6相关的ABAQUS例题286

11．7小结286

12 接触287

12．1 ABAQUS接触功能概述287

12．2定义接触面287

12．3接触面间的相互作用289

12．4在ABAQUS／Standard中定义接触292

12．5在ABAQUS／Standard中的刚性表面模拟问题295

12．6 ABAQUS／Standard例题：凹槽成型296

12．7在ABAQUS／Explicit中定义接触315

12．8 ABAQUS／Explicit建模中需要考虑的问题319

12．9 ABAQUS／Explicit例题：电路板跌落试验324

12．10综合例题：筒的挤压340

12．11 ABAQUS／Standard和ABAQUS／Explicit的比较349

12．12相关的ABAQUS例题350

12．13建议阅读的文献350

12．14小结350

13 ABAQUS／Explicit准静态分析352

13．1显式动态问题类比352

13．2加载速率353

13．3质量放大355

13．4能量平衡356

13．5例题：ABAQUS／Explicit凹槽成型357

13．6小结369

下篇 ABAQUS在科学研究和工程问题中的应用实例373

14 在土木工程中的应用（1）——荆州长江大桥南汊斜拉桥结构三维仿真分析373

14．1斜拉桥结构三维仿真问题描述373

14．2斜拉桥建模375

14．3静力分析和施工过程仿真378

14．4动态分析388

15 在土木工程中的应用（2）397

15．1钢筋混凝土圆柱形结构的倾倒分析397

15．2牙轮钻头破岩过程模拟408

15．3大型储液罐的动力分析411

16 在多场耦合问题中的应用实例418

16．1一种新型高速客车空气弹簧的非线性有限元分析418

16．2多场耦合问题在水坝工程中的应用实例424

16．3复合材料层合板固化过程中的化学场、温度场耦合问题434

17 在焊接工艺中的应用440

17．1用ABAQUS进行插销试验焊接温度场分析440

17．2焊接接头氢扩散数值模拟444

18 橡胶超弹性材料的应用实例449

18．1问题简介449

18．2常用橡胶本构关系模型450

18．3过盈配合平面应力下的小变形解455

18．4过盈配合平面应力下的大变形解460

18．5体积刚度及泊松比对过盈配合的影响465

19 岩土材料与结构的弹塑性蠕变分析467

19．1蠕变模型的理论467

19．2蠕变模型参数选取470

19．3实例：地下储库施工引起的岩体弹塑性蠕变及套管变形数值模拟472

19．4岩土材料与结构的渗流与变形耦合480

19．5实例：储油层射孔三维弹塑性变形与渗流耦合分析484

20 复合材料层合板低速冲击损伤492

20．1问题简介492

20．2损伤判据及应力更新方案493

20．3损伤分层495

20．4无z-pin增韧复合材料层合板有限元建模及分析497

20．5 z-pin增韧层合板模拟499

20．6小结503

21 ABAQUS用户材料子程序505

21．1问题简介505

21．2模型的数学描述506

21．3 ABAQUS用户材料子程序509

21．4 SHPB实验的有限元模拟512

21．5 UMAT的Fortran程序525

22 ABAQUS用户单元子程序（1）531

22．1非线性索单元531

22．2 UEL在钢筋混凝土梁柱非线性分析中的应用538

22．3应用UEL计算应变梯度塑性问题554

23 ABAQUS用户单元子程序（2）561

23．1四边形面积坐标方法与单元AGQ6-Ⅰ简介561

23．2单元AGQ6的完全拉格朗日（TL）格式564

23．3算例：细长悬臂梁的几何非线性（大转动）分析573

附录A 例题文件576