基于ABAQUS的有限元分析和應(yīng)用

前言

非線性力學(xué)問(wèn)題（材料、幾何和接觸）是力學(xué)發(fā)展的前沿課題。非線性有限元是計(jì)算固體力學(xué)的組成部分，是基于仿真的工程與科學(xué)的重要方法之一。基于非線性力學(xué)理論和計(jì)算固體力學(xué)而發(fā)展的ABAQUS有限元軟件是數(shù)值仿真的重要工具之一，在科學(xué)研究和工程分析領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。清華大學(xué)航天航空學(xué)院工程力學(xué)系的高級(jí)有限元中心（AdvancedFiniteElementService，AFES）成立于1997年，并于當(dāng)年將ABAQUS有限元軟件引進(jìn)到國(guó)內(nèi)，取他山之石，助科研和工程分析之力。在有限元發(fā)展與應(yīng)用上，站在高起點(diǎn)的ABAQUS軟件平臺(tái)上開(kāi)發(fā)算法、發(fā)展用戶單元和材料本構(gòu)模型，使我們避免了研究工作的低水平重復(fù)，受益匪淺。我們所培養(yǎng)的本科生和研究生，在有限元軟件的應(yīng)用水平和開(kāi)發(fā)能力上與國(guó)際接軌，在駕馭軟件本體，開(kāi)發(fā)接口程序方面達(dá)到了國(guó)際較高水平。本書(shū)分為上、下兩篇。上篇為ABAQUS的基礎(chǔ)內(nèi)容和應(yīng)用指南，主要是基于ABAQUS軟件6.7版本進(jìn)行有限元分析與應(yīng)用的入門指南和工程分析與科學(xué)研究教程；下篇為ABAQUS在科學(xué)研究和工程問(wèn)題中的應(yīng)用實(shí)例，其內(nèi)容來(lái)自于AFES中心教師和研究生的科研工作及ABAQUS中國(guó)用戶年會(huì)的論文集，它匯集了近十年的部分研究成果和工程應(yīng)用實(shí)例。借本書(shū)出版的機(jī)會(huì)，衷心感謝清華大學(xué)黃克智院士和楊衛(wèi)院士的遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)和大力支持，推動(dòng)了ABAQUS軟件的應(yīng)用和二次開(kāi)發(fā)工作，使得清華大學(xué)高級(jí)有限元中心成為國(guó)內(nèi)應(yīng)用ABAQUS軟件的技術(shù)支持中心。另外，對(duì)陳佩英高級(jí)工程師始終不渝的鼓勵(lì)和幫助表示深深的謝意。也感謝與我們保持了多年友誼與合作的SIMULIA北京辦事處前任總經(jīng)理于旭光博士和現(xiàn)任總經(jīng)理白銳先生及其全體同仁的支持。我們相信本書(shū)的出版必將推動(dòng)ABAQUS軟件在中國(guó)的推廣和應(yīng)用，有助于發(fā)展我國(guó)基于仿真的工程分析與科學(xué)研究事業(yè)。

內(nèi)容概要

ABAQUS是國(guó)際上最先進(jìn)的大型通用有限元計(jì)算分析軟件之一，具有強(qiáng)健的計(jì)算功能和模擬性能，擁有大量不同種類的單元模型、材料模型和分析過(guò)程。本書(shū)是基于ABAQUS軟件6.7版本進(jìn)行有限元分析與應(yīng)用的入門指南和工程分析與科學(xué)研究教程。全書(shū)分為上、下兩篇。上篇結(jié)合有限元的基本理論和數(shù)值計(jì)算方法，通過(guò)系列的相關(guān)例題和討論，系統(tǒng)地介紹了ABAQUS軟件的主要功能和應(yīng)用方法，包括編寫輸入數(shù)據(jù)文件和前處理的要領(lǐng)，對(duì)輸出文件進(jìn)行分析和后處理的方法等；下篇精選了一批ABAQUS在科研和工程領(lǐng)域的典型應(yīng)用案例，涉及了土木、機(jī)械、航空、鐵道等工程領(lǐng)域，橡膠、巖土和復(fù)合材料等多種材料的應(yīng)用研究，以及如何通過(guò)編寫用戶接口程序進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)等內(nèi)容。　　本書(shū)是應(yīng)用ABAQUS有限元軟件進(jìn)行力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)計(jì)算的必備工具書(shū),可供從事工程設(shè)計(jì)和有限元分析的科研人員和工程師等閱讀和參考，也可以作為力學(xué)和工程專業(yè)研究生和本科生的有限元數(shù)值計(jì)算課的輔助教材。

書(shū)籍目錄

上篇　ABAQUS的基礎(chǔ)內(nèi)容和應(yīng)用指南　1　緒論　2　ABAQUS基礎(chǔ)　3　有限單元和剛性體　4　應(yīng)用實(shí)體單元　5　應(yīng)用殼單元　6　應(yīng)用梁?jiǎn)卧?　線性動(dòng)態(tài)分析　8　非線性　9　顯式非線性動(dòng)態(tài)分析　10　材料　11　多步驟分析　12 接觸　13　ABAQUS/Explicit準(zhǔn)靜態(tài)分析下篇　ABAQUS在科學(xué)研究和工程問(wèn)題中的應(yīng)用實(shí)例　14　在土木工程中的應(yīng)用（1）——荊州長(zhǎng)江大橋南汊斜拉橋結(jié)構(gòu)三維仿真分析　15　在土木工程中的應(yīng)用（2）　16　在多場(chǎng)耦合問(wèn)題中的應(yīng)用實(shí)例　17　在焊接工藝中的應(yīng)用　18　橡膠超彈性材料的應(yīng)用實(shí)例　19　巖土材料與結(jié)構(gòu)的彈塑性蠕變分析　20　復(fù)合材料層合板低速?zèng)_擊損傷　21　ABAQUS用戶材料子程序　22　ABAQUS用戶單元子程序（1）　23　ABAQUS用戶單元子程序（2）附錄A　例題文件

章節(jié)摘錄

插圖：上篇 ABAQUS的基礎(chǔ)內(nèi)容和應(yīng)用指南1 緒論1.1從HKS和ABAQUS到SIMULIA當(dāng)中國(guó)人聽(tīng)到來(lái)自大洋彼岸的美國(guó)羅得島州的HKS公司（Hibbitt，Karlsson＆Sorensen，INC.，現(xiàn)為SIMULIA公司）的有限元軟件命名為ABAQUS，會(huì)覺(jué)得那么熟悉和親切，因?yàn)槲覀冎腥A民族的古老計(jì)算工具算盤的英文就是ABACUS，發(fā)音相同，僅一個(gè)字母之差。聰明的美國(guó)科學(xué)家利用它作為商標(biāo)，發(fā)展了匯集線性和非線性計(jì)算功能為一體的有限元軟件，并且成立了商業(yè)化運(yùn)作的大型跨國(guó)有限元軟件公司。HKS公司，顧名思義，是由三個(gè)人發(fā)起創(chuàng)立的。在商用有限元軟件的舞臺(tái)上，DavidHibbitt是位舉足輕重的人物。這位來(lái)自曼徹斯特市的英國(guó)人，1965年畢業(yè)于英國(guó)的劍橋大學(xué)，1972年在美國(guó)的布朗大學(xué)獲得工學(xué)博士學(xué)位。這樣的教育背景使他具備了堅(jiān)實(shí)的工程力學(xué)基礎(chǔ)和高超的計(jì)算編程能力。Hibbitt與他的導(dǎo)師PedroMarcal教授合作，以Hibbitt的博士論文工作為基礎(chǔ)發(fā)展了MARC有限元軟件。1969年，MARC公司成立，這個(gè)軟件和公司的名字均為Marcal教授姓氏的前四個(gè)字母。博士畢業(yè)后，Hibbitt在MARC公司工作到l977年。MARC公司在市場(chǎng)上經(jīng)營(yíng)了整整30年，于1999年被MSC公司兼并，但是MARC有限元軟件仍然是MSC的主要產(chǎn)品。HKS的另外兩個(gè)主要人物是Karlsson博士和Sorensen博士，后者是著名力學(xué)家Rice的學(xué)生。他們開(kāi)始創(chuàng)業(yè)時(shí)，在Hibbitt家的車庫(kù)里寫程序，帶著今天看來(lái)是“小兒科”的簡(jiǎn)單程序到企業(yè)去解決工程問(wèn)題，有時(shí)甚至是一邊修改程序一邊向工程師介紹程序。1978年2月1日，他們?nèi)撕献鹘⒘薍KS公司，使ABAQUS商用軟件進(jìn)入市場(chǎng)。該程序是能夠引導(dǎo)研究人員自主增加用戶單元和材料模型的早期有限元程序之一，因此受到科研人員和工程師們的青睞，對(duì)當(dāng)時(shí)的有限元軟件行業(yè)帶來(lái)了實(shí)質(zhì)性的沖擊。

編輯推薦

《基于ABAQUS的有限元分析和應(yīng)用》是應(yīng)用ABAQUS有限元軟件進(jìn)行力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)計(jì)算的必備工具書(shū),可供從事工程設(shè)計(jì)和有限元分析的科研人員和工程師等閱讀和參考，也可以作為力學(xué)和工程專業(yè)研究生和本科生的有限元數(shù)值計(jì)算課的輔助教材。

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