基于ABAQUS的航空作动器VL密封圈有限元分析

吴长贵;索双富;张开会;迪力夏提·艾海提

【摘要】利用ABAQUS流体压力渗透载荷的加载方式对航空作动器VL密封圈进行有限元仿真分析,该方法不但可以得到高压(35 MPa)下的收敛解而且可以自动寻找唇口接触与分离的临界点.仿真过程分为过盈装配和流体压力加载两个分析步.分别得出在不同的压力下流体压力载荷下密封圈的应力应变云图、唇口接触宽度以及唇口接触区接触压力分布图.计算结果可以为高压下航空作动器密封的理论计算提供相关参数,为航空作动器VL密封圈的实际应用提供相关依据.

【期刊名称】《液压与气动》

【年(卷),期】2016(000)001

【总页数】6页(P60-65)

【关键词】往复密封;航空作动器;有限元分析;VL密封圈;流体压力渗透

【作者】吴长贵;索双富;张开会;迪力夏提·艾海提

【作者单位】清华大学摩擦学国家重点实验室,北京100084;清华大学摩擦学国家重点实验室,北京100084;芜湖市银鸿液压件有限公司,安徽芜湖241100;清华大学摩擦学国家重点实验室,北京100084

【正文语种】中文

【中图分类】TH137

引言

作动器密封是一种典型的往复式密封。尤其在航空应用领域，无论是军用飞机还是

大型客机，其上都分布着不计其数的大小作动器。作动器在高压下的密封性能直接影响着飞机的压力体制，研究表明高的压力体制可以有效增加飞机的功重比，减轻飞机的重量，减小飞机的体积[1]。因此，研究高压下作动器往复密封圈的密封性能有着重要意义。文献[2]从实验研究、理论研究等方面综述了自20世纪80年代以来往复密封的研究进展。Shankar Bhaumik等人[3]通过实验测量不同压力、不同往复运动速度下U形密封圈的摩擦力，研究它们的影响规律。目前，针对密封圈的理论研究主要通过对密封圈结构有限元计算，可以得出应力分布，唇口接触压力分布等。Yang Bo [4]利用ANSYS对Y形密封圈、阶梯型密封圈等进行结构分析。黄乐等[5]利用ANSYS对Y形密封圈提出一种优化方法，在处理唇口处介质压力加载时采用循环迭代的方式，该方法比较耗时。郑金鹏、吴琼等[6, 7]在研究O形圈作为机械密封副密封时加载流体压力均没有考虑接触和分离的临界点。此外，由于橡胶材料的超弹性本构模型，大变形接触导致求解问题高度非线性。高压下的密封圈结构有限元计算很难得到收敛的解。以往很少有研究者针对高压下进行有限元仿真分析。

本研究利用ABAQUS软件对航空作动器VL密封圈进行有限元分析，在相互接触的两表面之间通过定义压力渗透加载流体压力载荷，这种加载方式能够自动寻找接触与分离的临界点，得到的结果更客观，唇口接触压力分布更光滑。

1.1 往复密封类型

如图1，往复密封分为活塞密封和活塞杆密封。活塞密封其两侧都充满流体介质，微量的泄漏可以提供密封圈唇口与缸体之间的动压润滑，减少密封圈的摩擦磨损，且不会对环境造成污染。然而，活塞杆处的密封圈相对活塞处的密封圈，其工作环境更加恶劣，更容易发生密封圈的磨损，其泄漏不但会降低腔体内压力，影响作动器运动响应，还会对环境造成一定的污染。因此研究活塞杆处的密封尤其重要，无论活塞密封还是活塞杆密封，其密封的机理都大同小异。本研究选择活塞杆处密封

圈的过盈装配和流体压力加载过程进行仿真。

1.2 密封圈结构模拟过程描述

由于往复密封在大行程运动时趋于稳态，对往复密封的仿真可以简化为准静态的轴对称模型，进行两个载荷步的加载，首先是模拟密封圈安装的过程，这里称此过程为过盈装配，其次是模拟密封圈流体侧流体压力的加载。两个载荷步中后者在加载时要特别注意，因为在加载流体压力时密封唇口接触和分离的临界点不能事先确定，在压力加载的过程中，原本接触的节点可能会发生分离，分开的节点可能会发生接触。因此寻找接触和分离的临界点尤其重要，临界点将影响接触宽度以及接触压力分布。对往复密封理论计算有比较大的影响。采用ABAQUS流体压力渗透载荷的方法自动寻找到临界点。

1.3 ABAQUS流体压力渗透载荷

ABAQUS/Standard可以模拟流体穿过两相互接触的表面，通过定义“主面”和“从面”，指定一个起始点，该起始点应该完全暴露于流体中。流体压力将沿着起始点向接触面加载，并且压力加载的方向垂直于单元面。直到到达某个节点，此节点的接触压力大于流体压力，此时停止加载。如图2所示，例如当节点102的接

触压力小于流体压力，流体将继续向前加载。反之，如果节点102的接触压力值

大于流体压力值，流体到达该节点将停止向前加载。利用这种加载方式可以动态地找到临界点，最终得到更客观的计算结果。

2.1 密封圈有限元模型的建立

如图3所示为特瑞堡REL3CM328AT19NG组合密封圈有限元模型，为简化计算，采用轴对称模型，由于活塞杆和沟槽相对密封圈变形很小，可以设置成刚体。O

形圈材料为丁腈橡胶。材料本构模型选用Mooney-Rivlin 模型[8]，材料参数：

C10=1.26 MPa，C01=-0.78 MPa，C20=-1.68 MPa，C11=2.94 MPa，C02=-0.74 MPa。V圈材料为填充聚四氟乙烯，由于聚四氟乙烯相对丁腈橡胶较硬。根

据参考文献[9]，其应力应变曲线在比较大的变形条件下高度的非线性，但是在应

变小于50%时可以近似看作线弹性。弹性模量取为200 MPa[10]，泊松比为0.45。挡圈材料同为填充聚四氟乙烯，其弹性模量取200 MPa，泊松比为0.45。O圈单元类型选用CAX4RH,该单元为4节点双线性轴对称四边形杂交单元，可以模拟丁腈橡胶大变形大应变的非线性材料模型。V圈及挡圈单元类型选用CAX4R，该单

元为4节点双线性轴对称四边形。对组合密封圈总共划分47473个单元，单元划

分疏密对计算结果的影响后续将作分析。各个接触对均采用罚函数法，O圈跟沟

槽摩擦系数定义为0.7，V圈跟活塞杆摩擦系数定义为0.1，O圈跟V圈接触的摩

擦系数取0.6，挡圈跟活塞杆及沟槽的摩擦系数定义为0.1，V圈跟挡圈接触面的

摩擦系数定义为0.2。

2.2 过盈装配仿真

建模过程中，分别给活塞杆和沟槽指定参考点。设定边界条件为：沟槽参考点固定不动，活塞杆参考点向右移动0.64 mm。最终活塞杆距离沟槽的距离满足密封圈

样本手册规定的距离，这个过程可以模拟密封圈的过盈安装。如图4为过盈安装

后Von mises应力云图，可以看出，最大Von mises应力发生在唇口附近。

2.3 流体侧压力加载仿真

往复密封在工作过程中，高压流体对密封圈有力的作用。并且高压液压油还会试图穿过密封接触面，当流体压力大于接触面的接触压力时，接触的节点将被打开，流体继续往前渗透。直到接触压力大于流体压力。这一过程可以通过ABAQUS模拟，如图5，通过定义压力渗透接触对，指定渗透起始点，指定流体压力大小，可以完成流体试图穿过密封接触界面的过程。

2.4 不同流体压力加载方式对计算结果的影响

如图6所示为15 MPa压力载荷下采用两种不同的加载方式得到的局部接触压力

分布。其中指定边界方法需要研究者估计接触与分离的临界点然后直接给定。而流

体压力渗透载荷的加载方式是通过ABAQUS软件自动寻找临界点。由图中可以看出指定边界法计算得到的接触压力曲线出现不连续的点，曲线不够光滑。采用流体压力渗透加载流体压力这种加载方式得到的结果更客观，唇口接触压力也更光滑。

2.5 网格数对计算结果的影响

为了验证网格无关性，分析网格划分多少对计算结果的影响，分别划分3882、47473、99405个网格进行计算，如图7所示为三种网格划分的有限元模型。图

8所示为15 MPa压力载荷下这三种不同网格数计算得到的Von Mises应力云图，可以看出3882个网格计算得到的最大应力和47473个网格计算得到的最大应力

相差23.6%，存在比较大的误差，而47473个网格和99405个网格计算得到的

最大应力只相差0.4%，可以认为几乎相等。图9为三种网格数计算得到的局部接触压力分布，由图中可以看出，网格个数较少时，出现较大的误差，接触压力曲线也不够连续光滑。随着网格数增多到47473个甚至99405个，这两种网格数对应的接触压力曲线几乎重合。但是网格数越多，计算越耗时，无限增加网格数获取更小的计算误差不可取。选择47473个网格进行计算既能得到比较准确的计算结果，同时计算所需时间也不至过多，因此选择这一网格划分数目比较合理。

3.1 不同压力工况下应力应变分布

分别加载0、5 MPa、15 MPa、25 MPa、35 MPa流体压力，通过后处理可以得出密封圈的应力应变图。如图10为各压力工况下Von Mises应力云图，由图可

以看出，随着压力增大，最大应力增大，并且当压力超过15 MPa时，应力增大

得更多。针对V圈，如图11，最大应力的区域会发生转移，在5 MPa和15 MPa 时，最大Von Mises应力均发生在靠近唇口部位。当压力增大到25 MPa，甚至35 MPa时，最大Von Mises应力发生在V圈根部以及跟O圈接触的部位。对出现上述现象的原因进行如下分析，首先，密封圈在过盈安装的时候，唇口处受力最大，并且唇口有容易引起应力集中的尖角。当开始加载流体压力后，流体压力对

O圈以及V圈的力都相继传递到唇口处，当压力持续增大，高达25 MPa甚至35 MPa后，V圈靠近油侧被抬升，流体压力向根部以及跟O圈接触的有尖角的部位转移，所以出现最大应力区域从唇口向其他部位转移的现象。根据计算的结果可以推断：高压下，密封圈除了唇口部位发生失效外，V圈根部以及跟O圈接触部位

也很容易发生失效。如图12所示为不同压力工况下的应变云图，可以看出，最大应变发生在O圈上，当压力增大到35 MPa时，O圈上局部会发生高达100%的

应变。而V圈无论压力多大，其大部分区域应变都不超过50%。这也验证了V圈材料模型选择线弹性的可行性。

3.2 不同压力工况下唇口接触区接触压力分布

通过后处理创建路径的方法，可以提取出不同流体压力载荷下的唇口接触压力分布，图13所示为0、 5 MPa、15 MPa、25 MPa、35 MPa流体压力加载下唇口接触压力分布，图中坐标原点对应图3模型中上部高压流体侧——密封圈与活塞杆接

触的起始点。从图中可以看出，在没有流体压力载荷加载(0 MPa)的时候，唇口接触宽度很小，不到0.2 mm，而且流体侧及空气侧接触压力变化梯度相差不大。随着流体压力增大，接触宽度不断增大，到35 MPa高压时，接触宽度接近2 mm。最大的接触压力在15 MPa之前会随着压力增大相应增大，超过15 MPa后，最

大接触压力几乎不发生变化，到达35 MPa，最大接触压力甚至有减小的趋势。此外，流体侧以及空气侧的接触压力变化梯度也发生很大的变化，随着流体压力的增大，空气侧接触压力分布更平缓。接触压力曲线分布的轮廓跟文献[11]一致。根据参考文献[12]中所述，接触压力分布曲线靠近流体侧有比较大的压力变化梯度，而在靠近空气侧有相对较小的压力变化梯度，这种接触压力分布可以有效的减小密封的泄漏。

(1) 通过对ABAQUS流体压力渗透载荷加载的描述，可以将该方法很好的利用到

密封圈有限元计算中。利用该方法，可以模拟高压流体穿过密封接触界面时密封圈

做出的响应，可以有效的寻找到接触与非接触的边界节点，最终获得更客观的唇口接触宽度以及唇口接触压力分布，为密封的理论计算提供更有效的依据；

(2) 实现了高压下VL组合密封圈的有限元分析，通过有限元分析结果可以看出，

不同介质压力下组合密封最大Von Mises应力发生的区域不同，压力较低时主要

发生在唇口附近，压力继续增大最大Von Mises应力会向密封圈根部及一些有应

力集中的部位转移。这一计算结果可以为密封圈的优化设计提供相关依据；

(3) 对航空作动器VL密封圈的有限元计算结果还可以看出，随着流体压力的增大，唇口接触宽度增大，最大的接触压力在15 MPa之前会随着压力增大相应增大，

超过15 MPa后，最大接触压力几乎不发生变化，到达35 MPa，最大接触压力甚至有减小的趋势。接触压力曲线在流体侧明显比空气侧陡，符合往复密封减小泄漏的接触压力分布。

【相关文献】

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有限元分析软件比较分析

有限元分析软件有限元分析是对于结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法。它是50 年代首先在连续体力学领域--飞机结构静、动态特性分析中应用的一种有效的数值分析方法，随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。有限元分析软件目前最流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC 四个比较知名比较大的公司，其中ADINA、ABAQUS 在非线性分析方面有较强的能力目前是业内最认可的两款有限元分析软件，ANSYS、MSC 进入中国比较早所以在国内知名度高应用广泛。目前在多物理场耦合方面几大公司都可以做到结构、流体、热的耦合分析，但是除ADINA 以外其它三个必须与别的软件搭配进行迭代分析，唯一能做到真正流固耦合的软件只有ADINA。ANSYS是商业化比较早的一个软件，目前公司收购了很多其他软件在旗下。ABAQUS专注结构分析目前没有流体模块。MSC是比较老的一款软件目前更新速度比较慢。ADINA是在同一体系下开发有结构、流体、热分析的一款软件，功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开。结构分析能力排名：ABAQUS、ADINA、MSC、ANSYS 流体分析能力排名：ANSYS、ADINA、MSC、ABAQUS 耦合分析能力排名：ADINA、ANSYS、MSC、ABAQUS 性价比排名：最好的是ADINA，其次ABAQUS、再次ANSYS、最后MSC ABAQUS 软件与ANSYS 软件的对比分析： 1．在世界范围内的知名度：两种软件同为国际知名的有限元分析软件，在世界范围内具有各自广泛的用户群。ANSYS 软件在致力于线性分析的用户中具有很好的声誉，它在计算机资源的利用，用户界面开发等方面也做出了较大的贡献。ABAQUS软件则致力于更复杂和深入的工程问题，其强大的非线性分析功能在设计和研究的高端用户群中得到了广泛的认可。由于ANSYS 产品进入中国市场早于ABAQUS，并且在五年前ANSYS 的界面是当时最好的界面之一，所以在中国，ANSYS 软件在用户数量和市场推广度方面要高于ABAQUS。但随着ABAQUS北京办事处的成立，ABAQUS软件的用户数目和市场占有率正在大幅度和稳步提高，并可望在今后的几年内赶上和超过ANSYS。 2．应用领域：ANSYS 软件注重应用领域的拓展，目前已覆盖流体、电磁场和多物理场耦合等十分广泛的研究领域。ABAQUS 则集中于结构力学和相关领域研究，致力于解决该领域的深层次实际问题。 3．性价比：ANSYS 软件由于价格政策灵活，具有多种销售方案，在解决常规的

ABAQUS钢筋混凝土有限元分析

ABAQUS钢筋混凝土有限元分析钢筋混凝土作为一种常见的建筑材料，在建筑、交通、水利等领域得到了广泛应用。然而，钢筋混凝土结构在服役期间会受到多种复杂荷载的作用，导致结构性能退化甚至破坏。因此，对钢筋混凝土结构进行精确的分析和模拟至关重要。ABAQUS是一款强大的工程仿真软件，能够模拟各种材料和结构的力学行为。本文将介绍如何使用ABAQUS 对钢筋混凝土进行有限元分析。 ABAQUS是一款专业的有限元分析软件，它提供了丰富的材料模型库和边界条件设置功能，可以模拟各种复杂结构的力学行为。ABAQUS 具有强大的前后处理功能，用户可以通过直观的界面进行模型构建、材料属性设置、边界条件施加等操作。同时，ABAQUS还提供了强大的数据分析和可视化工具，方便用户对模拟结果进行详细分析。钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种材料组成的复合材料。混凝土是一种抗压强度高、抗拉强度低的材料，而钢筋具有较高的抗拉强度和塑性。将钢筋嵌入混凝土中，可以提高结构的抗拉强度、抗压强度和韧性。钢筋混凝土还具有较好的耐久性和防火性能。在有限元分析中，需要对钢筋混凝土的力学性能进行适当简化。通常假定混凝土为各向同性材料，钢筋为弹塑性材料。同时，还应考虑混

凝土的裂缝、损伤以及钢筋与混凝土之间的粘结和滑移等因素。在ABAQUS中，可以对钢筋混凝土结构进行详细的有限元分析。需要建立合适的计算模型，包括几何模型、材料属性、边界条件和荷载等。模型建立完成后，可以通过ABAQUS的求解器进行计算，得到各节点位移、应力、应变等结果。通过对计算结果的分析，可以评价结构的性能和安全性。例如，可以通过应力和应变分布情况，分析结构的整体和局部稳定性、裂缝分布及扩展等。还可以观察钢筋与混凝土之间的粘结性能以及评估结构的耐久性。本文介绍了如何使用ABAQUS对钢筋混凝土进行有限元分析。通过建立合适的计算模型，设置材料属性和边界条件，以及进行求解计算，可以得到结构的详细应力、应变和位移分布情况。通过对结果的分析，可以评价结构的性能和安全性，为结构设计提供重要依据。钢筋混凝土有限元分析具有重要意义和应用前景。它可以模拟复杂结构在不同条件下的力学行为，为结构设计提供更加精确的分析结果。同时，有限元分析还可以用于结构优化、耐久性评估和施工过程模拟等方面，有助于提高结构性能、减少施工成本并降低风险。

第五章非线性有限元分析原理及基于ABAQUS软件的实现

第五章非线性有限元分析原理及基于ABAQUS软件的实现 5.1.1 ABAQUS主要模块 ABAQUS 由两个主分析模块ABAQUS/Standard 和ABAQUS/Explicit，以及与ABAQUS/Standard 组合的两个特殊用途的分析模块ABAQUS/Aqua 和ABAQUS/Post构成，同时包含两个交互作用的图形模块ABAQUS/Pre 和ABAQUS/Post，从建模的前处理到显示模拟计算结果的后处理过程中，它们提供了丰富的友好的图形界面交互作用工具。 5.1.1.1 ABAQUS/Standard ABAQUS/Standard是一个通用分析模块，在数值方法上采用有限元方法常用的隐式积分。它能够求解广泛的线性和非线性问题，包括结构的静态、动态问题、热力学场和电磁场问题等。对于通常同时发生作用的几何、材料、和接触非线性可以采用自动控制技术处理用户自己也可以控制。 5.1.1.2 ABAQUS/Explicit ABAQUS/Explicit是一个在数值方法上采用有限元显式积分的特殊模块，它利用对时间的显示积分求解动态有限元方程。它适合于分析诸如冲击和爆炸这样短暂瞬时的动态问题。 5.1.1.3 ABAQUS/CAE ABAQUS/CAE是一个友好的ABAQUS运行环境(Complete ABAQUS Environment)，一个能够对ABAQUS 分析任务进行建模、管理、监控，同时又可以对ABAQUS分析结果进行可视化后处理的环境。该模块根据结构的几何图形生成网格，将材料和截面的特性分配到网格上，并施加载荷和边界条件，并建立必要的分析布。建模完成后，ABAQUS/CAE可以进一步将生成的模型(以输入文件的形式存在)提交给ABAQUS/Standard或者ABAQUS/Explicit分析模块，然后进行后台运行，并对运行情况进行监测，然后对计算结果(即输出数据库)进行后处理。 ABAQUS/CAE 的后处理对计算结果的描述和解释提供了范围很广的选择，除了必要的云图、矢量图和动画显示之外，还可以用列表，曲线等其他常用工具来完成对结果数据的处理。该模块还可以提供了完整全面的CAD 系统以及其他建模工具;提供高效率处理大模型的能力;包含交互环境，可以用于用户自主开发应用。 5.1.2.1离散化的几何形体在ABAQUS中，有限单元和节点定义了ABAQUS所模拟的物理结构的基本几何形状。模型中的每一个单元都代表了物理结构的离散部分，即许多单元依次相连组成了结构，单元之间通过公共节点彼此相互连结。这些单元和节点的集合称为网格。网格中的单元类型、形状、位置和所有的单元总数都会影响模拟计算的结果。通常，网格的密度越高，计算结果就越精确。随着网格密度的增加，分析结果会收敛到唯一解，但用于分析计算所需的时间和费用也会增加，这之间有个权衡的选择。这部分通常在ABAQUS 中的PART 模块中定义。ABAQUS/CAE 中的各模块见图5-2所示： 5.1.2.2单元特性 ABAQUS 拥有广泛的单元库，主要包括实体单元、壳单元、梁单元、刚性单元，质量单元和弹簧单元，还有具有特殊性能的单元。 5.1.2.3材料数据在分析时，必须对所有的单元指定材料特性。ABAQUS 具有相当丰富的材料模型库，可以模拟大多数典型工程材料的性能，包括金属、橡胶、聚合物、复合材料、钢筋混凝土、可压缩的弹性泡沫材料以及各种地质材料(土和岩石等)。另外，ABAQUS 还具有二次开发接口，为用户添加各种符合实际工程的材料提供方便，使用FORTRAN语言进行编程。这部分通常在ABAQUS中的MATERIAL模块中定义。 5.1.2.4载荷和边界条件载荷使物理结构产生了一定的变形，因而产生应力。最常见的载荷形式包括:点载荷、表面压力载荷、体力、热载荷。变形分为大变形分析和小变形分析。应用边界条件可以使模型的某一部分受到约束从而保持固定(零位移)或有移动但位移值大小一定(非零位移)。在静态分析中，需要满足足够的边界条件以防止模型在任意方向上的刚体位移。否则，没有约束的刚体位移会导致刚度矩阵产生奇异，在求解阶段将会发生问题，并可能引起模拟过程过早中断，ABAQUS/Stanard 也将发出数值奇异或主元素为零的警告信息。此时，用户必须检查是否整个或者部分模型缺少限制刚体平移或转动的约束。 5.1.2.5分析类型

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橡胶O形圈密封性能的有限元分析关文锦;杜群贵;刘丕群【摘要】采用ABAQUS有限元分析软件建立O形密封圈的二维轴对称模型,研究预压缩率与介质压力对O形圈Von Mises应力、接触应力、接触长度的影响,确定O形圈容易失效的位置,并使用Karaszkiewicz接触公式对有限元分析的结果进行验证.结果表明:O形圈和密封槽转角接触部位容易失效；接触应力呈抛物线分布,接触应力、接触长度随着预压缩率、介质压力增大而增大,有限元计算值与Karaszkiewicz公式计算值较为一致,验证了有限元分析结果的可靠性.%The two-dimensional axisymmetrie finite element model of the rubber O-ring was established with program ABAQUS. The Von Mises stress,contact stress,contact length at different compression ratio and medium pressure were discussed, and the failure location of the O-ring was defined. The result of finite element analysis was compared with that of Karaszkiewicz' s formula. The results show that the failure often occurs at the contact corner between the O-ring and the sealing groove. The contact stress has a parabolic distribution along contact length,and the contact stress and contact length become larger as the compression ratio and the medium pressure increased. The result of the finite element analysis shows good agreement with that of Karaszkiewicz' s formula,so the reliability of the finite analysis method result is validated. 【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2012(037)006

ABAQUS有限元分析软件中CAE常见技巧汇总

ABAQUS有限元分析软件中CAE常见技巧汇总ABAQUS有限元分析软件是一种广泛应用于工程领域的有限元分析软件，可以用于模拟和分析各种工程问题。在使用ABAQUS软件进行分析时，一些常见技巧可以提高分析效率和结果质量。下面是一些常见的ABAQUSCAE技巧的汇总： 1.模型几何建模：在建立模型几何时，使用合适的几何建模工具可以大大简化模型的创建过程。ABAQUSCAE提供了多种创建几何的工具和命令，比如使用草图工具构建几何，或者直接导入CAD模型。此外，还可以使用几何操作命令（如切割、平移、镜像等）来修改和完善模型。 2.材料属性定义：在进行有限元分析之前，需要定义材料属性。ABAQUSCAE提供了多种材料模型，包括线性弹性、塑性、热膨胀等。选择合适的材料模型，输入正确的材料参数，可以获得准确的分析结果。此外，还可以通过建立材料库，快速选择和定义材料属性。 3.网格划分：准确的网格划分是保证分析结果准确性的重要因素。ABAQUSCAE提供了多种网格划分工具，可以根据模型几何形状和分析要求，自动生成合适的网格。在划分网格时，需要注意网格单元的形状、尺寸和密度，以及模型的几何细节。 4.约束和加载定义：

在定义约束和加载时，需要考虑系统边界条件、实际工况和分析目的。ABAQUSCAE提供了多种约束和加载定义工具，可以快速、准确地描述系统边界条件和应力工况。可以使用约束和加载约束对象、表达式、施加方向等来定义约束和加载。 5.条件设置和后处理：在进行分析之前，需要设置分析类型、时间步长、收敛准则等分析条件。ABAQUSCAE提供了丰富的分析选项和设置，以满足不同的分析需求。在分析完成后，还可以使用后处理功能对分析结果进行可视化、查询和导出。 6.参数化建模和模型优化：在建立模型和进行分析时，可以使用参数化建模和模型优化技术来快速调整模型几何、材料和加载条件，以获得最佳的设计结果。ABAQUSCAE 提供了参数化建模和优化工具，可以自动化地进行参数化建模和模型优化。 7.多物理场耦合分析：在一些情况下，需要进行多物理场耦合分析。ABAQUSCAE可以进行流固耦合、电磁热耦合、热机械耦合等多种物理场耦合分析。在进行多物理场耦合分析时，需要定义耦合模型、耦合界面和耦合参数。 8.并行计算和集群计算：对于大型模型和复杂分析，可以使用ABAQUSCAE的并行计算和集群计算功能，提高分析速度和效率。可以使用并行计算选项进行分析，或者将计算任务提交到集群上进行分布式计算。 9.故障排除和错误处理：

ABAQUS有限元分析实例详解

ABAQUS有限元分析实例详解有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种工程分析方法，它将连续物体分割为无数个小的有限元单元，并在每个有限元上分别进行力学方程求解，最终得到整个物体的力学性能。ABAQUS是目前使用最广泛的有限元分析软件之一，本文将详细介绍ABAQUS有限元分析的实例。一、准备工作在进行ABAQUS有限元分析之前，首先需要准备以下工作： 1.模型准备：将需要分析的物体建模为几何模型，并进行网格划分，划分成有限元单元，以便进行分析。 2.边界条件：设定物体的边界条件，即模拟施加在物体上的外力或约束条件，如支撑条件、加载条件等。 3.材料属性：设定物体的材料属性，包括弹性模量、泊松比等。 4.分析类型：选择适合的分析类型，如静态分析、动态分析、热分析等。二、材料建模在进行ABAQUS有限元分析时，需要将材料的力学性质进行建模。通常有以下几种材料建模方法： 1.线弹性模型：认为材料的应力-应变关系在整个材料的应力范围内都是线性的，即满足胡克定律。

2.非线性弹性模型：考虑材料的应变硬化效应，即材料的刚度随加载的增加而增大。 3.塑性模型：考虑材料的塑性行为，在达到屈服点后，材料会发生塑性变形。 4.屈服准则模型：通过引入屈服准则，将材料的屈服破坏进行建模。 5.破坏模型：考虑材料的破坏行为，通常采用层间剪切应力、最大主应力等作为破坏准则。三、加载和约束在进行ABAQUS有限元分析时，需要模拟实际工程中施加在物体上的外部载荷和约束条件。常见的加载和约束方式有以下几种： 1.固定支撑：将物体的一些边界固定，使其不能发生位移。 2.约束位移：设定物体一些节点的位移值，模拟实际固定住的情况。 3.压力加载：施加在物体上的压力载荷。 4.弯曲加载：施加在物体上的弯曲载荷。 5.温度加载：通过施加温度场来模拟温度载荷。四、求解过程在进行ABAQUS有限元分析时，求解过程主要有以下几个步骤： 1.指定分析步数：指定分析的总时间和分析步数，也可以根据需要进行自适应时间增量控制。 2.设置输出：设定需要输出的结果数据，如应力、位移、应变等。

钢筋混凝土构件ABAQUS有限元模拟分析理论研究

钢筋混凝土构件 ABAQUS有限元模拟分析理论研究摘要：ABAQUS是一套功能非常强大的基于有限元方法的工程模拟软件，它可以解决从相对简单的线性分析到极富挑战性的非线性模拟等各种问题。ABAQUS 有限元分析混凝土损伤塑性模型理论主要有弹性理论、非线性弹性理论、弹塑性理论、粘弹性理论、断裂力学理论、损伤力学理论和内时理论等。关键词：ABAQUS；有限元分析 1 ABAQUS有限元软件介绍 ABAQUS是一套功能非常强大的基于有限元方法的工程模拟软件，它可以解决从相对简单的线性分析到极富挑战性的非线性模拟等各种问题。ABAQUS具备十分丰富的单元库，可以模拟任意实际形状。ABAQUS也具有相当丰富的材料模型库，可以模拟大多数典型工程材料的性能，包括金属、橡胶、聚合物、复合材料、钢筋混凝土、可压缩的弹性泡沫以及地质材料（例如土壤和岩石）等。作为一种通用的模拟工具，应用ABAQUS不仅能够解决结构分析（应力/位移）问题，而且能够模拟和研究热传导、质量扩散、电子元器件的热控制（热-电耦合分析）、声学、土壤力学（渗流-应力耦合分析）和压电分析等广阔领域中的问题。 ABAQUS为用户提供了广泛的功能，使用起来十分简便，即便是最复杂的问题也可以很容易的建立模型。例如，对于多部件问题，可以通过对每个部件定义合适的材料模型，然后将他们组装成几何构形。对于大多数模拟，包括高度非线性的问题，用户仅需要提供结构的几何形状、材料性能、边界条件和载荷工况等工程数据。在非线性分析中，ABAQUS能自动选择合适的载荷增量和收敛准则。ABAQUS不仅能够自动选择这些参数的值，而且在分析过程中也能不断地调整这些参数值，以确保获得精确的解答。用户几乎不必去定义任何参数就能控制问题的数值求解过程。

基于ABAQUS有限元方法的轮对横移量影响分析

基于ABAQUS有限元方法的轮对横移量影响分析摘要：文章首先介绍了基于Hertz理论的轮轨滚动接触理论，通过ABAQUS有限元软件相结合从不同轮对横移量对滚动接触状态下轮轨的滚动接触特性进行分析。结果表明：轮对横移量主要影响轮轨滚动接触的法向特性；最大Mises 应力以及最大法向接触应力出现在无横移量的工况下。关键词：轮轨滚动接触特性；多体动力学仿真；有限元+ 1 基于Hertz理论的轮轨滚动接触理论 Hertz运用弹性力学理论对两个弹性体接触问题进行了研究，并提出了弹性接触Hertz理论[1]。 Hertz还阐述了物体表面的法向位移必须满足式（1）的条件：（1）式中，δ=δ1+δ2为两个物体内部距离较远处点的移动位移；uz1，uz2为两个物体的表面法向位移；Ax2+By2为接触面初始的间隙。轮轨接触的曲面初始间隙的函数常数A和B可由下列方程确定：（2）式与（3）式中，R1′-轮圆的半径；R1″-踏面横

断面的外形的半径；R2′-钢轨纵向曲率半径值；R2″-钢轨横断面外形的径值。 2 基于ABAQUS有限元的轮轨滚动接触分析 2.1 ABAQUS有限元模型为了协调计算的效率和计算的精度，模型对钢轨轨头部分单元进行了细化。最后形成结点总数为37118、单元总数为24844的钢轨模型和结点总数为8064、单元总数为5832的车轮模型。采用库伦摩擦模型定义切向关系，定义“硬”接触作为法向关系；从面的选择上，将轮圆面定义为主面，将轨头顶面定义为从面；轮轨的接触类型定义为面面接触；将轮轨接触对之间定义为“小滑移”且设置接触滑动容差为0.006，以满足轮轨滚动接触而产生的弹性变形，会引起轮轨接触对在接触面上出现小滑动。 2.2 不同车轮横移量的影响横移量是指轮对的垂向中心线偏离轨道中心线的距离。对轮对在30.920kN作用下、车轮角速度为129.2rad/s的轮轨接触的特性随轮对的横移量变化的情况进行分析，此时摩擦系数取为0.2，轮对冲角取为0mard，横移量取值分别为0、1、2、3、4、5mm。轮轨接触斑内单元节点上接触斑形状、接触斑面积、最大应力和最大法向接触应力如表2所示。由表2我们可以得出，轮轨滚动接触的特性与轮轨横移

基于元软件ABAQUS的过盈接触分析

基于元软件ABAQUS的过盈接触分析过盈接触分析在工程实践中具有重要的应用价值。过盈（interference fit）是指在装配过程中，轴向背靠安装的一个构件（阳极）直接插入另一个构件（阴极）中，形成一种摩擦连接。在过盈接触中，由于构件之间的间隙较小，会产生接触应力和接触压力，因此需要进行过盈接触分析来确定接触区域的接触压力和应力分布。元软件ABAQUS是一种常用的有限元分析软件，可以用于模拟和分析各种各样的工程问题，包括过盈接触分析。在ABAQUS中，可以通过建立合适的模型和进行相应的分析步骤来实现过盈接触分析。首先，需要建立过盈接触的几何模型。根据实际情况，可以使用ABAQUS提供的几何建模工具进行建模，或者导入已经建好的CAD模型。然后，根据实际需求设置合适的边界条件和加载条件，如盖板压入力或拉伸力等。并确定模型中涉及的材料性质，如弹性模量、泊松比等。接下来，需要定义过盈接触的接触关系。在ABAQUS中，可以用于描述接触特性的接触对可以是点对面、面对面或线对线等类型。通过定义接触对的接触属性，如摩擦系数、初始间隙等，可以实现模拟过盈接触的行为。在设置好接触关系后，需要进行网格划分和求解。ABAQUS通过将几何模型离散化为有限元网格来进行求解。可以根据实际情况选择不同的网格划分方法和网格密度，以平衡求解的精度和计算成本。然后，可以选择合适的求解算法和时间步长来进行求解，得到过盈接触分析的结果。最后，可以对求解结果进行后处理和分析。ABAQUS提供了丰富的后处理功能，可以对接触区域的接触压力和应力进行可视化显示和数据提取。

通过分析结果，可以评估过盈接触的性能和可靠性，并根据需要进行设计优化或者改进。总之，基于元软件ABAQUS的过盈接触分析可以帮助工程师更好地理解和解决过盈接触相关的问题。通过合理的模型建立、边界条件设置、接触关系定义以及求解和后处理，可以获得准确的接触压力和应力分布，为过盈接触设计和工程实践提供可靠的依据。

基于ABAQUS的热应力分析

基于ABAQUS的热应力分析热应力分析是一种用于研究物体在温度变化下产生的应力变化的方法。在工程设计中，热应力分析可以用于评估零件或结构在温度变化下的稳定性和可靠性。ABAQUS是一种常用的有限元分析软件，可以用于进行热应力分析。在ABAQUS中进行热应力分析的基本步骤如下： 1.定义几何模型：首先需要根据实际情况创建一个几何模型。可以通过ABAQUS中的几何建模工具创建几何体，也可以导入已有的CAD模型。 2.定义材料特性：接下来需要定义材料的热物性参数。ABAQUS提供了多种材料模型，可以根据实际情况选择合适的模型。在热应力分析中，需要定义材料的热导率和热膨胀系数等参数。 3.定义温度加载：在热应力分析中，温度加载是一个非常重要的因素。可以通过定义恒定温度、温度梯度或温度函数等方式对模型进行加热或冷却。ABAQUS提供了丰富的温度加载选项，可以根据具体需求进行配置。 4.定义边界条件：根据实际情况，在模型中定义边界条件。这些边界条件可以包括约束条件、固定支撑点和力加载等。在热应力分析中，边界条件可以用于约束模型的自由度，以及模拟外部力的作用。 5.网格划分：在进行有限元分析之前，需要对几何模型进行网格划分。网格划分的精度和质量将直接影响到分析结果的准确性。ABAQUS提供了多种网格划分工具，可以根据具体需求选择合适的方法。

6.定义分析步：根据实际情况，定义热应力分析的时间步长和总时长。ABAQUS提供了多种分析步选项，可以根据具体需求进行配置。在热应力分析中，需要考虑热传导和热膨胀的时间尺度。 7.运行分析：完成模型设置后，可以运行热应力分析。ABAQUS将根据设定的边界条件、材料特性和加载条件对模型进行求解，得到温度分布和应力分布等结果。 8.结果分析：分析完成后，可以使用ABAQUS提供的后处理工具对结果进行可视化和分析。可以绘制温度云图、应力云图、应变云图等等，以便更好地理解模型的行为。总结：通过上述步骤，可以使用ABAQUS进行热应力分析。热应力分析可以帮助工程师评估材料的稳定性和可靠性，并优化设计方案。同时，热应力分析也可以用于解释材料或结构发生变形或损伤的原因。在实际工程应用中，热应力分析常常与其他分析方法相结合，以辅助工程设计和优化。

Abaqus仿真分析培训教程及abaqus中文培训(全)

Abaqus仿真分析培训教程及abaqus 中文培训(全) Abaqus仿真分析培训教程及abaqus中文培训(全) Abaqus是一款专业的有限元分析软件，广泛应用于机械、航空、光电、医疗、电子、化工等领域。其功能强大，具有良好的可扩展性和兼容性。在工程领域中，Abaqus被广泛使用来分析和解决机械结构、材料性能、流体、热力学、电子器件等问题。但是，对于初学者而言，Abaqus基础知识的学习和掌握存在一定的困难。因此，这里介绍Abaqus仿真分析培训教程及Abaqus中文培训。 Abaqus仿真分析培训教程 Abaqus的学习可以通过官方文档、书籍、视频教程、网上课程、培训班等途径。本部分介绍一些Abaqus仿真分析培训教程，供初学者参考。 1.官方文档官方文档提供了Abaqus软件的理论基础、操作说明及示例。其中，Abaqus Theory Manual讲解了Abaqus理论背景，通过对材料力学、杆件理论、壳体理论、有限元分析原理等的介绍，使学习者更好地了解Abaqus的基础知识。Abaqus User Manual提供了软件使用的操作指南，其中包括Abaqus CAE、

Abaqus Standard、Abaqus Explicit等的使用说明，可以较为完整地了解Abaqus软件的使用方法。 2.书籍 Abaqus相关的最新书籍包括《Abaqus有限元分析教程》、《Abaqus有限元分析从入门到精通》、《Abaqus分析实战》等。这些书籍从初学到高级使用者的不同层面进行了全面介绍。图文并茂、通俗易懂，对于初学者而言是良好的入门指导。 3.视频教程和网上课程目前，国内外众多机构和个人都开设了Abaqus的网络课程和视频教程。例如，Abaco公司提供的中英文视频教程和课程培训；北航CAE中心提供的Abaqus中文教程视频；廖雪峰老师的Abaqus有限元分析课程等。其中，由于视频教程直观生动，步骤清晰，是入门学习Abaqus的良好资源之一。 4.培训班此外，许多机构和公司也提供了定制化的Abaqus培训课程。例如，中国科学院上海科学计算中心提供的有限元分析和Abaqus应用培训；台湾地区领先大学推出的Abaqus应用与实践研讨会等。这种培训方式对于实践经验不足的初学者来说，可以直接获取到专业老师的指导和实操经验，是一种操作性较强的学习方式。 Abaqus中文培训对于初学者而言，Abaqus的英文界面和操作指南可能会增加学习难度。而Abaqus也提供了中文语言的软件包，可以

基于ABAQUS的压力容器有限元接触分析

基于ABAQUS的压力容器有限元接触分析基于ABAQUS的压力容器有限元接触分析是一种使用有限元方法对压力容器进行分析与设计的方法。压力容器是一种广泛应用于工业领域的设备，常用于存放和传输气体、液体和蒸汽等物质。有限元分析可以帮助工程师预测容器的应力分布、变形和破坏情况，从而提高容器的设计质量和安全性。压力容器一般由内外两个接触面构成，分别为容器内壁与容器内部介质、容器外壁与外界环境的接触面。在分析过程中，需要考虑接触面之间的压力传递和应变分布，以及接触面的摩擦力和接触状态的变化。有限元接触分析可以通过对接触面施加约束、定义摩擦系数和设置非线性接触模型来模拟接触行为。在进行有限元接触分析前，首先需要对压力容器进行建模。建模的关键是确定容器的几何形状、材料特性和边界条件。对于复杂的容器结构，可以采用3D模型进行建模，而对于简单的容器结构，可以采用轴对称或平面模型进行简化。建模完成后，需要定义材料特性和边界条件。材料特性包括弹性模量、泊松比和屈服强度等，这些参数对于容器的应力分布和变形情况有重要影响。边界条件主要包括容器的载荷和约束条件，如内外压力、温度等。接下来是网格划分和单元类型的选择。网格划分是将容器的几何形状划分为一系列小区域的过程，划分得越细密，模型越准确，但求解时间也会增加。在划分时需要注意接触面的网格划分，以保证接触面的连续性。

完成网格划分后，可以进行接触分析。ABAQUS提供了多个接触模型，如节点对接触、面对接触和面对面接触等。其中最常用的模型是面对面接触模型，可以通过定义摩擦系数和接触状态来模拟接触行为。接触分析完成后，可以进行后处理，包括应力、应变和位移的计算和分析。对于压力容器的接触分析，关注的主要是接触面的接触压力和应力分布，以及容器的变形和破坏情况。通过模拟不同工况下的接触行为，可以评估容器的安全性和使用寿命。综上所述，基于ABAQUS的压力容器有限元接触分析是一种有效的分析和设计方法，可以帮助工程师预测容器的应力分布、变形和破坏情况，从而提高容器的设计质量和安全性。

压力容器封头接管大开孔ABAQUS有限元分析

压力容器封头接管大开孔ABAQUS有限元分析摘要：在封头大开孔范围超出常规设计要求同时具有接管外载荷的情况下，通过ABAQUS对压力容器开孔接管区进行了有限元应力分析，得到了其受力特性和应力分布规律，并对其进行了应力强度评定。关键词：压力容器接管有限元分析强度评定一、引言压力容器是核工业、石油化工、轻工、电厂、化学化工、制药等工业生产中广泛使用的设备，由于各种工艺和结构上的要求，常常需要在压力容器上开孔并安装接管[1]。由于几何形状及尺寸的突变，受内压壳体与接管连接处附近的局部范围内会产生较高的不连续应力，引起开孔附近区域应力集中，在容器上造成局部高应力，从而影响容器的整体承载能力，该部位很有可能成为设备的破坏源，因此对开孔接管部位作详细的应力分析和强度评定是确保压力容器安全运行必不可少的内容。尤其在压力容器封头上的接管的结构更为复杂，开孔大小、位置以及受力情况往往超出了常规设计的范围。所以需要引入分析设计才能更好地确定封头上接管的安全性。为了揭示压力容器开孔接管区的受力特性和应力分布规律，笔者对某受外载影响的压力容器的锥形封头大开孔接管区进行了有限单元法分析并对其进行了应力强度评定。其分析过程和计算结果可为试验和生产提供一定的参考和依据。二、模型的有限元分析 1.分析情况简介由于常规设计中发现超出常规计算范围的接管情况，故对其结构采用有限元分析方法进行了静态应力分析与强度评定。该封头接管处的主要参数如表1.根据结构与载荷的对称性，取该结构的1/2进行分析，简图及分析中的取用尺寸见图1，分析工况见表2。 2.网格划分与加载考虑设备结构与载荷存在对称性，模型中采用了设备结构的一半，并施加力与力矩的载荷均为实际载荷的一半进行三维静态应力分析。采用ABAQUS软件进行分析。分析中取主轴为Y轴，设备的切面为X-Y面的右手坐标系。原点位于封头下表面的中心，见图2。模型中约束了对称面上的Z向位移，考虑到与结构连接的法兰具有较大的

基于ABAQUS的注塑模具有限元分析

基于ABAQUS的注塑模具有限元分析 [摘要]本文以注塑模具为研究对象，应用Abaqus/Standard来模拟洗衣机上盖在注塑成型的过程中，在注塑压力作用下，注塑模模腔的变形量的大小，以防止因模具的刚度不够导致的零部件的不合格。【关键词】注塑模；变形量；Abaqus/Standard 引言：Abaqus作为世界领先的有限元工程模拟软件，不仅具有友好的用户使用和操作界面，更具有强大的分析功能。它包含的Abaqus/Explicit显式求解器可以轻松求解复杂的非线性问题和准静态问题，特别是用于模拟短暂、瞬时的动态问题，如冲击和爆炸；Abaqus/Standard通用分析模块则可以求解广泛领域的线性和非线性问题。本文即应用Abaqus/Standard隐式求解算法对于注塑模在注塑成型过程中的静态变形问题进行了有限元分析与计算。描述：设计注塑模具时，定模型腔侧壁及底部厚度影响到模具的刚度，其厚度的取值一般根据经验公式或者查阅相关表格来定。结果往往和实际情况有所出入，导致模具用料过多或者模具刚度不够造成产品变形量较大。因此，利用有限元分析，在优化模具结构设计中具有重要的指导意义。 1.有限元模型的建立建立仿真分析模型是仿真的前提条件。本文先利用UG软件建立注塑模的实体模型，注塑模具一般由浇注系统、成型零件（凹模，凸模和型芯等）、脱模系统、导向系统、控温系统和固定和安装部分等组成，结构非常的复杂，如图1所示。为了方便分析，简化几何模型，将不必要的一些零部件去除和简化，本分析案例中只考虑定模型腔的变形量，因此将模型简化为如图2所示的结构。通过UG与Abaqsus的直接接口将简化后的几何模型倒入Abaqus进行网格划分，网格全部采用六面体网格。生成供仿真分析的有限元模型如图3所示。 2.材料及截面属性的创建本注塑模具的材料为718HH模具钢，性能良好，主要的材料属性参数如表1所示。在ABAQUS中建立材料718HH并输入分析中必要的相关性能参数以及创建类型为Soild,Homogeneous的截面属性赋予简化后的几何模型。

几乎所有的有限元分析的软件介绍——让你对CAE软件更了解

几乎所有的有限元分析的软件介绍——让你对CAE软件更了解有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）是一种数值计算方法，用于求解结构、固体力学、热传导和流体力学等领域中的工程问题。它通过离散化技术将复杂的连续体问题转化为一个有限数量的单元问题，再通过求解这些单元的代数方程组得到整个问题的近似解。在工程领域，有限元分析常常被用来进行结构强度、振动、疲劳和优化分析等。下面将介绍几个常见的有限元分析软件，包括ANSYS、ABAQUS、LS-DYNA和SolidWorks Simulation。 1.ANSYS ANSYS是一款全面的有限元分析软件，包含了结构分析、流体动力学、电磁场分析和耦合多场分析等功能。它具有强大的前后处理功能和丰富的材料模型库，可以模拟各种复杂的物理现象。ANSYS还提供了多种优化算法，用于进行结构和材料参数的优化设计。它广泛应用于航空航天、汽车、能源和电子等领域。 2.ABAQUS ABAQUS是一款广泛应用于工程和科学领域的有限元分析软件，主要用于求解复杂的结构、流体和热力学问题。它具有强大的建模和求解能力，支持线性和非线性分析。ABAQUS还提供了各种完整的元件库和材料模型，同时支持多学科的耦合分析。它适用于多种工程和科学领域，如航空航天、汽车、生物医学和材料科学等。 3.LS-DYNA

LS-DYNA是一款专注于动力学和非线性问题的有限元分析软件，用于模拟高速碰撞、爆炸和弹道问题等。它具有优秀的显式求解器和平行计算能力，能够处理大型和复杂的模型。LS-DYNA还提供了丰富的材料模型和接触算法，支持多物理场耦合。它适用于汽车、航空航天、国防和地震等领域。 4. SolidWorks Simulation SolidWorks Simulation是一款基于SolidWorks CAD软件的有限元分析工具，用于进行结构和流体力学分析。它提供了友好的用户界面和强大的建模和分析功能，能够快速进行设计验证和性能优化。SolidWorks Simulation还支持热传导和疲劳分析，并具有自动网格划分和结果后处理功能。它适用于机械、机电和消费品设计等领域。综上所述，ANSYS、ABAQUS、LS-DYNA和SolidWorks Simulation是几个常见的有限元分析软件。它们在功能和应用领域上有所区别，可根据具体需求选择合适的软件进行工程分析。这些软件的广泛应用为工程师提供了强大的工具和资源，使得CAE技术在工程设计和优化中发挥了重要作用。

基于ABAQUS的建模与仿真(全文)

基于BQUS的建模与仿真一、BQUS的简要介绍（一）BQUS的背景知识 BQUS是工程模拟的有限元软件，功能强大，涉及到多种问题的解决，从单一的线性分析到多种复杂的非线性问题等。 BQUS被达索并购后，逐步使SIMULI成为为其新品牌分析的一个有效的软件。SIMULI作为一个仿真平台主要的优势有： 1.是多物理场的仿真平台。 2.支持最先进的仿真技术以及仿真的领域。同时SIMULI运用在真实世界的仿真上，为真实世界的模拟提供了一个开放的多物理场的分析平台。SIMULI将同CTI ，DELMI一起，帮助用户在PLM中，实现设计，仿真和生产的协同工作。它将分析仿真在产品开发周期的地位提升到新的高度。BQUS 包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。并且它的材料模型库是十分丰富的，对于各种材料的模型都能够做到有效的模拟，同时它还能解决大量的结构问题，以及模拟出其它工程领域的相关问题，为工程的开展提供更加科学的方法和更全面的解决工程中出现的问题。（二）BQUS的功能模块 BQUS根据相关的需求和功能，按照每个单元不同的功能划分不同的功能模块，而且每个功能模块包含其指定的相关的工具，协调模块工作。

其中各个模块的功能主要表现有： 1.部件（Prt）：在BQUS环境下可以运用图形工具直接生成各个部件，同时这个模块也主要是用于创建单个的部件。 2.特性（Property）：特性模块可以应用在部件中，它主要的功能是对部件中的部分或者是整个部件中特性的信息进行定义。 3.装配（ssembly）：利用该模块可以创建部件的实体，并将这些实体构成装配件。 4.分析步（Step）：分析步主要作用是通过联系输入需求，生成和构建相关步骤，为模块模拟过程提供依据，方便操作，同时可以根据要求在分析步之间设置输出变量。 5.相互作用（Interction）：这主要就是指相关模型之间在一定的区域和范围内，能够相互作用，以及相互约束。模块的相互作用，除了表现在模块两个面之间的接触，同时也有模块指定的接触。这样能更好的体现出装配件中模块之间能够更好的利用。 6.载荷（Lod）：该模块主要是在分析步中起作用的，指定载荷、边界条件以及场变量载荷都是以分析步作为场所进行操作的。它们之间是相互关联的。 7.XX格（Mesh）：XX格的制作可以通过模块中本身所具有的工具进行创建，用户可以利用该软件中相关的配件创建XX格工具生成自己需要的XX格。 8.作业（Job）：作业模块功能主要是在模块任务完成后，通

abaqus有限元分析过程

一、有限单元法的基本原理有限单元法（The Finite Element Method）简称有限元（FEM），它是利用电子计算机进行的一种数值分析方法。它在工程技术领域中的应用十分广泛，几乎所有的弹塑性结构静力学和动力学问题都可用它求得满意的数值结果。有限元方法的基本思路是：化整为零，积零为整。即应用有限元法求解任意连续体时，应把连续的求解区域分割成有限个单元，并在每个单元上指定有限个结点，假设一个简单的函数（称插值函数）近似地表示其位移分布规律，再利用弹塑性理论中的变分原理或其他方法，建立单元结点的力和位移之间的力学特性关系，得到一组以结点位移为未知量的代数方程组，从而求解结点的位移分量. 进而利用插值函数确定单元集合体上的场函数。由位移求出应变, 由应变求出应力二、ABAQUS有限元分析过程有限元分析过程可以分为以下几个阶段 1.建模阶段: 建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型――有限元模型，从而为有限元数值计算提供必要的输入数据。有限元建模的中心任务是结构离散，即划分网格。但是还是要处理许多与之相关的工作：如结构形式处理、集合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等。

2.计算阶段:计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算。由于这一步运算量非常大，所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成 3.后处理阶段: 它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理，并按一定方式显示或打印出来，以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估，并作为相应的改进或优化，这是惊醒结构有限元分析的目的所在。下列的功能模块在ABAQUS/CAE操作整个过程中常常见到，这个表简明地描述了建立模型过程中要调用的每个功能模块。 “Part（部件）用户在Part模块里生成单个部件，可以直接在ABAQUS/CAE环境下用图形工具生成部件的几何形状，也可以从其它的图形软件输入部件。 Property（特性）截面（Section）的定义包括了部件特性或部件区域类信息，如区域的相关材料定义和横截面形状信息。在Property模块中，用户生成截面和材料定义，并把它们赋于(Assign)部件。 Assembly（装配件）所生成的部件存在于自己的坐标系里，独立于模型中的其它部件。用户可使用Assembly模块生成部件的副本（instance），并且在整体坐标里把各部件的副本相互定位，从而生成一个装配件。一个ABAQUS模型只包含一个装配件。

Abaqus螺栓有限元分析

1.分析过程 1.1.理论分析 1.2.简化过程如果将Pro/E中的3D造型直接导入Abaqus中进行计算，则会出现裂纹缝隙无法修补，给后期的有限元分析过程造成不必要的麻烦，因此，在Abaqs中进行计算之前，对原来的零件模型进行一些简化和修整。 A.法兰部分不是分析研究的重点，因此将其简化掉； B.经计算，M24×3的螺纹的升角很小，在度，因此可以假设螺旋升角为0； C.忽略螺栓和螺母的圆角等细节； 1.3.Abaqus中建模查阅机械设计手册，得到牙型如下图所示，在Abaqus中按照下图所示创建出3D模型，如图错误!文档中没有指定样式的文字。-1所示。同样的方式，我们建立螺母的3D模型nut，如图错误!文档中没有指定样式的文字。-2所示。

图错误!文档中没有指定样式的文字。-1 图错误!文档中没有指定样式的文字。-2 建立材料属性并将其赋予模型。在Abaqus的Property模块中，选择Material->Manager->Create，创建一个名为Bolt&Nut的新材料，首先设置其弹性系数。在Mechanical->Elastic中设置其杨氏模量为193000Mpa，设置其泊松比为0.3，如图错误!文档中没有指定样式的文字。-4所示。建立截面。点击Section->Manager->Creat，建立Solid，Homogeneous的各向同性的截面，选择材料为Bolt&Nut，如图错误!文档中没有指定样式的文字。-5所示。

将截面属性赋予模型。选择Assign->Section，选择Bolt模型，然后将刚刚建立的截面属性赋予它。如图错误!文档中没有指定样式的文字。-3所示。同样，给螺母nut赋予截面属性。图错误!文档中没有指定样式的文字。-3 图错误!文档中没有指定样式的文字。-4