达索系统SIMULIA Abaqus在建筑工程行业中的应用之一 ——Abaqus简介

概述

Abaqus起源于1978年的美国罗德岛博塔市，是一款专门从事非线性有限元力学分析的软件。2005年，Abaqus被达索系统（Dassault Systemes）收购，成为达索系统庞大的3D软件产品线的一部分，并专注于仿真分析领域。

 Abaqus的产品特点

与其他有限元分析软件相比，Abaqus具有以下特点：

• 采用流行的CAD软件建模方式，通过布尔运算、拖拉、旋转、拷贝、镜像、倒角等多种手段，可以建立起真实地反映工程结构的复杂几何模型。

• 提供了与多种CAD软件数据相整合的专用数据接口，能实现无缝的几何模型传递。包括：CATIA、UG、Pro/E、IDEAS、Solidworks、Solidedge、Inventor、MDT等等。此外还可以读取如下格式的图形标准文件：SAT、STEP、ParaSolid、IGES、DXF等等。

• 采用了参数化建模方法，为实际工程结构的参数设计与优化，结构修改提供了有力工具。

• 强大的模型管理和载荷管理手段，为多任务、多工况实际工程问题的建模和仿真提供了方便。

• 鉴于接触问题在实际工程中的普遍性，单独设置了Interaction 模块，可以精确地模拟实际工程中存在的多种接触和连接问题，并可以进行从零件级到系统级的分析。

• 具有很强的开放性，可以结合Python语言方便的定制用户化界面，方便用户操作。

 求解器性能

Abaqus在求解非线性问题时具有非常明显的优势，其非线性涵盖材料非线性、几何非线性和接触非线性等多个方面。在解决不同问题是可以分为两种求解器：Abaqus/Standard（隐式求解器）和Abaqus/Explicit（显示求解器）。

 Abaqus/Standard是一个通用分析模块，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、热和电响应等。对于通常同时发生作用的几何、材料和接触非线性采用自动控制技术处理。得益于Abaqus拥有的CAE工业领域最为广泛的材料模型，它可以模拟绝大部分工程材料的线性和非线性行为，而且任何一种材料都可以和任何一种单元或复合材料层一起用于任何合适的分析类型。

Abaqus/Explicit是利用对事件变化的显示积分求解动态有限元方程。该模块适合于分析如冲击和爆炸这样短暂、瞬时的动态事件，对高度非线性问题也非常有效，包括模拟加工成形过程中改变接触条件的问题。以上两种分析模块输入和输出格式是相同的。

                           

Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit之间的数据传递也非常方便，可以很容易地考虑静力和动力相结合的分析计算情况。Abaqus软件的求解器是智能化的求解器，可以解决其它软件不收敛的非线性问题。而其它软件也收敛的非线性问题，Abaqus 软件的计算收敛速度较快，并更加容易操作和使用。

 典型应用

Abaqus在各行各业都有非常典型的应用，诸如：

• 静态应力/位移分析：速率相关或速率无关响应，屈曲分析等。

• 线性动力学：频率提取、模态叠加、谐波激励、谱响应分析、随机载荷等。（非线性动力学用显示积分方法）。

• 多物理场 (耦合场)：热力学分析、结构声学分析、线性电势分析、热电分析、热电结构分析、细孔流动变形分析、流体结构耦合、通过Co-Simulation Engine (CSE)耦合第三方求解器等。

• 模拟高速动力学问题，如跌落、汽车碰撞、导弹冲击等。也能有效地解决准静态问题，如金属成型仿真，用多分析步来模拟成型的退火过程等。

• 多物理场分析：热力学分析、完全耦合:（热响应和力学响应都用显示算法）、可包含隔热传递影响、结构声学分析、流固耦合、通过Co-SimulationEngine (CSE)耦合第三方求解器等，

• 其它类型分析：热传导、声学、质量扩散、稳态传输、电势分析、静磁分析等。

来源达索系统大土木工程BIM发展联盟