高度非线性工具的应用及感悟

Abaqus作为大型通用软件，广泛应用于各种工程，特别是其高度的非线性处理能力，让它傲视群雄。其独特的模块和流程化的操作，以及工程化的语言和参数，给工程人员更多的选择和应用。

1、Abaqus分析类型主要有两大类：

（ 1）通用分析步（general analysis

step）可以用于线性或非线性分析。常用的通用分析步包含以下类型：

—Static, General: ABAQUS/Standard 静力分析

—Dynamics, Implicit: ABAQUS/Standard 隐式动力分析

—Dynamics, Explicit: ABAQUS/ Explicit 显式动态分析

（2）线性摄动分析步（linear perturbation step ） 只能用来分析线性问题。在ABAQUS/Explicit 中不能使用线性摄动分析步。在ABAQUS/Standard中以下分析类型总是采用线性摄动分析步。

—Buckle: 线性特征值屈曲。

—Frequency: 频率提取分析。

—Modal dynamics: 瞬时模态动态分析。

—Random response: 随机响应分析。

—Response spectrum: 反应谱分析。

—Steady-state dynamics: 稳态动态分析。

（3）通用分析步中，包括线性及非线性分析，广泛应用于实际的工程中。如静强度分析，包括线性强度分析、非线性强度分析；其中非线性强度功能非常强大，具有完全处理常见三大非线性能力，如几何非线性、边界非线性及材料非线性，这在实际的工程中同时涉及不是很多，在汽车领域如钢板弹簧涉及这三大非线性，这也是让工程人员既惊喜又挑战的地方。

通用分析步中的显式动力学分析在实际工程也同样应用广泛，如方向盘冲击、子弹射击分析、爆炸分析等，在实际工程中如拉链拉开闭合分析、手机跌落分析等，可以模拟的运动姿态和运动模式。

（4）在线性摄动分析步中，主要涉及包括有模态、阻尼等领域，如路面随机振动分析、模态稳态动力学分析、复模态分析等广泛应用于振动噪声领域，这块曾经解决过一些重大的案例，感触颇深。

2、Abaqus分析实际应用情况：

Abaqus作为强大的分析工具，在实际的应用并没有充分被挖掘及应用，许多情况下都是仅作为一个求解器，个人感觉其主要原因有以下：

（1）有些模型导入到Abaqus前处理界面时，会丢失一些信息，如连接、载荷等，有时让人产生一些烦恼和不悦；

（2）大部分人熟悉了某专用的前处理工具，操作起来更得心应手，对Abaqus前处理界面不是非常熟悉；

（3）大部分结构件计算分析模型相对较小，在一些专用熟悉的前处理工具里或许优势明显。

对一些高度复杂的系统，特别是涉及高度非线性的模型，在Abaqus前处理操作或许会更方便些，此时建议将计算的各零件先单独导入至前处理界面，然后设置相关的材料、属性等信息，再进行装配；Abaqus前处理界面分析流程化，每一步做什么，先做什么后做什么也十分的清晰，并且里面的参数设置也提供了多样化，针对不同的问题给你更多的选择操作空间。

3、Abaqus学习心得：

其实大部分人学习一门专用软件或工具，都是从帮助文档或专用的辅导教材开始；其中Abaqus也有一些经典的教材和实例，如教材作者石博士、庄博士等，我记得当时学的时候，这些相关资料和实例反复理解和操练了多遍，每一遍都有不同的收获和感悟。以至于在后期的实际工程问题得到较好的应用，也解决了一些实际问题，倍感心喜。在这学习的过程中做了一些笔记，现在回头看看还有些印象。但还有许多未读透的地方，还需要补充相关的知识加以理解。

图1 “小技巧”

图2 某复杂系统非线性分析步设置

图3 某复杂系统非线性分析

图4 某拉链运动分析

图5 某网球运动冲击分析

Abaqus其强大的功能需要不断去尝试和在实际工程的应用，对同一种问题解决方案是多样性，但是总会有相对更便捷和更专业的，其大量的模块及问题解决方案还需要去探索和应用。

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