ABAQUS是國際上最先進的大型通用有限元計算分析軟件之一，具有強健的計算功能和模擬性能，擁有大量不同種類的單元模型、材料模型和分析過程。本書是基于ABAQUS軟件6.7版本進行有限元分析與應用的入門指南和工程分析與科學研究教程。全書分為上、下兩篇。上篇結合有限元的基本理論和數(shù)值計算方法，通過系列的相關例題和討論，系統(tǒng)地介紹了ABAQUS軟件的主要功能和應用方法，包括編寫輸入數(shù)據(jù)文件和前處理的要領，對輸出文件進行分析和后處理的方法等；下篇精選了一批ABAQUS在科研和工程領域的典型應用案例，涉及了土木、機械、航空、鐵道等工程領域，橡膠、巖土和復合材料等多種材料的應用研究，以及如何通過編寫用戶接口程序進行二次開發(fā)等內(nèi)容。
本書是應用ABAQUS有限元軟件進行力學分析和結構計算的必備工具書,可供從事工程設計和有限元分析的科研人員和工程師等閱讀和參考，也可以作為力學和工程專業(yè)研究生和本科生的有限元數(shù)值計算課的輔助教材。
非線性力學問題（材料、幾何和接觸）是力學發(fā)展的前沿課題。非線性有限元是計算固體力學的組成部分，是基于仿真的工程與科學的重要方法之一。
基于非線性力學理論和計算固體力學而發(fā)展的ABAQUS有限元軟件是數(shù)值仿真的重要工具之一，在科學研究和工程分析領域得到了廣泛的應用。
清華大學航天航空學院工程力學系的高級有限元中心（Advanced Finite Element Service，AFES）成立于1997年，并于當年將ABAQUS有限元軟件引進到國內(nèi)，取他山之石，助科研和工程分析之力。在有限元發(fā)展與應用上，站在高起點的ABAQUS軟件平臺上開發(fā)算法、發(fā)展用戶單元和材料本構模型，使我們避免了研究工作的低水平重復，受益匪淺。我們所培養(yǎng)的本科生和研究生，在有限元軟件的應用水平和開發(fā)能力上與國際接軌，在駕馭軟件本體，開發(fā)接口程序方面達到了國際較高水平。
本書分為上、下兩篇。上篇為ABAQUS的基礎內(nèi)容和應用指南，主要是基于ABAQUS軟件6.7版本進行有限元分析與應用的入門指南和工程分析與科學研究教程； 下篇為ABAQUS在科學研究和工程問題中的應用實例，其內(nèi)容來自于AFES中心教師和研究生的科研工作及ABAQUS中國用戶年會的論文集，它匯集了近十年的部分研究成果和工程應用實例。
借本書出版的機會，衷心感謝清華大學黃克智院士和楊衛(wèi)院士的遠見卓識和大力支持，推動了ABAQUS軟件的應用和二次開發(fā)工作，使得清華大學高級有限元中心成為國內(nèi)應用ABAQUS軟件的技術支持中心。另外，對陳佩英高級工程師始終不渝的鼓勵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。我們相信本書的出版必將推動ABAQUS軟件在中國的推廣和應用，有助于發(fā)展我國基于仿真的工程分析與科學研究事業(yè)。
莊茁等
2008年10月于清華園
上篇ABAQUS的基礎內(nèi)容和應用指南
1緒論
1.1從HKS和ABAQUS到SIMULIA
1.2有限元著作和軟件的發(fā)展歷史
1.3有限元分析中的問題與挑戰(zhàn)
1.4在設計中應用ABAQUS
1.5ABAQUS產(chǎn)品介紹
1.6有限元法的簡單回顧
1.7本書閱讀指南
2ABAQUS基礎
2.1ABAQUS分析模型的組成
2.2ABAQUS/CAE簡介
2.3例題： 用ABAQUS/CAE生成橋式吊架模型
2.4比較隱式與顯式過程
2.5小結
3有限單元和剛性體
3.1有限單元
3.2剛性體
3.3質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量單元
3.4彈簧和減振器單元
3.5小結
4應用實體單元
4.1單元的數(shù)學描述和積分
4.2選擇實體單元
4.3例題： 連接環(huán)
4.4網(wǎng)格收斂性
4.5例題： 橡膠塊中的沙漏（ABAQUS/Explicit）
4.6相關的ABAQUS例題
4.7建議閱讀的文獻
4.8小結
5應用殼單元
5.1單元的幾何尺寸
5.2殼體公式——厚殼或薄殼
5.3殼的材料方向
5.4選擇殼單元
5.5例題： 斜板
5.6相關的ABAQUS例題
5.7建議閱讀的文獻
5.8小結
6應用梁單元
6.1梁橫截面的幾何形狀
6.2計算公式和積分
6.3選擇梁單元
6.4例題： 貨物吊車
6.5相關的ABAQUS例題
6.6建議閱讀的文獻
6.7小結
7線性動態(tài)分析
7.1線性動態(tài)問題簡介
7.2阻尼
7.3單元選擇
7.4動態(tài)問題的網(wǎng)格劃分
7.5例題： 貨物吊車——動態(tài)載荷
7.6模態(tài)數(shù)量的影響
7.7阻尼的影響
7.8與直接時間積分的比較
7.9其他動態(tài)過程
7.10相關的ABAQUS例題
7.11建議閱讀的文獻
7.12小結
8非線性
8.1非線性的來源
8.2非線性問題的求解
8.3在ABAQUS分析中包含非線性
8.4例題： 非線性斜板
8.5相關的ABAQUS例題
8.6建議閱讀的文獻
8.7小結
9顯式非線性動態(tài)分析
9.1ABAQUS/Explicit適用的問題類型
9.2動力學顯式有限元方法
9.3自動時間增量和穩(wěn)定性
9.4例題： 在棒中的應力波傳播
9.5動態(tài)振蕩的阻尼
9.6能量平衡
9.7彈簧和減振器的潛在不穩(wěn)定性
9.8小結
10材料
10.1在ABAQUS中定義材料
10.2延性金屬的塑性
10.3彈塑性問題的單元選取
10.4例題： 連接環(huán)的塑性
10.5例題： 加強板承受爆炸載荷
10.6超彈性
10.7例題： 軸對稱支座
10.8大變形的網(wǎng)格設計
10.9減少體積自鎖的技術
10.10相關的ABAQUS例題
10.11建議閱讀的文獻
10.12小結
11多步驟分析
11.1一般分析過程
11.2線性攝動分析
11.3例題： 管道系統(tǒng)的振動
11.4重啟動分析
11.5例題： 重啟動管道的振動分析
11.6相關的ABAQUS例題
11.7小結
12接觸
12.1ABAQUS接觸功能概述
12.2定義接觸面
12.3接觸面間的相互作用
12.4在ABAQUS/Standard中定義接觸
12.5在ABAQUS/Standard中的剛性表面模擬問題
12.6ABAQUS/Standard例題： 凹槽成型
12.7在ABAQUS/Explicit中定義接觸
12.8ABAQUS/Explicit建模中需要考慮的問題
12.9ABAQUS/Explicit例題： 電路板跌落試驗
12.10綜合例題： 筒的擠壓
12.11ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit的比較
12.12相關的ABAQUS例題
12.13建議閱讀的文獻
12.14小結
13ABAQUS/Explicit準靜態(tài)分析
13.1顯式動態(tài)問題類比
13.2加載速率
13.3質(zhì)量放大
13.4能量平衡
13.5例題： ABAQUS/Explicit凹槽成型
13.6小結
下篇ABAQUS在科學研究和工程問題中的應用實例
14在土木工程中的應用（1）——荊州長江大橋南汊斜拉橋結構三維仿真分析
14.1斜拉橋結構三維仿真問題描述
14.2斜拉橋建模
14.3靜力分析和施工過程仿真
14.4動態(tài)分析
15在土木工程中的應用（2）
15.1鋼筋混凝土圓柱形結構的傾倒分析
15.2牙輪鉆頭破巖過程模擬
15.3大型儲液罐的動力分析
16在多場耦合問題中的應用實例
16.1一種新型高速客車空氣彈簧的非線性有限元分析
16.2多場耦合問題在水壩工程中的應用實例
16.3復合材料層合板固化過程中的化學場、溫度場耦合問題
17在焊接工藝中的應用
17.1用ABAQUS進行插銷試驗焊接溫度場分析
17.2焊接接頭氫擴散數(shù)值模擬
18橡膠超彈性材料的應用實例
18.1問題簡介
18.2常用橡膠本構關系模型
18.3過盈配合平面應力下的小變形解
18.4過盈配合平面應力下的大變形解
18.5體積剛度及泊松比對過盈配合的影響
19巖土材料與結構的彈塑性蠕變分析
19.1蠕變模型的理論
19.2蠕變模型參數(shù)選取
19.3實例： 地下儲庫施工引起的巖體彈塑性蠕變及套管變形數(shù)值模擬
19.4巖土材料與結構的滲流與變形耦合
19.5實例： 儲油層射孔三維彈塑性變形與滲流耦合分析
20復合材料層合板低速沖擊損傷
20.1問題簡介
20.2損傷判據(jù)及應力更新方案
20.3損傷分層
20.4無zpin增韌復合材料層合板有限元建模及分析
20.5zpin增韌層合板模擬
20.6小結
21ABAQUS用戶材料子程序
21.1問題簡介
21.2模型的數(shù)學描述
21.3ABAQUS用戶材料子程序
21.4SHPB實驗的有限元模擬
21.5UMAT的Fortran程序
22ABAQUS用戶單元子程序（1）
22.1非線性索單元
22.2UEL在鋼筋混凝土梁柱非線性分析中的應用
22.3應用UEL計算應變梯度塑性問題
23ABAQUS用戶單元子程序（2）
23.1四邊形面積坐標方法與單元AGQ6I簡介
23.2單元AGQ6的完全拉格朗日（TL）格式
23.3算例： 細長懸臂梁的幾何非線性（大轉(zhuǎn)動）分析
附錄A例題文件
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