ABAQUS是國際上最先進(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、材料模型和分析過程。本書是基于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，以及如何通過編寫用戶接口程序進(jìn)行二次開發(fā)等內(nèi)容。
本書是應(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,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。
非線性力學(xué)問題（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（Advanced Finite Element Service，AFES）成立于1997年，并于當(dāng)年將ABAQUS有限元軟件引進(jìn)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(yīng)用上，站在高起點(diǎn)的ABAQUS軟件平臺(tái)上開發(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(dá)到了國際較高水平。
本書分為上、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)研究和工程問題中的應(yīng)用實(shí)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(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)見卓識(shí)和大力支持，推動(dòng)了ABAQUS軟件的應(yīng)用和二次開發(fā)工作，使得清華大學(xué)高級(jí)有限元中心成為國內(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。我們相信本書的出版必將推動(dòng)ABAQUS軟件在中國的推廣和應(yīng)用，有助于發(fā)展我國基于仿真的工程分析與科學(xué)研究事業(yè)。
莊茁等
2008年10月于清華園
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
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(shè)計(jì)中應(yīng)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(chǔ)
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(jié)
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(dòng)慣量單元
3.4彈簧和減振器單元
3.5小結(jié)
4應(yīng)用實(shí)體單元
4.1單元的數(shù)學(xué)描述和積分
4.2選擇實(shí)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(guān)的ABAQUS例題
4.7建議閱讀的文獻(xiàn)
4.8小結(jié)
5應(yīng)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(guān)的ABAQUS例題
5.7建議閱讀的文獻(xiàn)
5.8小結(jié)
6應(yīng)用梁單元
6.1梁橫截面的幾何形狀
6.2計(jì)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(guān)的ABAQUS例題
6.6建議閱讀的文獻(xiàn)
6.7小結(jié)
7線性動(dòng)態(tài)分析
7.1線性動(dòng)態(tài)問題簡介
7.2阻尼
7.3單元選擇
7.4動(dòng)態(tài)問題的網(wǎng)格劃分
7.5例題： 貨物吊車——?jiǎng)討B(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(shí)間積分的比較
7.9其他動(dòng)態(tài)過程
7.10相關(guān)的ABAQUS例題
7.11建議閱讀的文獻(xiàn)
7.12小結(jié)
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(guān)的ABAQUS例題
8.6建議閱讀的文獻(xiàn)
8.7小結(jié)
9顯式非線性動(dòng)態(tài)分析
9.1ABAQUS/Explicit適用的問題類型
9.2動(dòng)力學(xué)顯式有限元方法
9.3自動(dòng)時(shí)間增量和穩(wěn)定性
9.4例題： 在棒中的應(yīng)力波傳播
9.5動(dòng)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(jié)
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(qiáng)板承受爆炸載荷
10.6超彈性
10.7例題： 軸對(duì)稱支座
10.8大變形的網(wǎng)格設(shè)計(jì)
10.9減少體積自鎖的技術(shù)
10.10相關(guān)的ABAQUS例題
10.11建議閱讀的文獻(xiàn)
10.12小結(jié)
11多步驟分析
11.1一般分析過程
11.2線性攝動(dòng)分析
11.3例題： 管道系統(tǒng)的振動(dòng)
11.4重啟動(dòng)分析
11.5例題： 重啟動(dòng)管道的振動(dòng)分析
11.6相關(guān)的ABAQUS例題
11.7小結(jié)
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(yàn)
12.10綜合例題： 筒的擠壓
12.11ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit的比較
12.12相關(guān)的ABAQUS例題
12.13建議閱讀的文獻(xiàn)
12.14小結(jié)
13ABAQUS/Explicit準(zhǔn)靜態(tài)分析
13.1顯式動(dòng)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(jié)
下篇ABAQUS在科學(xué)研究和工程問題中的應(yīng)用實(shí)例
14在土木工程中的應(yīng)用（1）——荊州長江大橋南汊斜拉橋結(jié)構(gòu)三維仿真分析
14.1斜拉橋結(jié)構(gòu)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(dòng)態(tài)分析
15在土木工程中的應(yīng)用（2）
15.1鋼筋混凝土圓柱形結(jié)構(gòu)的傾倒分析
15.2牙輪鉆頭破巖過程模擬
15.3大型儲(chǔ)液罐的動(dòng)力分析
16在多場(chǎng)耦合問題中的應(yīng)用實(shí)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(chǎng)耦合問題在水壩工程中的應(yīng)用實(shí)例
16.3復(fù)合材料層合板固化過程中的化學(xué)場(chǎng)、溫度場(chǎng)耦合問題
17在焊接工藝中的應(yīng)用
17.1用ABAQUS進(jìn)行插銷試驗(yàn)焊接溫度場(chǎng)分析
17.2焊接接頭氫擴(kuò)散數(shù)值模擬
18橡膠超彈性材料的應(yīng)用實(shí)例
18.1問題簡介
18.2常用橡膠本構(gòu)關(guān)系模型
18.3過盈配合平面應(yīng)力下的小變形解
18.4過盈配合平面應(yīng)力下的大變形解
18.5體積剛度及泊松比對(duì)過盈配合的影響
19巖土材料與結(jié)構(gòu)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(shí)例： 地下儲(chǔ)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(jié)構(gòu)的滲流與變形耦合
19.5實(shí)例： 儲(chǔ)油層射孔三維彈塑性變形與滲流耦合分析
20復(fù)合材料層合板低速?zèng)_擊損傷
20.1問題簡介
20.2損傷判據(jù)及應(yīng)力更新方案
20.3損傷分層
20.4無zpin增韌復(fù)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(jié)
21ABAQUS用戶材料子程序
21.1問題簡介
21.2模型的數(shù)學(xué)描述
21.3ABAQUS用戶材料子程序
21.4SHPB實(shí)驗(yàn)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(yīng)用
22.3應(yīng)用UEL計(jì)算應(yīng)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(biāo)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(xì)長懸臂梁的幾何非線性（大轉(zhuǎn)動(dòng)）分析
附錄A例題文件
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