Abaqus 實務攻略：入門必備

Abaqus軟體在台灣已推展了三十多年了，從一開始僅僅幾個大型公司及政府研發單位開始使用，到現在在市面上已具有相當的知名度，可想見其強大的分析能力，及結果的穩定性與精確度，是深得大家的認同及肯定。
Abaqus軟體的訓練教材一直以來受到客戶所稱讚，但都是以原文來呈現，需要花費許多時間和功夫學習。2008年我們曾經將入門的 ”Getting Started with Abaqus“這本書翻譯成中文出版；2014年時根據Abaqus 6.12 版本，也經過一次改版；但是多年來Abaqus軟體的功能增加許多，基於此原因，士盟科技特別重新根據最新版本Abaqus 2019，再次翻譯、更新並重新出版，希望藉此讓更多的讀者能透過本書沉浸到Abaqus的世界裡。
本書是Abaqus軟體初學者的入門教材，結合有限元素基本原理及數值分析方法，透過一系列的例題說明，介紹如何透過Abaqus軟體來解決工程上的問題，非常適合藉以幫助工程師應用CAE軟體解決其工作上結構力學問題，更甚至作為工學院學生學習CAE軟體最佳的學習工具，本書也是學校老師作為教授有限元素分析軟體最佳的教材，非常高興能夠將此書推薦給大家。
士盟科技股份有限公司
總經理　張士為

推薦序／胡宣德　老師
推薦序／許書淵　老師
序／張士為　總經理
 
第1章　簡　介
1.1　Abaqus產品
1.2　Abaqus入門指南
1.2.1如何使用本書
1.2.2本書中的規定
1.2.3滑鼠的基本操作
1.3　Abaqus線上使用手冊
1.4　使用輔助
1.5　售後服務
1.5.1技術支援
1.5.2系統支援
1.5.3學術研究機構的支援
1.6　快速回顧有限元素法
1.6.1使用隱式方法求解節點位移
1.6.2應力波傳遞的描述
 
第2章　Abaqus基礎
2.1　Abaqus分析模型的組成
2.2　Abaqus/CAE簡介
2.2.1啟動Abaqus/CAE
2.2.2主視窗的組成部分
2.2.3何謂功能模組
2.2.4何謂模型樹
2.3　例題：用Abaqus/CAE產生天車模型
2.3.1單　位
2.3.2建立零件
2.3.3建立材料
2.3.4定義和指定截面性質
2.3.5定義組裝
2.3.6建構讀者的分析
2.3.7在模型上施加邊界條件和負載
2.3.8模型的網格分割
2.3.9建立一個分析作業
2.3.10檢查模型
2.3.11執行分析
2.3.12用Abaqus/CAE進行後處理
2.3.13使用Abaqus/Explicit重新執行分析
2.3.14對動態分析的結果進行後處理
2.4　比較隱式與顯式程序
2.4.1在隱式和顯式分析之間選擇
2.4.2網格加密在隱式和顯式分析中的計算成本
2.5　小　結
 
第3章　有限元素和剛體
3.1 有限元素
3.1.1元素的表徵
3.1.2實體元素
3.1.3殼元素
3.1.4樑元素
3.1.5桁架元素
3.2　剛體
3.2.1決定何時使用剛體
3.2.2剛體零件
3.2.3剛體元素
3.3　小　結
 
第4章　應用實體元素
4.1　元素的數學式和積分
4.1.1全積分
4.1.2減積分
4.1.3不相容元素
4.1.4混合元素
4.2　選擇實體元素
4.3　例題：連接環
4.3.1前處理－應用Abaqus/CAE建立模型
4.3.2後處理－結果視覺化
4.3.3用Abaqus/Explicit重新進行分析
4.3.4後處理動態分析結果
4.4　網格收斂性
4.5　相關的Abaqus例題
4.6　建議閱讀之參考文獻
4.7　小　結
 
第5章　應用殼元素
5.1　元素幾何
5.1.1殼厚度和截面點(Section Points)
5.1.2殼法線和殼面
5.1.3殼的初始曲率
5.1.4參考面的偏置
5.2　殼體數學式－厚殼或薄殼
5.3　殼的材料方向
5.3.1預設的局部材料方向
5.3.2建立其他的材料方向
5.4　選擇殼元素
5.5　例題：斜板
5.5.1前處理－用Abaqus/CAE建立模型
5.5.2後處理
5.6　相關的Abaqus例題
5.7　建議閱讀之參考文獻
5.8　小　結
 
第6章　應用樑元素
6.1　樑橫截面幾何
6.1.1截面點
6.1.2橫截面方向
6.1.3樑元素曲率
6.1.4樑截面的節點偏置
6.2　數學式和積分
6.2.1剪力變形
6.2.2扭轉響應－翹曲
6.3　選擇樑元素
6.4　例題：貨物吊車
6.4.1前處理－應用Abaqus/CAE建立模型
6.4.2後處理
6.5　相關的Abaqus例題
6.6　建議閱讀之參考文獻
6.7　小　結
 
第7章　線性動態分析
7.1 引言
7.1.1自然頻率和模態形狀
7.1.2模態疊加
7.2 阻尼
7.2.1在Abaqus/Standard中阻尼的定義
7.2.2選擇阻尼值
7.3　元素選擇
7.4　動態問題的網格分割
7.5　例題：貨物吊車－動態負載
7.5.1修改模型
7.5.2結　果
7.5.3後處理
7.6　模態數量的影響
7.7　阻尼的影響
7.8　與直接時間積分的比較
7.9　其他的動態程序
7.9.1線性模態法的動態分析
7.9.2非線性動態分析
7.10　相關的Abaqus例題
7.11　建議閱讀之參考文獻
7.12　小　結
 
第8章　非線性
8.1　非線性的來源
8.1.1材料非線性
8.1.2邊界非線性
8.1.3幾何非線性
8.2　非線性問題的求解
8.2.1分析步、增量步和疊代步
8.2.2Abaqus/Standard中的平衡疊代和收斂
8.2.3Abaqus/Standard中的自動增量控制
8.3　在Abaqus分析中包含非線性
8.3.1幾何非線性
8.3.2材料非線性
8.3.3邊界非線性
8.4　例題：非線性斜板
8.4.1修改模型
8.4.2作業診斷(Job Diagnostics)
8.4.3後處理
8.4.4用Abaqus/Explicit運算分析
8.5　相關的Abaqus例題
8.6　建議閱讀之參考文獻
8.7　小　結
 
第9章　顯式非線性動態分析
9.1　Abaqus/Explicit適用的問題類型
9.2　有限元素方法動態顯式分析
9.2.1顯式時間積分
9.2.2比較隱式和顯式時間積分程序
9.2.3顯式時間積分方法的優越性
9.3　自動時間增量和穩定性
9.3.1顯式方法的條件穩定性
9.3.2穩定性限制的定義
9.3.3在Abaqus/Explicit中的完全自動時間增量與固定時間增量
9.3.4質量縮放以控制時間增量
9.3.5材料對穩定性的影響
9.3.6網格對穩定性的影響
9.3.7數值不穩定性
9.4　例題：在棒中的應力波傳遞
9.4.1前處理－用Abaqus/CAE建立模型
9.4.2後處理
9.4.3網格對穩定時間增量和CPU時間的影響
9.4.4材料對穩定時間增量和CPU時間的影響
9.5　動態振盪的阻尼
9.5.1體黏性(Bulk viscosity)
9.5.2黏性壓力
9.5.3材料阻尼
9.5.4離散減振器
9.6 能量平衡
9.6.1能量平衡的敘述
9.6.2能量平衡的輸出
9.7　小　結
 
第10章材料
10.1在Abaqus中定義材料
10.2延性金屬的塑性
10.2.1延性金屬的塑性性質
10.2.2有限變形的應力和應變的測量
10.2.3在Abaqus中定義塑性
10.3彈－塑性問題的元素選取
10.4例題：連接環的塑性
10.4.1修改模型
10.4.2作業監控和診斷
10.4.3對結果進行後處理
10.4.4在材料模型中加入硬化特性
10.4.5具塑性硬化的分析
10.4.6對結果進行後處理
10.5例題：加強板承受爆炸負載
10.5.1前處理－用Abaqus/CAE建立模型
10.5.2後處理
10.5.3關於分析的回顧
10.6超彈性(Hyperelasticity)
10.6.1引言
10.6.2可壓縮性
10.6.3應變勢能
10.6.4使用實驗數據定義超彈性行為
10.7例題：軸對稱支座
10.7.1對稱性
10.7.2前處理－使用Abaqus/CAE建立模型
10.7.3後處理
10.8大變形量之網格設計
10.9減少體積自鎖的技術
10.10相關的Abaqus例題
10.11建議閱讀之參考文獻
10.12小　結
 
第11章　多步驟分析
11.1　一般分析過程
11.1.1在一般分析步中的時間
11.1.2在一般分析步中指定負載
11.2　線性擾動分析
11.2.1在線性擾動分析步中的時間
11.2.2在線性擾動分析步中指定負載
11.3　例題：管道系統的振動
11.3.1前處理－用Abaqus/CAE建立模型
11.3.2對作業的監控
11.3.3後處理
11.4　重啟動分析
11.4.1重啟動和狀態檔案
11.4.2重啟動一個分析
11.5　例題：重啟動管道的振動分析
11.5.1建立一個重啟動分析模型
11.5.2監控作業
11.5.3對重啟動分析的結果做後處理
11.6　相關的Abaqus例題
11.7　小　結
 
第12章　接　觸
12.1Abaqus接觸功能概述
12.2定義接觸面(Surface)
12.3接觸面間的交互作用
12.3.1接觸面的法向行為
12.3.2表面的滑動
12.3.3摩擦模型
12.3.4其他接觸交互作用選項
12.3.5基於表面的約束
12.4在Abaqus/Standard中定義接觸
12.4.1接觸交互作用
12.4.2從屬(Slave)和主控(Master)表面
12.4.3小滑動與有限滑動
12.4.4元素選擇
12.4.5接觸演算法
12.5在Abaqus/Standard中的剛體表面模擬問題
12.6Abaqus/Standard例題：凹槽成型
12.6.1前處理－用Abaqus/CAE建模
12.6.2監視作業
12.6.3Abaqus/Standard接觸分析的故障檢測
12.6.4後處理
12.7Abaqus/Standard的通用接觸
12.8Abaqus/Standard 3-D範例：在鉚接處施加剪力
12.8.1前處理一以Abaqus/CAE產生模型
12.8.2後處理
12.9在Abaqus/Explicit中定義接觸
12.9.1Abaqus/Explicit的接觸公式
12.10 Abaqus/Explicit建模之考量
12.10.1正確的定義表面
12.10.2模型的過約束
12.10.3網格細化
12.10.4初始過盈接觸
12.11Abaqus/Explicit例題：電路板落下試驗
12.11.1前處理－Abaqus/CAE建模
12.11.2後處理
12.11.3用輸出過濾功能再執行一次分析
12.12Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit的比較
12.13相關的Abaqus例題
12.14建議閱讀之參考文獻
12.15小　結
 
第13章　Abaqus/Explicit 準靜態分析
13.1　顯式動態問題模擬
13.2　負載速率
13.2.1平滑幅值曲線
13.2.2結構問題
13.2.3金屬成型問題
13.3　質量放大
13.4 能量守衡
13.5　例題：Abaqus/Explicit凹槽成型
13.5.1前處理－用Abaqus/Explicit重新運算模型1
13.5.2成型分析－嘗試
13.5.3兩次成型嘗試的討論
13.5.4加速分析的方法
13.5.5Abaqus/Standard的回彈分析
13.6　小　結
 
附錄A　計算範例檔
A.1天車
A2連接環
A.3斜板
A.4貨物吊車
A.5貨物吊車－動態載荷
A.6非線性斜板
A.7在棒中的應力波傳播
A.8連接環的塑性
A.9加強板承受爆炸載荷
A.10軸對稱支座
A.11管道系統的振動
A.12凹槽成型
A.13電路板落下試驗
 
附錄B　在Abaqus/CAE中建立與分析一個簡單的模型
B.1了解Abaqus/CAE模組
B.2了解模型樹
B.3建立零件
B.4建立材料
B.5定義與指定截面性質
B.5.1定義均質實體截面
B.5.2指定懸臂樑的截面性質
B.6組裝模型
B.7定義分析步
B.7.1建立分析步
B.7.2設定輸出參數
B.8施加模型的邊界條件與負載
B.8.1施加一個邊界條件在懸臂樑的一端
B.8.2施加負載在懸臂樑頂部
B.9網格模型
B.9.1指定網格控制
B.9.2指定Abaqus的元素類型
B.9.3建立網格
B.10建立分析作業與提交分析
B.11檢視分析的結果
B.12小結
 
附錄C　在Abaqus/CAE中使用額外的技巧來建立和分析模型
C.1總覽
C.2建立第一個鉸鍊
C.2.1建立方塊
C.2.2於基礎特徵上加入凸緣
C.2.3修改特徵
C.2.4建立草圖平面
C.2.5繪製潤滑孔
C.3指定鉸鏈零件的截面性質
C.3.1建立材料
C.3.2定義截面
C.3.3指定截面
C.4建立及修改第二個鉸鏈零件
C.4.1複製鉸鏈
C.4.2修改複製的鉸鏈
C.5建立插銷
C.5.1建立插銷
C.5.2指定剛體參考點
C.6組裝模型
C.6.1建立零件的組成件
C.6.2建立實心鉸鏈組成件
C.6.3定位實心鉸鏈組成件
C.6.4建立及定位插銷的組成件
C.7定義分析步
C.7.1建立分析步
C.7.2要求變數輸出
C.7.3監控選擇的自由度
C.8建立用於接觸交互作用的面集合
C.8.1指定插銷的面集合
C.8.2指定鉸鏈的面集合
C.9定義模型區域之間的接觸
C.9.1建立交互作用性質
C.9.2建立交互作用
C.10指定邊界條件及負載於組裝
C.10.1拘束含潤滑孔的鉸鏈
C.10.2拘束插銷
C.10.3修改插銷上的邊界條件
C.10.4拘束實心鉸鏈
C.10.5指定負載於實心鉸鏈
C.11組裝的網格分割
C.11.1決定何處必須分割
C.11.2分割含潤滑孔的凸緣
C.11.3指定網格控制
C.11.4指定Abaqus的元素類型
C.11.5舖上組成件種子
C.11.6建立組裝的網格
C.12建立分析作業與提交分析
C.13檢視分析的結果
C.13.1顯示及客製化分布雲圖
C.13.2使用顯示群組
C.14小結
 
附錄D　從分析裡查看輸出
D.1綜覽
D.2在輸出資料庫檔裡有甚麼輸出變數？
D.3讀取輸出資料庫檔
D.4客製化模型圖
D.4.1客製化模型圖
D.5顯示變形圖
D.5.1顯示變形圖
D.5.2將未變形圖疊加在變形圖上
D.6顯示並客製化分布雲圖
D.6.1顯示分布雲圖
D.6.2選擇變數繪圖
D.6.3客製化分布雲圖
D.7分布雲圖的動畫
D.8顯示並客製化向量圖
D.8.1顯示向量圖
D.8.2客製化向量圖
D.9顯示並客製化材料方向圖
D.9.1顯示材料方向圖
D.9.2客製化材料方向圖
D.10顯示並客製化XY圖
D.10.1顯示XY圖
D.10.2客製化XY圖
D.11對現有的XY圖生成新的XY圖
D.11.1建立應力對時間以及應變對時間的資料
D.11.2合併資料
D.11.3繪製與客製化應力應變曲線
D.12查詢XY圖
D.13顯示沿著路徑上的結果
D.13.1建立一組節點的路徑
D.13.2顯示節點路徑上的結果
D.14總結