《现代机械设计方法》课程结业论文（ 2011 级）题目：ABAQUS 实例分析学生姓名XXXX学号XXXXX专业机械工程学院名称机电工程与自动化学院指导老师XX2013 年 5 月8 日目录第一章Abaqus 简介 (1)一、Abaqus 总体介绍 (1)二、Abaqus 基本使用方法 (2)1.2.1Abaqus 分析步骤 (2)1.2.2Abaqus/CAE 界面 (3)1.2.3Abaqus/CAE 的功能模块 (3)第二章基于Abaqus 的通孔端盖分析实例 (4)一、工作任务的明确 (4)二、具体步骤 (4)2.2.1启动Abaqus/CAE (4)2.2.2导入零件 (5)2.2.3创建材料和截面属性 (6)2.2.4定义装配件 (7)2.2.5定义接触和绑定约束（tie） (10)2.2.6定义分析步 (14)2.2.7划分网格 (15)2.2.8施加载荷 (19)2.2.9定义边界条件 (20)2.2.10提交分析作业 (21)2.2.11后处理 (22)第三章课程学习心得与作业体会 (23)第一章： Abaqus 简介一、 Abaqus 总体介绍Abaqus 是功能强大的有限元分析软件，可以分析复杂的固体力学和结构力学系统，模拟非常庞大的模型，处理高度非线性问题。

Abaqus 不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析，同时还可以完成系统级的分析和研究。

Abaqus 使用起来十分简便，可以很容易的为复杂问题建立模型。

Abaqus 具备十分丰富的单元库，可以模拟任意几何形状，其丰富的材料模型库可以模拟大多数典型工程材料的性能，包括金属、橡胶、聚合物、复合材料、钢筋混泥土、可压缩的弹性泡沫以及地质材料（例如土壤、岩石）等。

Abaqus 主要具有以下分析功能：1.静态应力/位移分析2.动态分析3.非线性动态应力/位移分析4.粘弹性/粘塑性响应分析5.热传导分析6.退火成形过程分析7.质量扩散分析8.准静态分析9.耦合分析10.海洋工程结构分析11.瞬态温度/位移耦合分析12.疲劳分析13.水下冲击分析14.设计灵敏度分析二、 Abaqus 基本使用方法1.2.1Abaqus 分析步骤有限元分析包括以下三个步骤：1.前处理（Abaqus/CAE）:在前期处理阶段需要定义物理问题的模型，并生成一个 Abaqus 输入文件。

提交给 Abaqus/Standard 或Abaqus/Explicit。

2.分析计算（Abaqus/Standard 或 Abaqus/Explicit）:在分析计算阶段，使用 Abaqus/Standard 或Abaqus/Explicit 求解输入文件中所定义的数值模型，通常以后台方式运行，分析结果保存在二进制文件中，以便于后处理。

3.后处理（Abaqus/CAE 或 Abaqus/Viewer）: Abaqus/CAE 的后处理部分又称为 Abaqus/Viewer，可用来读入分析结果数据，以多种方法显示分析结果，包括彩色云纹图、动画、变形图和 XY 曲线图等。

1.2.2Abaqus/CAE 界面图1-1 Abaqus/CAE 的主窗口1.2.3Abaqus/CAE 的功能模块一般使用 Abaqus/CAE 进行应力分析有以下几个经典的步骤：1、问题的描述→2、启动Abaqus/CAE→3、创建部件→4、创建材料和截面属性→5、定义装配件→6、设置分析步→7、定义边界条件和载荷→8、划分网格→9、提交分析作业→ 10、后处理→11、退出 Abaqus/CAEAbaqus/CAE 包括一系列的功能模块（module）,每个模块均包含其特定的工具，在Module（模块）列表中可以选择各个功能模块（如图 1-2），图 1-2 选择功能模块这些模块的次序同时也是 Abaqus/CAE 所推荐的模型创建顺序（如图 1-3），当然也可以首先划分网格（如图 1-4），这样做的好处是，往往在划分网格的过程中，会发现部件的几何模型需要进一步修改，而经过这些修改后，已经定义好的边界条件、载荷和接触等可能变为无效的，需要再重新定义。

图1-3 Abaqus/CAE 所推荐的模型创建顺序图1-4 根据需要来选择适当的建模顺序第二章基于Abaqus 的通孔端盖分析实例一、工作任务的明确在安装文件夹中有一个 simple 文件夹，里面有三个.x_t 文件，如图 2-1 所示。

它们是三个零件，该文章目的是演示将这三个文件通过 Abaqus 装配好并达到划分网格的目的，最终生成一个.ace 文件。

图 2-1二、具体步骤2.2.1启动 Abaqus/CAE在Windows 操作系统中：[开始]→[程序]→[Abaqus6.8-1]→[ABAQUS CAE]。

启动 ABAQUS CAE 后，在出现的 Start Session(开始任务)对话框中选择 Create Model Database(创建新模型数据库)。

如图 2-2 所示。

图 2-22.2.2导入零件如图 2-3 左图，依次单击主菜单中的File→Import→Part，弹出图 2-3 右图对话框，选择 simple 文件夹后可看到三个.x_t 文件，它们是通孔端盖的三个组成部件，分别是螺钉、安装板和固定圈。

图 2-3 导入零件导入后可看到零件如图 2-4 所示。

此时零件尚未定义材料，所以表面是白色，待定义了材料后零件表面显示蓝色。

零件zdc 零件LD 零件azb图 2-42.2.3创建材料和截面属性在窗口左上角的 Module(模块)列表中选择 Property(特性)功能模块，按照以下步骤来定义材料。

1)创建材料点击左侧工具区域中的（Create Material）,也可以直接双击左侧模型树中的 Material 来完成此项操作。

在Name(材料名称)后面输入 Steel，点击此对话框中的 Mechanical(力学特性)→Elasticity(弹性)→Elastic。

在数据表中设置Young’s Modulus(弹性模量) 为210000，Poisson’s Ratio(泊松比)为 0.3，其余参数不需改变（如图 2-5 所示），点击OK。

按上述同样的方法创建 ZM-6 合金材料。

图 2-5 创建材料2)创建截面属性点击左侧工具区中的（Create Section），在弹出的对话框中的Name 中输入Section-Steel，点击continue，在接着弹出的对话框中将material 下拉菜单中的Steel 选中，单击OK，此时已定义好Section-Steel。

按照同样的方法定义Section- ZM，如图2-6 所示。

图 2-6 创建截面属性3)给部件赋予截面属性以安装板为例，点击左侧工具区的（Assign Section），点击视图区中的安装板模型，Abaqus/CAE 以红色高亮度显示被选中的实体边界，如图2-7 所示。

在视图区的空白点击鼠标中键，弹出Edit Section Assignment 对话框，将Section 设置为Section-Steel，点击OK。

另外两个零件的赋予截面属性方法与此类似。

赋予截面属性后，各个部件表面变成绿色。

图 2-72.2.4定义装配件1)添加实体进入Assembly 功能模块，点击，选中全部部件，然后点击OK，如图2-8 所示。

图 2-8 添加装配实体2)使固定圈下表面与安装板上表面相接触长按按钮，弹出接触面约束类型选项，将鼠标移动至（Face to Face）然后放开，如图 2-9 所示。

图 2-9首先点击固定圈下表面，再点击安装板的上表面，在所点击的位置会显示出面的方向。

在窗口底部的提示区中点击 Flip 来更正方向，然后点击 OK。

如图 2-10 左图所示。

提示区中显示的两个面的默认距离为 0.0，按回车键确认。

得到的模型如图 2-10 右图所示。

图 2-103)使安装板和固定圈的螺钉孔对齐重复图2-9 所示的步骤，将鼠标移动至（Coaxial）放开，先点击固定圈上的某个螺纹孔的内表面，再点击安装板的某个螺纹孔的内表面，点击OK。

图 2-11如图 2-11 所示，此时只定义了一对螺纹孔，还需要定义一对螺纹孔才能把固定圈装配到正确的位置，再次点击，先后选择需对齐的两个螺纹孔的内表面，点击 OK，此时安装板与固定圈就已经装配到正确的位置，如图 2-12 表示。

图 2-124)安装螺钉安装螺钉分为三个部分，先要使螺钉螺纹柱与螺纹孔对齐，然后是安装板的底面与螺钉头部的底面相接触，最后对这个螺钉进行阵列。

首先单击，先后选择螺钉的螺纹柱和安装板的螺纹孔，点击Flip 选好方向后点击 OK 确认，螺钉的位置如图 2-13 所示。

图 2-13单击，分别选择螺钉头部的底面和安装板的底面，使螺钉装配到正确的位置，这里要注意箭头的方向，如果方向相反则装配会出现错误，点击 Flip 改正方向后点击OK 确认。

正确的螺钉位置如图 2-14 所示。

图 2-14点击工具区中的（环形阵列），在视图区点击螺钉，在提示区中点击Done, 弹出阵列对话框（如图 2-15 左图），将阵列数量改成 8，角度改为360 度，点击Axis 然后选择Y 轴，待看到阵列出的螺钉处于正确位置后点击 OK 退出,阵列后如图 2- 15 右图所示。

图 2-15 阵列螺钉2.2.5定义接触和绑定约束（tie）下面将在安装板和固定环之间定义接触，在螺钉和底座的螺纹处建立绑定约束。

1)定义接触和绑定约束所要用到的各个面在定义这些面之前，由于已经完成 assembly 过程；造成平面选择困难，此过程成可以使用 view-assembly display options；如图 2-16 所示，分别勾选不同的零部件进行显示，从而正确快速地确定出对应的面。

图 2-16进入 Interaction 功能模块，双击模型树中的 Surface,新建一个接触面，先给这个面命名，确认后开始在模型上选择要定义的面，选好后点击提示区的Done。

注意：在选择阵列过的螺钉上的接触面时要先把安装板设为 Suppress 状态。

依次定义如图 2-17 所示的接触面（螺钉只选一个作解释，其余的都一样）：图 2-17 定义接触面2)在螺纹处定义绑定约束在模型树中双击 Constraint，出现如图 2-18 左图所示对话框，按图中设置好名称和类型后点击 Continue，点击窗口底部提示区右侧的 Surface 按钮，在弹出的 Region Selection 对话框中，选中Surf-zdc-ld1 来作为绑定约束的主面，点击Continue，再次点击提示区中的 Surface 按钮,选中 Surf-ld1-zdc 来作为绑定约束的从面。