关于Abaqus的二三事：2016版深度剖析

仿真产品因其在工程领域的出色表现，成为工程从业人员必不可少的工具。而我们的工程师们使用不同的工具去模拟去不同的工业属性。多种软件的杂合使用往往意味着毫无效率的浪费。SIMULIA 因此对其旗下的产品进行了整合，所有的软件都可以在这里无缝衔接、各类产品可以这个平台实现数据交换、操作共享。

ABAQUS 是一款性能优越的有限元分析软件，因其提供了强大的而完整的分析手段，可以用来解决那些常规的、非常规的工程问题，基本覆盖了各类的工业领域。例如，在汽车工业领域，ABAQUS可以用于行车荷载、振动荷载、多体联动机构系统、碰撞、非线性静态力学、温度耦合以及声固耦合的分析。这些分析结果可以为其提供一套完整的技术解决方案。因为ABAQUS与SIMULIA通过统筹工程分析工具，进一步降低成本的方法，已经广大企业，尤其是那些一流企业赢得了竞争优势。

总体来看，最新版的Abaqus在DEM 、SPH 与CEL 算法方面做了一定改进。SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics）又称光滑粒子流是一种无网格法但是颗粒与颗粒之间光滑、连续处理，能够很好的模拟材料破损、切削以及固体—流体粒子转换的，是目前模拟流体很好的方法。该算法能是Abaqus6.11中加入，其使用、算法方面相对成熟，在最新版中Abaqus中改进了SPH在边界处的算法。

DEM（discrete element method）又称离散单元法，也是一种无网格法，利用颗粒与颗粒之间的接触刚度、阻尼模拟连续整体本构模型。该方法存在力链的概念，对裂纹扩展、筛分以及土体有着无可比拟的优势。DEM目前来讲使用较为成熟的ITASCA的PFC（Particle Fluid Code）颗粒流，Abaqus是在6.13种首次集成了这样的算法，在最新版的Abaqus2016中在模型的定义与构建上做了改进，估计其实用性进一步增强。

CEL（Coupled Eulerian Lagrangian）又称流—固耦合算法可以用来模拟流体与固体的动态耦合效应，比如轮胎滑水问题、波浪冲击问题、船舶行驶问题。这种算法使用欧拉网格描述流体、拉格朗日描述固体，利用两种方法的优势在耦合面上完成参数传递相比传统的CFD模式在模拟湍流方面不是很有优势但是在模拟固体与流体的相互作用规律方面是目前最好的选择。这套算法在Abaqus是相对成熟算法自6.7版中已经引入，最新版中又增加了新的追踪方法，又进一步提高了该算的功能性。

多物理场求解一直是现代有限元仿真的热点，Abaqus2016继承了上个版本特点，关注于孔压单元的多尺度耦合问题。本构模型方面分别针对土力学问题、建筑结构问题以及机械问题推出了三种本构模型，分别是多层异性粘土模型、率相关的随动强化模型、弹簧了一使用J-C模型 。

Abaqus 2016 - Unified FEA Products

ABAQUS2016—有限元软件

• Abaqus/CAE （前处理系统）
• Abaqus/Standard（隐式求解系统）
• Abaqus/Explicit（显式求解系统）
• Abaqus/CFD（流体计算系统）
  

  扩展的新功能:

  接触方面：

• Advances in Abaqus/Standard general contact
  
• 在通用接触方面的改进


• Improved heuristics for automatically transitioning between different contact formulations can significantly improve convergence behavior in Abaqus/Standard
• 尝试改进不同接触模式的之间的自动过度，这样可以使Abaqus/Standard有着更为出色的表现。
• New vertex-to-surface supplementary formulation improves contact behavior at convex corners.
• 新的角点-面接触，如此便可以改善凸角分析的不足。
• Introducing Linearized contact
• 引进线性接触
• Efficiently address problems where the only source of nonlinearity is frictionless small sliding contact
• 在光滑小滑移分析中可以有效地解决位置问题。
• Works best for small & medium size problems.
• 对于中、小尺寸问题可以妥善的解决。
• Initially available from select 3DEXPERIENCE applications
• 可以从3DEXPERIENCE的应用中选择。
• Updated Contact Output for Abaqus/Explicit
• 可以以Abaqus/Explicit上传接触输出结果
• Now Abaqus Standard family of output variables, including CDISP, CTANDIR, CSTATUS and slip rate variables.
• 现在Abaqus的隐式求解系统输出变量包括CDISP、CTADIR、CSTATUS以及滑移率变量。
• CAD-enhanced contact
• 强化CAD接触
• Geometric correction technique has been extended to more general surface shapes
• 几何校正技术扩展至更多地通用面的形状。
• Provides both accuracy and robustness benefits
• 提升了精确性与鲁棒性。
• Initially available from select 3DEXPERIENCE applications
• 可以从3DEXPERIENCE的应用中选择。

• Enhanced Materials and Elements

  新增的材料与单元种类

  
  
  • Expanded element library
  • 扩展的材料库
  • Pyramid element for stress analysis for compatible transition between tet and hex mesh
  • 用于应力分析四面体单元的能够兼容在三角形单元与四面体网格间的过度。
  • Multiphysics elements
  • 多物理场单元
  • Coupled temperature-displacement (CTD)
  • 温度位移耦合单元CTD
  • Coupled pore pressure-displacement (CPD)
  • 孔压位移耦合单元CPD
  • Coupled pore pressure-temperature-displacement (CPTD)
  • 孔压温度位移耦合单元CPTD
  • Fluid pipe/connector elements based on Bernoulli’s equation can model 1D fluid flow.
  • 流体管到/连接 单元，可以按照伯努利方程模拟一维流动
  • Valid for incompressible steady-state conditions
  • 有效的模拟不可压缩流体的定常流动
  • Pressure, flow rate, & gravity loading
  • 可以控制压强、流速以及重力场
  • Can model losses arising from friction & pipe joints
  • 能够模拟由于管壁摩擦效应以及管接头带来的损失
  • Can couple with 3D pore pressure elements
  • 能够与3维孔压单元一起耦合
  • Rigid body rotation of tied solid surfaces
  • 与固体绑接的面的刚体可以转动
  • Abaqus/Standard will by default account for rotations of offsets in solid mesh ties
  • Abaqus的隐式求解系统可以对固体网格的便宜求解
  • Material modeling enhancements
  • 本构模型扩展
  • Rate dependent nonlinear kinematic hardening plasticity
  • 非线性率相关随动强化模型
  • Orthotropic clay plasticity for geomechanics applications
  • 正交黏土模型为在土力学计算中使用
  • Import of Johnson Cook plasticity for spring back after high rate impact events
  • J-C塑性模型可以为大变形弹簧计算中使用
  • GPU Acceleration of AMS
    
  • 可以为AMS提供GPU加速
  • 示踪粒子可以CEL算法使用
  • Tracer particles follow the material motion in CEL simulations and allow extraction of material point results
  • CEL算法中的示踪粒子可以跟随材料的变形移动，同时可以在结果中提取数据。
  • DEM particle generation
  • DEM（离散单元法）颗粒定义
  • Particle generation can now be based on:
  • 颗粒可以从以下几个方面定义:
  • Evolving inlet surfaces
  • 颗粒进入面
  • User-specified size distribution
  • 自定义颗粒尺寸分布（级配）
  • User-specified mass flow rate
  • 自定义颗粒质量流率
  • User-specified inlet velocity
  • 自定义颗粒的入口速度
  • Improved treatment of SPH boundaries
  • 改善SPH（光滑粒子流）在边界处理的方式
  • Introduction of virtual particles improves accuracy of SPH wall conditions.
  • 通过引入虚拟粒子的方法提高SPH在“墙”处计算精度
  • Uniform grid SPH particle generation
  • SPH的可以通过均匀网格定义
  • Generating SPH particles based on uniform background grid instead of parent element can improve accuracy of results.
  • 通过背景均匀的网格定义SPH的粒子代替从母体单元中定义粒子可以提高SPH的计算精度
  • Model instancing
  • 实例模型
  • Connectors, connector sections, and contact interactions are now copied from instanced models
  • 连接单元、连接面与接触可以从实例模型中复制出来
  • Generate cohesive elements through Mesh Edit tool
  • 胶粘单元可以通过网格编辑工具中定义
  • Select geometry faces or element sets/surfaces
  • 通过选取几何意义上的面或者单元意义上的集合
  • Creates sets for newly created nodes/elements
  • 通过为新建的节点单元创建集合
  • Mid-side node placement
  • 中边节点的布置
  • New plug-in available in the Mesh Module
  • 网格模块激活直接激活新的插件程序
  • Selection based on sets, surfaces, or viewport picking
  • 可以通过定义好的几何、面选取，也可以直接从视角选取
  • Undo/Redo enabled
  • 可以使用撤销重做

  Enhanced Interface and Usability

  交互式界面的改善

  • Improved Usability
  • 增强实用性
  • Fixed Copy/Paste issues in past releases
  • 固定在老版本的复制/黏贴方法
  • Copy text from prompt area to clipboard
  • 可以从命令提示区将文本复制至剪切板
  • Copy content from GUI widgets and paste the contents after closing the widget window
  • 可以从GUI窗口中复制内容，在关闭窗口中依然可以黏贴
  • Default font and glyph size updated to 12 point
  • 默认字符大小增加至12号 （终于改了）
  • Improved Viewport control
  • 视角控制方面的改善
  • One click – link/unlink all viewports
  • 可以在视角窗口里单击连接或者不连接
  • Separate control for Linked Viewport Manager‘
  • 连接视角窗口管理器独立成型
  • Links all options by default
  • 默认连接所有选项
  • Expand viewport to Full Screen (F11)
  • F11可以扩展至全屏
  • F11 toggles back to default view
  • 在按F11可以返回默认视角
  • Freebody usability
  • 受力可用
  • Highlights the location of user-defined summation points
  • 高亮自定义区域为总和的点
  • Improved default colors of Moment arrows
  • 增强默认弯矩箭头的颜色
  
  

  Benefits:

  Abaqus优势

  • Reduction in a company’s FEA toolset and training expenses
  • 降低公司的FEA投入包括培训成本、工具数量
  • Greater efficiency in model generation
  • 模型定义更具效率
  • Improved correlation between tests and analysis results
  • 测试结果的与分析结果之间较强的关联度
  • Improved data transfer between simulations
  • SIMULIA各软件之间有着完美的数据的传递效率
  • More flexible workforce
  • 更加灵活的工作量选择