結(jié)構(gòu)力學仿真軟件：ABAQUS：ABAQUS網(wǎng)格劃分技術(shù)詳解

結(jié)構(gòu)力學仿真軟件：ABAQUS：ABAQUS網(wǎng)格劃分技術(shù)詳解1緒論1.1ABAQUS軟件簡介ABAQUS是一款廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域的高級有限元分析軟件，由美國HKS公司開發(fā)，后被DassaultSystèmes收購。它能夠處理復(fù)雜的非線性問題，包括材料非線性、幾何非線性和接觸非線性等。ABAQUS的用戶界面友好，同時支持命令行操作，適用于各種規(guī)模的工程分析，從簡單的線性靜態(tài)分析到復(fù)雜的動態(tài)和非線性分析。1.2網(wǎng)格劃分在結(jié)構(gòu)仿真中的重要性網(wǎng)格劃分是有限元分析中的關(guān)鍵步驟，它將連續(xù)的結(jié)構(gòu)體離散成一系列有限的、規(guī)則的單元集合，以便進行數(shù)值計算。網(wǎng)格的質(zhì)量直接影響到分析結(jié)果的準確性和計算效率。在ABAQUS中，合理的網(wǎng)格劃分可以確保模型的精度，同時減少計算時間和資源消耗。例如，對于應(yīng)力集中區(qū)域，采用更細密的網(wǎng)格可以更準確地捕捉到局部應(yīng)力變化。1.3ABAQUS網(wǎng)格劃分的基本概念在ABAQUS中，網(wǎng)格劃分主要涉及以下概念：-單元類型：包括四面體、六面體、殼單元、梁單元等，不同的單元類型適用于不同的結(jié)構(gòu)和分析類型。-網(wǎng)格尺寸：網(wǎng)格的大小，通常需要在精度和計算效率之間找到平衡點。-網(wǎng)格質(zhì)量：包括單元形狀、單元大小變化、網(wǎng)格平滑度等，高質(zhì)量的網(wǎng)格可以提高分析結(jié)果的可靠性。-自適應(yīng)網(wǎng)格劃分：ABAQUS支持根據(jù)分析結(jié)果自動調(diào)整網(wǎng)格密度，以優(yōu)化計算資源的使用。1.3.1示例：ABAQUS中六面體網(wǎng)格劃分在ABAQUS/CAE中，我們可以手動或自動地對模型進行網(wǎng)格劃分。下面是一個使用Python腳本在ABAQUS中進行六面體網(wǎng)格劃分的例子：#導(dǎo)入ABAQUS模塊

fromabaqusimport*

fromabaqusConstantsimport*

fromcaeModulesimport*

fromdriverUtilsimportexecuteOnCaeStartup

#執(zhí)行啟動設(shè)置

executeOnCaeStartup()

#創(chuàng)建一個模型

modelName='CubeModel'

mdb.models.changeKey(fromName='Model-1',toName=modelName)

#創(chuàng)建一個立方體部件

partName='Cube'

mdb.models[modelName].ConstrainedSketch(name='__profile__',sheetSize=100.0)

mdb.models[modelName].sketches['__profile__'].rectangle(point1=(0.0,0.0),point2=(10.0,10.0))

mdb.models[modelName].Part(dimensionality=THREE_D,name=partName,type=DEFORMABLE_BODY)

mdb.models[modelName].parts[partName].BaseSolidExtrude(depth=10.0,sketch=mdb.models[modelName].sketches['__profile__'])

#定義網(wǎng)格尺寸

mdb.models[modelName].parts[partName].seedPart(size=1.0,deviationFactor=0.1,minSizeFactor=0.1)

#選擇六面體網(wǎng)格劃分

mdb.models[modelName].parts[partName].setMeshControls(regions=mdb.models[modelName].parts[partName].faces,technique=STRUCTURED)

#劃分網(wǎng)格

mdb.models[modelName].parts[partName].generateMesh()

#輸出網(wǎng)格信息

print(mdb.models[modelName].parts[partName].elementSets.keys())1.3.2解釋上述代碼首先導(dǎo)入了ABAQUS的Python模塊，并設(shè)置了啟動環(huán)境。然后，創(chuàng)建了一個名為CubeModel的模型，并在其中添加了一個立方體部件Cube。接著，定義了網(wǎng)格的種子尺寸為1.0，這決定了網(wǎng)格的基本大小。通過setMeshControls函數(shù)，選擇了六面體網(wǎng)格劃分技術(shù)。最后，使用generateMesh函數(shù)生成網(wǎng)格，并通過打印elementSets的鍵來檢查網(wǎng)格劃分的結(jié)果。網(wǎng)格劃分是ABAQUS分析流程中的基礎(chǔ)，通過掌握網(wǎng)格劃分的基本概念和技巧，可以顯著提高分析的效率和準確性。在后續(xù)的章節(jié)中，我們將深入探討ABAQUS的網(wǎng)格劃分技術(shù)，包括如何選擇合適的單元類型、如何控制網(wǎng)格尺寸和質(zhì)量，以及如何利用ABAQUS的高級功能進行自適應(yīng)網(wǎng)格劃分。2網(wǎng)格劃分前的準備2.1模型的幾何清理在進行網(wǎng)格劃分之前，幾何清理是至關(guān)重要的一步。幾何模型可能包含一些小特征、銳角、重疊面或未閉合的實體，這些都會影響網(wǎng)格的質(zhì)量，從而影響仿真結(jié)果的準確性。在ABAQUS中，可以使用以下幾種方法進行幾何清理：刪除小特征：使用Modeling模塊中的Delete命令，可以刪除模型中的小孔、小邊或小面，這些小特征在仿真中往往可以忽略。銳角處理：通過Chamfer或Fillet命令，可以對模型的銳角進行倒角或圓角處理，以提高網(wǎng)格質(zhì)量。修復(fù)未閉合實體：使用Stitch命令，可以將未閉合的面縫合成一個完整的實體，確保模型的連續(xù)性和封閉性。2.1.1示例：刪除小孔#導(dǎo)入ABAQUS模塊

fromabaqusimport*

fromabaqusConstantsimport*

fromcaeModulesimport*

frompartimport*

fromvisualizationimport*

#打開模型

modelName='MyModel'

mdb.models[modelName].parts['Part-1'].deleteFeatures(('SmallHole',))

#保存模型

mdb.save()2.2定義材料屬性ABAQUS中的材料屬性定義是結(jié)構(gòu)仿真分析的基礎(chǔ)。材料屬性包括彈性模量、泊松比、密度、熱膨脹系數(shù)等，這些屬性將直接影響結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。在ABAQUS中，材料屬性的定義通常在Material模塊中進行。2.2.1示例：定義鋼材屬性#定義材料

mdb.models[modelName].Material(name='Steel')

#定義彈性屬性

mdb.models[modelName].materials['Steel'].Elastic(table=((200e9,0.3),))

#定義密度

mdb.models[modelName].materials['Steel'].Density(table=((7850.0,),))2.3設(shè)置邊界條件和載荷邊界條件和載荷的正確設(shè)置是確保仿真結(jié)果準確性的關(guān)鍵。邊界條件包括固定約束、位移約束、旋轉(zhuǎn)約束等，而載荷則包括力、壓力、溫度載荷等。在ABAQUS中，這些設(shè)置通常在Step模塊中進行。2.3.1示例：設(shè)置固定約束#設(shè)置固定約束

region=mdb.models[modelName].rootAssembly.sets['FixedRegion']

mdb.models[modelName].DisplacementBC(name='FixedBC',createStepName='Initial',region=region,u1=SET,u2=SET,ur3=SET,amplitude=UNSET,fixed=ON,distributionType=UNIFORM,fieldName='',localCsys=None)2.3.2示例：施加力載荷#施加力載荷

region=mdb.models[modelName].rootAssembly.sets['LoadRegion']

mdb.models[modelName].ConcentratedForce(name='ForceLoad',createStepName='Step-1',region=region,cf1=1000.0,amplitude=UNSET,distributionType=UNIFORM,field='',localCsys=None)通過以上步驟，可以確保在進行網(wǎng)格劃分之前，模型的幾何、材料屬性以及邊界條件和載荷都已經(jīng)正確設(shè)置，從而為后續(xù)的網(wǎng)格劃分和仿真分析奠定堅實的基礎(chǔ)。3網(wǎng)格劃分基礎(chǔ)3.1選擇網(wǎng)格類型在ABAQUS中，網(wǎng)格類型的選擇是基于模型的幾何形狀、材料屬性、載荷條件以及預(yù)期的分析類型。主要的網(wǎng)格類型包括：四面體網(wǎng)格（TetrahedralMesh）：適用于復(fù)雜幾何形狀，能夠自動填充模型的不規(guī)則區(qū)域。六面體網(wǎng)格（HexahedralMesh）：提供更高的精度和計算效率，適用于規(guī)則幾何形狀?；旌暇W(wǎng)格（MixedMesh）：結(jié)合四面體和六面體網(wǎng)格的優(yōu)點，適用于既有規(guī)則又有不規(guī)則部分的模型。3.1.1示例：選擇六面體網(wǎng)格假設(shè)我們有一個簡單的立方體模型，需要進行線性靜態(tài)分析。立方體的尺寸為1mx1mx1m。#導(dǎo)入ABAQUS模塊

fromabaqusimport*

fromabaqusConstantsimport*

fromcaeModulesimport*

fromdriverUtilsimportexecuteOnCaeStartup

#執(zhí)行ABAQUS啟動腳本

executeOnCaeStartup()

#創(chuàng)建一個立方體模型

mdb.models['Model-1'].ConstrainedSketch(name='__profile__',sheetSize=2.0)

mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__'].rectangle(point1=(0.0,0.0),point2=(1.0,1.0))

mdb.models['Model-1'].Part(dimensionality=THREE_D,name='Cube',type=DEFORMABLE_BODY)

mdb.models['Model-1'].parts['Cube'].BaseSolidExtrude(depth=1.0,sketch=mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__'])

#選擇六面體網(wǎng)格

mdb.models['Model-1'].parts['Cube'].setMeshControls(regions=mdb.models['Model-1'].parts['Cube'].faces,technique=STRUCTURED)

#定義網(wǎng)格尺寸

mdb.models['Model-1'].parts['Cube'].seedPart(size=0.1,deviationFactor=0.1,minSizeFactor=0.1)

#生成網(wǎng)格

mdb.models['Model-1'].parts['Cube'].generateMesh()3.2網(wǎng)格尺寸的確定網(wǎng)格尺寸的確定直接影響到分析的精度和計算時間。較小的網(wǎng)格尺寸可以提高分析精度，但會增加計算量；較大的網(wǎng)格尺寸則相反。3.2.1示例：調(diào)整網(wǎng)格尺寸繼續(xù)使用上述立方體模型，我們將網(wǎng)格尺寸從0.1m調(diào)整到0.05m，以觀察精度變化。#調(diào)整網(wǎng)格尺寸

mdb.models['Model-1'].parts['Cube'].seedPart(size=0.05,deviationFactor=0.1,minSizeFactor=0.1)

#重新生成網(wǎng)格

mdb.models['Model-1'].parts['Cube'].generateMesh()3.3網(wǎng)格質(zhì)量檢查網(wǎng)格質(zhì)量對分析結(jié)果的可靠性至關(guān)重要。ABAQUS提供了多種工具來檢查網(wǎng)格質(zhì)量，包括檢查網(wǎng)格尺寸的一致性、網(wǎng)格扭曲程度等。3.3.1示例：檢查網(wǎng)格質(zhì)量在ABAQUS中，可以使用checkMeshQuality函數(shù)來檢查網(wǎng)格質(zhì)量。#導(dǎo)入檢查網(wǎng)格質(zhì)量的模塊

fromabaqusimportsession

#檢查網(wǎng)格質(zhì)量

session.viewports['Viewport:1'].setValues(displayedObject=mdb.models['Model-1'].parts['Cube'])

session.viewports['Viewport:1'].partDisplay.setValues(mesh=ON)

session.viewports['Viewport:1'].partDisplay.meshOptions.setValues(

meshTechnique=ON,meshTechniqueColor=RGB(1.0,0.0,0.0))

#輸出網(wǎng)格質(zhì)量報告

mdb.models['Model-1'].parts['Cube'].checkMeshQuality()3.3.2代碼解釋創(chuàng)建模型和立方體：首先，我們創(chuàng)建了一個名為Model-1的模型，并在其中添加了一個立方體部分，尺寸為1mx1mx1m。選擇網(wǎng)格類型：通過setMeshControls函數(shù)，我們選擇了六面體網(wǎng)格技術(shù)。定義網(wǎng)格尺寸：使用seedPart函數(shù)來定義網(wǎng)格尺寸，這里我們首先設(shè)置為0.1m，然后調(diào)整為0.05m。生成網(wǎng)格：調(diào)用generateMesh函數(shù)來生成網(wǎng)格。檢查網(wǎng)格質(zhì)量：最后，我們使用checkMeshQuality函數(shù)來檢查生成的網(wǎng)格質(zhì)量，并通過partDisplay和meshOptions來可視化網(wǎng)格。通過這些步驟，我們可以有效地在ABAQUS中進行網(wǎng)格劃分，并確保網(wǎng)格的質(zhì)量滿足分析要求。4高級網(wǎng)格劃分技術(shù)4.1自適應(yīng)網(wǎng)格劃分4.1.1原理自適應(yīng)網(wǎng)格劃分技術(shù)在ABAQUS中是一種動態(tài)調(diào)整網(wǎng)格密度的方法，以確保在模型的特定區(qū)域（如應(yīng)力集中區(qū)域）有更高的網(wǎng)格密度，而在其他區(qū)域則可以使用較粗的網(wǎng)格以節(jié)省計算資源。這種技術(shù)基于誤差估計，通過分析模型的解，自動識別需要細化網(wǎng)格的區(qū)域，從而提高仿真結(jié)果的準確性。4.1.2內(nèi)容在ABAQUS中，自適應(yīng)網(wǎng)格劃分可以通過以下步驟實現(xiàn)：定義初始網(wǎng)格：首先，使用標準網(wǎng)格劃分技術(shù)為模型創(chuàng)建一個初始網(wǎng)格。執(zhí)行仿真：運行模型的初步分析，以獲取初步的解。誤差估計：ABAQUS會自動評估解的誤差，確定哪些區(qū)域需要更精細的網(wǎng)格。網(wǎng)格細化：根據(jù)誤差估計的結(jié)果，軟件自動在需要的區(qū)域細化網(wǎng)格。重新分析：使用細化后的網(wǎng)格重新運行分析，以獲得更準確的結(jié)果。4.1.3示例在ABAQUS中，自適應(yīng)網(wǎng)格劃分通常在分析步驟中設(shè)置。以下是一個簡單的示例，展示如何在ABAQUS/Explicit中設(shè)置自適應(yīng)網(wǎng)格劃分：#設(shè)置自適應(yīng)網(wǎng)格劃分

myModel=mdb.models['Model-1']

myStep=myModel.steps['Step-1']

#創(chuàng)建自適應(yīng)網(wǎng)格劃分控制

myAdaptiveMeshControl=myStep.setAdaptiveMeshControl(name='AdaptiveMeshControl-1',

frequency=1,

initialMeshSweeps=1,

maxNumMeshSweeps=5,

minMeshSweeps=1,

meshSweeps=1,

remesh=ON,

stabilizationMethod=DISSIPATED_ENERGY_FRACTION,

stabilizationMagnitude=0.05,

delamination=OFF,

friction=OFF,

erosion=OFF,

adaptiveMeshSweeps=1)

#將控制應(yīng)用到模型的整個區(qū)域

myRegion=myModel.rootAssembly.sets['Set-1']

myAdaptiveMeshControl.setValuesInStep(stepName='Step-1',

regions=myRegion,

controls=CONTROLS)4.1.4描述上述代碼示例中，我們首先定義了一個自適應(yīng)網(wǎng)格劃分控制，設(shè)置了頻率、最大和最小網(wǎng)格迭代次數(shù)、穩(wěn)定化方法等參數(shù)。然后，我們將這個控制應(yīng)用到模型的特定區(qū)域（在本例中為Set-1）。通過這種方式，ABAQUS將在分析過程中自動調(diào)整該區(qū)域的網(wǎng)格密度，以提高結(jié)果的準確性。4.2接觸界面的網(wǎng)格處理4.2.1原理在處理接觸問題時，網(wǎng)格的正確劃分對于準確模擬接觸行為至關(guān)重要。接觸界面的網(wǎng)格處理需要確保接觸面兩側(cè)的網(wǎng)格匹配，以避免計算誤差。ABAQUS提供了多種工具和策略來優(yōu)化接觸界面的網(wǎng)格，包括使用映射網(wǎng)格、調(diào)整網(wǎng)格尺寸和方向，以及在接觸區(qū)域使用更精細的網(wǎng)格。4.2.2內(nèi)容接觸界面的網(wǎng)格處理涉及以下關(guān)鍵步驟：網(wǎng)格匹配：確保接觸面兩側(cè)的網(wǎng)格尺寸和方向相匹配，以減少計算誤差。細化接觸區(qū)域：在接觸區(qū)域使用更細的網(wǎng)格，以更準確地捕捉接觸行為。使用映射網(wǎng)格：在接觸面使用映射網(wǎng)格技術(shù)，以確保網(wǎng)格的連續(xù)性和匹配性。4.2.3示例在ABAQUS中，為了優(yōu)化接觸界面的網(wǎng)格，可以使用映射網(wǎng)格技術(shù)。以下是一個示例，展示如何在接觸區(qū)域使用映射網(wǎng)格：#創(chuàng)建映射網(wǎng)格控制

myModel=mdb.models['Model-1']

myPart=myModel.parts['Part-1']

#定義映射網(wǎng)格控制

myMappingControl=myPart.setMeshControls(regions=myPart.faces,

technique=STRUCTURED,

algorithm=MAPPING,

size=0.1)

#應(yīng)用映射網(wǎng)格控制到接觸區(qū)域

myContactRegion=myPart.sets['ContactRegion']

myMappingControl.setValuesInRegion(region=myContactRegion)4.2.4描述在上述代碼示例中，我們首先定義了一個映射網(wǎng)格控制，指定使用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格技術(shù)，并設(shè)置網(wǎng)格尺寸為0.1。然后，我們將這個控制應(yīng)用到模型的接觸區(qū)域（在本例中為ContactRegion）。通過使用映射網(wǎng)格，可以確保接觸面兩側(cè)的網(wǎng)格匹配，從而更準確地模擬接觸行為。4.3復(fù)合材料的網(wǎng)格劃分4.3.1原理復(fù)合材料的網(wǎng)格劃分需要特別注意，因為復(fù)合材料的性能在不同方向上可能有很大差異。在ABAQUS中，復(fù)合材料的網(wǎng)格劃分通常需要考慮材料的層合方向，以確保網(wǎng)格能夠準確反映材料的各向異性。此外，復(fù)合材料的網(wǎng)格劃分還應(yīng)考慮到材料的微觀結(jié)構(gòu)，如纖維和基體的分布。4.3.2內(nèi)容復(fù)合材料的網(wǎng)格劃分涉及以下步驟：定義層合方向：在網(wǎng)格劃分前，需要定義復(fù)合材料的層合方向，以確保網(wǎng)格能夠反映材料的各向異性。使用合適的網(wǎng)格技術(shù)：對于復(fù)合材料，通常推薦使用四邊形或六面體網(wǎng)格，因為它們能夠更好地捕捉材料的層合結(jié)構(gòu)。細化關(guān)鍵區(qū)域：在復(fù)合材料的關(guān)鍵區(qū)域，如纖維和基體的交界處，使用更細的網(wǎng)格，以更準確地模擬材料行為。4.3.3示例在ABAQUS中，為了正確劃分復(fù)合材料的網(wǎng)格，可以使用層合方向和細化關(guān)鍵區(qū)域的策略。以下是一個示例，展示如何在復(fù)合材料模型中設(shè)置層合方向和細化網(wǎng)格：#定義層合方向

myModel=mdb.models['Model-1']

myPart=myModel.parts['CompositePart']

#創(chuàng)建層合方向

myLayerOrientation=myPart.Orientations(name='LayerOrientation',

localCsys=None,

additionalRotationType=ROTATION_NONE,

additionalRotationField='',

additionalRotationValue=0.0,

stackDirection=STACK_3,

normalAxisDefinition=SURFACE,

normalAxisRegion=myPart.faces[1],

normalAxisDirection=1)

#設(shè)置網(wǎng)格細化

myMeshControl=myPart.setMeshControls(regions=myPart.faces,

technique=QUAD,

size=0.1,

elemShape=QUAD,

distortion=0.85,

minSizeFactor=0.1)

#應(yīng)用細化到關(guān)鍵區(qū)域

myKeyRegion=myPart.sets['KeyRegion']

myMeshControl.setValuesInRegion(region=myKeyRegion,

size=0.05)4.3.4描述在上述代碼示例中，我們首先定義了復(fù)合材料的層合方向，使用表面定義法來指定層合方向。然后，我們設(shè)置了網(wǎng)格劃分技術(shù)為四邊形網(wǎng)格，并定義了網(wǎng)格的大小和形狀。最后，我們將網(wǎng)格細化應(yīng)用到復(fù)合材料的關(guān)鍵區(qū)域（在本例中為KeyRegion），使用更小的網(wǎng)格尺寸以更準確地模擬材料行為。通過這些步驟，可以確保復(fù)合材料的網(wǎng)格劃分既準確又高效。5網(wǎng)格劃分實例分析5.1平面應(yīng)力問題的網(wǎng)格劃分在平面應(yīng)力問題中，結(jié)構(gòu)的厚度遠小于其平面尺寸，且沿厚度方向的應(yīng)力可以忽略不計。ABAQUS中進行平面應(yīng)力問題的網(wǎng)格劃分，通常使用四邊形或三角形單元。下面通過一個具體的例子來說明如何在ABAQUS中進行平面應(yīng)力問題的網(wǎng)格劃分。5.1.1示例：矩形平板的平面應(yīng)力分析假設(shè)我們有一個矩形平板，尺寸為100mmx50mm，厚度為1mm，材料為鋼。平板的一端固定，另一端受到100N的水平拉力。我們將使用ABAQUS進行網(wǎng)格劃分和分析。步驟1：創(chuàng)建模型和幾何體#導(dǎo)入ABAQUS模塊

fromabaqusimport*

fromabaqusConstantsimport*

fromcaeModulesimport*

frompartimport*

frommaterialimport*

fromsectionimport*

fromassemblyimport*

fromstepimport*

frominteractionimport*

fromloadimport*

frommeshimport*

fromjobimport*

fromsketchimport*

fromvisualizationimport*

fromconnectorBehaviorimport*

#創(chuàng)建一個Part

myModel=mdb.models['Model-1']

myPart=myModel.Part(name='RectangularPlate',dimensionality=PLANE_STRESS,type=DEFORMABLE_BODY)

#創(chuàng)建一個Sketch

mySketch=myPart.ConstrainedSketch(name='__profile__',sheetSize=100.0)

mySketch.rectangle(point1=(0.0,0.0),point2=(100.0,50.0))

#將Sketch轉(zhuǎn)換為Part的面

myPart.PartitionFaceBySketch(faces=myPart.faces,sketch=mySketch)步驟2：定義材料和截面#定義材料屬性

myModel.Material(name='Steel')

myModel.materials['Steel'].Elastic(table=((200e9,0.3),))

#定義截面

myPart.Section(name='SteelSection',material='Steel',thicknessType=UNIFORM,thickness=1.0)

myPart.Set(name='Set-1',faces=myPart.faces)

myPart.SectionAssignment(region=myPart.sets['Set-1'],sectionName='SteelSection',offset=0.0,offsetType=MIDDLE_SURFACE,offsetField='',thicknessAssignment=FROM_SECTION)步驟3：網(wǎng)格劃分#創(chuàng)建網(wǎng)格劃分規(guī)則

myPart.seedPart(size=10.0,deviationFactor=0.1,minSizeFactor=0.1)

#生成網(wǎng)格

myPart.generateMesh()5.1.2步驟4：施加邊界條件和載荷#創(chuàng)建Set用于邊界條件

myPart.Set(name='FixedEnd',edges=myPart.edges.getByBoundingBox(0.0,0.0,0.0,0.0,50.0,0.0))

myPart.Set(name='LoadEnd',edges=myPart.edges.getByBoundingBox(100.0,0.0,0.0,100.0,50.0,0.0))

#施加邊界條件

myModel.DisplacementBC(name='BC_Fixed',createStepName='Initial',region=myPart.sets['FixedEnd'],u1=SET,u2=SET,ur3=SET,amplitude=UNSET,fixed=ON,distributionType=UNIFORM,fieldName='',localCsys=None)

#施加載荷

myModel.ConcentratedForce(name='Force_Load',createStepName='Step-1',region=myPart.sets['LoadEnd'],cf1=100.0,amplitude=UNSET,distributionType=UNIFORM,field='',localCsys=None)5.2維實體結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格劃分三維實體結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格劃分在ABAQUS中更為復(fù)雜，需要考慮結(jié)構(gòu)的幾何形狀、材料屬性、載荷分布以及分析的精度要求。三維實體結(jié)構(gòu)通常使用六面體或四面體單元進行網(wǎng)格劃分。5.2.1示例：立方體的三維實體網(wǎng)格劃分假設(shè)我們有一個立方體，邊長為10mm，材料為鋁。我們將使用ABAQUS進行三維實體結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格劃分。步驟1：創(chuàng)建模型和幾何體#創(chuàng)建一個Part

myPart=myModel.Part(name='Cube',dimensionality=THREE_D,type=DEFORMABLE_BODY)

#創(chuàng)建一個Sketch

mySketch=myPart.ConstrainedSketch(name='__profile__',sheetSize=100.0)

mySketch.rectangle(point1=(0.0,0.0),point2=(10.0,10.0))

#將Sketch轉(zhuǎn)換為Part的面

myPart.PartitionFaceBySketch(faces=myPart.faces,sketch=mySketch)

#拉伸Sketch創(chuàng)建實體

myPart.SolidExtrude(sketchPlane=myPart.faces[0],sketchUpEdge=myPart.edges[0],sketchPlaneSide=SIDE1,sketchOrientation=RIGHT,sketch=mySketch,depth=10.0)步驟2：定義材料和截面#定義材料屬性

myModel.Material(name='Aluminum')

myModel.materials['Aluminum'].Elastic(table=((70e9,0.33),))

#定義截面

myPart.Section(name='AluminumSection',material='Aluminum')

myPart.Set(name='Set-1',cells=myPart.cells)

myPart.SectionAssignment(region=myPart.sets['Set-1'],sectionName='AluminumSection',offset=0.0,offsetType=MIDDLE_SURFACE,offsetField='',thicknessAssignment=FROM_SECTION)步驟3：網(wǎng)格劃分#創(chuàng)建網(wǎng)格劃分規(guī)則

myPart.seedPart(size=2.0,deviationFactor=0.1,minSizeFactor=0.1)

#生成網(wǎng)格

myPart.generateMesh()5.3動態(tài)分析中的網(wǎng)格優(yōu)化在動態(tài)分析中，網(wǎng)格的質(zhì)量直接影響到分析的準確性和計算效率。優(yōu)化網(wǎng)格可以減少計算時間，同時保持分析的精度。ABAQUS提供了多種網(wǎng)格優(yōu)化工具，如自適應(yīng)網(wǎng)格細化和網(wǎng)格質(zhì)量檢查。5.3.1示例：動態(tài)分析中網(wǎng)格優(yōu)化假設(shè)我們正在分析一個受到?jīng)_擊載荷的結(jié)構(gòu)，為了提高計算效率，我們將使用ABAQUS的自適應(yīng)網(wǎng)格細化功能。步驟1：創(chuàng)建模型和幾何體#創(chuàng)建一個Part

myPart=myModel.Part(name='Structure',dimensionality=THREE_D,type=DEFORMABLE_BODY)

#創(chuàng)建幾何體

#此處省略創(chuàng)建具體幾何體的代碼，假設(shè)已經(jīng)創(chuàng)建完成步驟2：定義材料和截面#定義材料屬性

myModel.Material(name='Material-1')

myModel.materials['Material-1'].Elastic(table=((200e9,0.3),))

#定義截面

myPart.Section(name='Section-1',material='Material-1')

myPart.Set(name='Set-1',cells=myPart.cells)

myPart.SectionAssignment(region=myPart.sets['Set-1'],sectionName='Section-1',offset=0.0,offsetType=MIDDLE_SURFACE,offsetField='',thicknessAssignment=FROM_SECTION)步驟3：網(wǎng)格劃分和優(yōu)化#創(chuàng)建網(wǎng)格劃分規(guī)則

myPart.seedPart(size=5.0,deviationFactor=0.1,minSizeFactor=0.1)

#生成網(wǎng)格

myPart.generateMesh()

#設(shè)置自適應(yīng)網(wǎng)格細化

myModel.AdaptiveMeshControl(name='AdaptiveMeshControl-1',maxNumRefinementSteps=10,initialMeshSweeps=1,maxMeshSweeps=10,minMeshSweeps=1,meshSweepsBeforeRefinement=1,refinementFrequency=1,refineAtStart=YES,refineAtEnd=YES,refineAtFailure=YES,refineAtRestart=YES,refineAtRestartFailure=YES,refineAtRestartEnd=YES,refineAtRestartStart=YES,refineAtRestartFrequency=1,refineAtRestartSweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequency=1,refineAtRestartEndFrequency=1,refineAtRestartStartFrequency=1,refineAtRestartFrequencyFrequency=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestartStartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFrequencyFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureSweeps=1,refineAtRestartEndSweeps=1,refineAtRestartStartSweeps=1,refineAtRestartFrequencySweeps=1,refineAtRestartFailureFrequencySweeps=1,refineAtRestartEndFrequencySweeps=1,refineAtRestart

#后處理與結(jié)果分析

##網(wǎng)格劃分對仿真結(jié)果的影響

在結(jié)構(gòu)力學仿真中，網(wǎng)格劃分的質(zhì)量直接影響到仿真結(jié)果的準確性和可靠性。ABAQUS提供了多種網(wǎng)格劃分技術(shù)，包括自動網(wǎng)格劃分、手動網(wǎng)格劃分以及自適應(yīng)網(wǎng)格劃分，每種技術(shù)都有其適用場景和優(yōu)缺點。

###自動網(wǎng)格劃分

自動網(wǎng)格劃分是ABAQUS中最常用的網(wǎng)格生成方法，它基于模型的幾何特征和用戶設(shè)定的網(wǎng)格尺寸參數(shù)自動創(chuàng)建網(wǎng)格。例如，對于一個簡單的立方體模型，可以使用以下命令進行自動網(wǎng)格劃分：

```python

#ABAQUS自動網(wǎng)格劃分示例

fromabaqusimport*

fromabaqusConstantsimport*

fromcaeModulesimport*

frompartimport*

frommeshimport*

#創(chuàng)建一個立方體Part

myPart=mdb.models['Model-1'].Part(name='Cube',dimensionality=THREE_D,type=DEFORMABLE_BODY)

myPart.BaseSolidExtrude(sketch=mdb.models['Model-1'].ConstrainedSketch(name='__profile__',sheetSize=100.0),depth=100.0)

myPart.Sketch(name='__profile__',sheetSize=100.0)

myPart.SketchCircle(sketch=mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__'],center=(0.0,0.0),radius=50.0)

myPart.SolidExtrude(sketchPlane=mdb.models['Model-1'].parts['Cube'].faces[1],sketchUpEdge=mdb.models['Model-1'].parts['Cube'].edges[1],sketchPlaneSide=SIDE1,sketchOrientation=RIGHT,sketch=mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__'],depth=100.0)

#自動網(wǎng)格劃分

myPart.setMeshControls(regions=myPart.cells,technique=STRUCTURED)

myPart.seedPart(size=10,deviationFactor=0.1,minSizeFactor=0.1)

myPart.generateMesh()5.3.2手動網(wǎng)格劃分手動網(wǎng)格劃分允許用戶對模型的特定區(qū)域進行更精細的控制，以適應(yīng)局部應(yīng)力集中或變形復(fù)雜區(qū)域的需要。例如，對于模型中的一個圓孔，可以使用以下命令進行手動網(wǎng)格劃分：#ABAQUS手動網(wǎng)格劃分示例

#創(chuàng)建圓孔

myPart=mdb.models['Model-1'].parts['Cube']

myPart.DatumCylinderByCenterPerpendicularToPlane(center=(0.0,0.0,50.0),axis1=(0.0,0.0,1.0),radius=10.0,depth=100.0)

#手動網(wǎng)格劃分

myPart.setElementType(regions=myPart.cells,elemTypes=(ElemType(elemCode=C3D8R,elemLibrary=STANDARD),))

myPart.seedEdgeBySize(edges=myPart.edges.findAt(((0.0,0.0,50.0),)),size=2,constraint=FINER)

myPart.g