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Abaqus:Abaqus非线性静力分析教程.Tex.header.docx
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Abaqus:Abaqus 非线性静力分析教程
1 Abaqus 非线性静力分析简介
1.1 非线性静力分析的基本概念
非线性静力分析是结构工程分析中的一种高级方法,它考虑了材料、几何
和边界条件的非线性效应。在传统的线性静力分析中,应力与应变、力与位移
之间的关系被认为是线性的,但在实际工程问题中,这种假设往往不成立。例
如,当材料达到屈服点后,其应力-应变关系不再是线性的;大变形或大位移情
况下,结构的几何形状变化显著,不能忽略其对分析结果的影响;复杂的加载
路径或接触条件也会导致非线性行为。
1.1.1 材料非线性
材料非线性主要体现在材料的应力-应变关系上,如塑性、蠕变、超弹性等。
在 Abaqus 中,可以通过定义材料属性来实现材料非线性,例如使用*ELASTIC 和
*PLASTIC 关键字来定义弹塑性材料。
1.1.2 几何非线性
几何非线性考虑了结构变形对分析结果的影响,尤其是在大变形情况下。
Abaqus 通过使用*GEOMETRY 关键字来激活几何非线性分析。
1.1.3 边界条件和加载非线性
边界条件和加载非线性通常涉及接触、摩擦、预紧力等复杂条件。在
Abaqus 中,通过定义接触对(*CONTACT PAIR)和加载步骤(*STEP)来处理这类非线
性问题。
1.2 Abaqus 中非线性静力分析的应用范围
Abaqus 的非线性静力分析广泛应用于各种工程领域,包括但不限于:
� 复合材料分析:复合材料的层间效应、损伤累积和失效模式分析。
� 金属成型:如冲压、锻造等过程中的材料流动和变形分析。
� 结构优化:在非线性约束下寻找结构的最佳设计。
� 生物医学工程:人体组织的非线性力学行为分析。
� 土木工程:考虑土壤和结构相互作用的非线性静力分析。
1.2.1 示例:弹塑性材料的非线性静力分析
假设我们有一个简单的拉伸试样,材料为钢,其弹性模量为 200GPa,泊松
比为 0.3,屈服强度为 250MPa。我们将使用 Abaqus 进行非线性静力分析,以
2
观察材料的塑性变形。
1.2.1.1 输入文件示例
*Heading
** Job name: NonlinearStaticAnalysis Model name: Model-1
**
*Preprint, echo=NO, model=NO, history=NO, contact=NO
**
*Part, name=Sample
*Node
1, 0., 0., 0.
2, 100., 0., 0.
**
*Element, type=S4R
1, 1, 2
**
*Material, name=Steel
*Density
7.85e-09,
**
*Elastic
200e9, 0.3
**
*Plastic
250e6, 0.2
**
*Step, name=Step-1, nlgeom=YES
*Static
**
*Boundary
1, 1, 1, 0.
2, 2, 2, 100.
**
*Load
2, 2, 1000.
**
*Output, field
*NodeOutput
U
**
*ElementOutput
S
**
3
*End Step
**
*End Part
**
*Assembly, name=Assembly
**
*Instance, name=Sample-1, part=Sample
**
*Node
1, 0., 0., 0.
2, 100., 0., 0.
**
*Element, type=S4R
1, 1, 2
**
*End Instance
**
*Step, name=Step-1, nlgeom=YES
*Static
**
*Boundary
Sample-1.1, 1, 1, 0.
Sample-1.2, 2, 2, 100.
**
*Load
Sample-1.2, 2, 1000.
**
*Output, field
*NodeOutput
U
**
*ElementOutput
S
**
*End Step
**
*End Assembly
**
**
*Job, name=NonlinearStaticAnalysis, userSubroutine=, scratch=
**
**
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4
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