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软件天地丨功能强大的工程模拟有限元软件—ABAQUS

2018-07-25

随着现代科学技术的发展,人们正在不断建造更为快速的交通工具、更大规模的建筑物、更大跨度的桥梁、更大功率的发电机组和更为精密的机械设备。在这些机械、电子、能源、建筑等诸多领域中,应用数值模拟已经成为了很多项目中必不可少的技术支持。同时,随着工程计算、力学计算、工程管理学特别是信息技术飞速发展,数值模拟技术也日趋成熟。

有限元软件作为在固体力学、结构力学等领域应用广泛的一种计算工具,自20世纪中期以来,它就以自身独有的优势占领市场,在工程领域中得到广泛的应用。今天要讲的有限元软件是深圳超算已经部署使用的ABAQUS软件。在计算机技术和数值分析方法支持下发展起来的ABAQUS软件,为很多复杂的工程分析计算提供了有效的解决方案,以多物理场耦合分析功能成为了有限元软件的应用主流。

当然,ABAQUS软件能够成为工程领域中的“大咖”,它肯定有自己的特点和优势:

1.ABAQUS功能强大,在工程模拟应用中解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。

2.ABAQUS作为通用的模拟工具,除了能解决大量结构(应力/位移)问题,还可以模拟其他工程领域的许多问题,例如热电耦合分析、岩土力学分析(流体渗透/应力耦合分析)声学分析、质量扩散及压电介质分析。

3.ABAQUS包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库,并拥有各种类型的材料模型库,可以模拟典型工程材料的性能,包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料。

ABAQUS包含三个求解器-ABAQUS/STANDARDABAQUS/EXPLICITABAQUS/CFDABAQUS还包含一个全面支持求解器的图形界面,即人机交互前后处理模块-ABAQUS/CAEABAQUS对某些特殊问题还提供了专用模块来加以解决。

ABAQUS/CAE—有限元前后处理

能够由各种流行的CAD系统导入几何体,其独有的基于特征的、参数化建模方法可以使用户更高效地创建高质量的模型。

全面支持ABAQUS的统一有限元和多物理场耦合分析、后处理和可视化功能,即使对最大规模的ABAQUS模型及分析结果也可以高速、高质量地进行绘图。

实际的分析过程中,几何体和网格体往往共同存在于模型中,在ABAQUS/CAE中,接触、载荷以及边界条件能够施加在几何体上或者直接施加在单元的节点、边或面上。这种允许几何体与网格体混合使用的建模环境,为用户分析特定问题提供了最佳的灵活性。

ABAQUS/STANDARD—通用分析模块

ABAQUS/STANDARD为工程师和分析专家提供强有力的工具来解决许多工程问题:从线性静态、动态分析到复杂的非线性耦合物理场分析。结合使用ABAQUS/STANDARDABAQUS/EXPLICIT,利用两者的隐式和显式求解技术,可以让更多实际问题获得求解。

ABAQUS/STANDARD提供并行的稀疏矩阵求解器。该求解器对各种大规模计算问题都能十分可靠地快速求解。不仅如此,ABAQUS/STANDARD还包含许多新颖的求解技巧来提高求解速度。

ABAQUS/EXPLICIT—显式积分求解模块

ABAQUS/EXPLICIT适用于求解复杂非线性动力学问题和准静态问题,尤其是模拟冲击过程和各种不连续事件。ABAQUS/EXPLICIT支持应力/位移分析,以及完全耦合的瞬态温度-位移分析、声固耦合分析。

ABAQUS/EXPLICITABAQUS/STANDARD有机的结合,使求解能力更加强大和灵活。任意的拉格朗日—欧拉(ALE)自适应网格功能可以有效地模拟大变形非线性问题,例如金属成形。

ABAQUS/EXPLICIT支持自动处理接触问题边界条件,支持多部件之间复杂的接触和相互作用的仿真分析。同时支持质量缩放和重启动功能,使ABAQUS/EXPLICIT能够灵活处理各种复杂问题。

ABAQUS/CFD—计算流体动力学求解器

是基于混合间断有限元法/有限体积法(FVM)和有限元单元法(FEM),可以解决与层流和湍流相关的流体力学问题,如:

时间相关的流固耦合问题

不可压缩气动力学

生物流体力学

自然对流

电子产品散热

热交换器、排气歧管等等

ABAQUS的系统级分析的特点相对于其他的分析软件来说是独一无二的。深圳超算将紧抓ABAQUS优秀的分析能力和模拟复杂系统的可靠性,让它能够在高科技产品研究中发挥它最大的作用。