Abaqus 使用中的一些经验.(7)

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节么？如果是，感觉那个什么比例因子r的求解好像还是要用迭代法来搞定阿？ 我的理解是，首先你要知道分析的问题NDI,NSHR和NTENS的值，然后根据相应的值来编写UMAT，所以很多例子中都有一句判断： IF (NDI.NE.3) THEN WRITE(6,1)

1 FORMAT(//,30X,'***ERROR - THIS UMAT MAY ONLY BE USED FOR ', 1 'ELEMENTS WITH THREE DIRECT STRESS COMPONENTS') ENDIF

如果能统一，应该就可以去掉判断了，这取决于你的本构模型和相应的算法.

第一个问题就是1994的那本《塑性与建模》的“加载状态的确定》，照斑竹这么说那个r的确定是隐式本构积分算法了?那么大牛Tedbelyscle的那本非线性有限元书上的算法也是隐式算法？而且他的算法就是应力驱动算法？

第二个问题，不知道版主的本构是三维的，还是二维的?

ABAQUS对于平面应变和轴对称的处理，好像不是一般有限元书上讲的，对于平面应变，ABAQUS 还是按照3个正应力1个剪应力来做的，当然轴对称是4个应力分量（不过z方向变成了2方向，而不是三维问题中的3方向），个人认为对于轴对称不需作特殊处理，只需记住2方向的不同即可；但是平面应变问题，按照ABAQUS ，3方向是z方向，在这个方向上应变始终为0，那么在umat中怎么应力更新，得到非0的应力？在一般有限元书上，E,V都要作一下转换的（对于平面应变），在ABAQUS 中应该不用吧，就拿线弹性本构来讲！欢迎指教！ 斑竹说得那个判断，应该是去掉了平面应力问题！对于她，ABAQUS中才是2个正应力1个剪应力，不知道对否？在STANDARD 4.2 OUTPUT VARIABLE中竟然有这样一段 SPn

Minimum, intermediate, and maximum principal stresses (SP1

又仔细的看了看r的求解，觉得似乎应该是显式算法，因为r的方程并不含有任何n+1步的未知量，尽管是非线性方程得用迭代法求解。而隐式算法则是方程中含有任何n+1步的未知量，比如强加的塑性一致性条件f(σn+1,kn+1)=0.应变驱动的意思是已知应变增量Δε,更新n+1步的应力σ；而应力驱动的意思则是是已知应变增量Δσ,更新n+1步的应变ε.

我只做过平面应力和三维情况下的,没作过轴对称和平面应变情况. 平面应力下NDI=2, NSHR=1, NTENS=3.

平面应变下NDI=3, NSHR=1, NTENS=4. σz不是独立的，可以通过σz=v(σx+σy)来确定（不敢肯定）

我知道的elasoplastic本构都是ε＝Dσ，D(σ)是刚度矩阵。当然，你可以倒过来写成σ＝Cε。不明白你说的什么应力驱动，应变驱动是什么意思。至于应变软化，实现的方法很多，关键是如何确定是软化还是卸载。 终于明白隐式算法的精要了，多谢斑竹！ BTW：斑竹，在调试子程序时，有没有方便的方法？通过往。DAT写入一些变量，总觉得不方便？好像以前看到过，你与CAFE斑竹的讨论，但是着不找了！对于应变软化，确实容易与卸载相混合，实现应力驱动应该是不错方法，是不是还有其他好的方法？欢迎大家讨论

这个问题有点意思。我还真不懂什么叫“应力驱动的本构关系”。本来，对于一个函数而言，把那个作为自变量，那个作为应变量，好像是人为的。但实际情况恐怕要复杂得多。一般而言，材料的应力--应变关系不是一个简单函数，通常是分段函数，如果用应变作为自变量会带来很多方便，如理想的弹塑性材料，在屈服前是：应力=弹性系数*应变，屈服后：应力=常数。这种关系显然不能用应力来作为自变量。再拿具有应变软化的问题来分析，我不明白为什么就不能用应变作为自变量呢？假定一个简单的具有应变软化的材料本构关系可以分为二段函数：屈服前，应力随应变的增加而增加，屈服后，应力随应变的增加而减少。如果用应力作为自变量，就会带来一个问题，对应某个应力值，会有两个应变值(屈服前和屈服后)，这对求解问题很不方便。而用应变做为自变量就很方便，因为对应屈服应力点有一个唯一的屈服应变值，用这个屈服应变值来判断材料是否屈服不是很方便吗？ 另外，我对“本构关系ε＝C(σ):σ中的柔度矩阵C是当前应力σ的函数”的说法也不敢苟同，C不管是刚度矩阵还是柔度矩阵，它都应该是材料常数，它与应力的关系只是分段关系，也就是在不同的应力范围

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内取不同的常数(如屈服前和屈服后)。如果不是常数，那能用有限元来搞定吗？如上所述，对于这种本构关系，用应变作为自变量仍然是很方便的。对于一个复杂的本构关析，如果用应力作为自变量，那么，对应某个应力值，会有多个应变量，很不方便。以上只是我的一点随想，我的那点力学知识可能早就落伍了，还望牛人们不吝赐教。

Ron老哥，对于一般的非线性而言（如混凝土材料），柔度矩阵当然不会是常数，而所谓的分段线性显然只是其中的一种。你说的没错，采用应力作为自变量的本构关系的确存在着是否单值问题，但没有办法的时候，可以通过判断应变的取值范围来判断该取哪个值。更为麻烦的是，有时候似乎只能应力驱动，即已知已知应变增量Δσ而更新n+1步的应变ε，比如，一个弹性体中的裂缝引起的位移增加量εcr就是只能根据当前的应力来获取，即εcr=Ccr:σ中的Ccr是σ的函数，于是：ε=εe+εcr=(C0+Ccr):σ=C(σ):σ C(σ)也会是σ的函数。所以会比较麻烦

,如果能有办法转化为应变驱动就好了。

三十二、原创〗关于在Abaqus6.41中显示混凝土裂缝 [精华]

以前只用ansys，听说adina算混凝土比较准，决定改学adina，刚搜集了一些资料，又听说Abaqus更好，就把adina先放一边。装上6.41，熬了三个通宵看完了Getting started(不错不错，help比ansys的有水准多了)，做了两个例子，用的是smear crack model，发现死活找不到显示裂缝的选项(这个后处理有点偷工减料)。问了很多人都说不行。看到剑桥那个faq上说可以用patran作后处理，立马当了一个。

1、装abaqus，大概1G。照crack目录中的说明即可。（patran、abaqus和ansys的license都用flexlm管理，安装软件时眼花装错了license改错了都没关系，不需要卸载，更不需要格硬盘下即可）。 添加msc.exe的路径。设好环境变量，重启，即可用。 3、在abaqus的inp文件比如rc.inp中要加上 *EL FILE CRACK,

即为往rc.fil文件中写crack数据。 Abaqus command——>\。

4、启动patran(巨慢，每次打开对话框点ok之后要死15秒，是不是没装对？) (菜单)file——>new，\。工具栏出来了。

(菜单)preference——>analysis,(看右边)，\选\。

(工具栏)analysis，（看右边），\选\，\选\，\：\选\，\result file...\，\。模型倒进来了。

(工具栏)result,(可以看到两个框框，在上面那个框选中某个子步，下面那个框选中\orientation,??_component\，\。可看到裂缝云图。

是不是我遗漏了什么？其实有更简单的方法？听说有个叫hyperview的也能用于Abaqus后处理？我是新兵，请高手指教！

我也用Concrete smeared model计算混凝土开裂问题，知道abaqus不能显示裂缝。前处理的欠缺是abqus的最大缺陷。请问pjwseu老师，我现在也在做有关混凝土的非线性分析，用的是smear crack model。但每次计算时都中途退出，列出的原因是：负特征值太多，plasiticity/creep的算法不收敛。我不知道怎么样改，还请介绍一下在property模块中smear crack model的对话框中的混凝土的材料特性的填写要注意些什么？还有单元的选择以及初始荷载步的设置等。谢谢了。

这种裂缝显示方法也只能凑乎着看看，定性了解一下计算结果。 想合理显示裂缝表征的话还是针对自己的问题写点小程序吧，许多绘图软件是支持二次开发的。 pjwseu 楼主，我做的裂缝是先用 *INITIAL CONDITIONS, TYPE=CONTACT RIGTSURF,rightrock,BOLT1 粘在一起，

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，在flexlm中重新设一

2、装patran2003，软件加文档大约需要1.5G。照crack目录中的做法，另外注意license.dat的第二行最后要

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定义初始应力状态

*INITIAL CONDITIONS,TYPE=STRESS,GEOSTATIC rock,0,0, -1.909E6,-86.2,0.5 然后在STEP1中施加荷载，（重力） 在STEP2中，用DEBOND想裂开， 可是计算结果中显示，DEBOND不起作用 怎么也分不开，

我定义FRACTURE准则，应力很小为0，是想 让计算在第2步开始就分开，然后施加荷载 下面是我的定义：

*DEBOND,SLAVE=RIGTSURF,MASTER=rightrock,

TIME INCREMENT=.0000001,FREQUENCY=2,OUTPUT=BOTH 0.0 , 1.0 0.0000001, 0.0

*FRACTURE CRITERION,TYPE=CRITICAL STRESS,TOLERANCE=0.001, DISTANCE=0.1,SYMMETRY 0,0

我的问题出在哪里拉？

三十三、〖原创+转贴〗ABAQUS和DIANA关于混凝土本构模型的讨论(待续)

最近正在做一些钢筋混凝土的算例,有了些体会和感想,整好Simwe上有朋友提起,遂写出来与大家探讨.不对之处,还望请熟悉DIANA不要见笑并多多指教,谢谢 因Simwe好像最近只有注册后方能浏览???故在此贴出. zftj wrote:

由于钢筋的存在，通常混凝土开裂后，刚度不会马上失去，有一个软化的过程，通常国内叫拉伸强化(tension stiffening)。ABAQUS中有两个办法模拟这个过程，一是基于应变的，一个是基于位移的。 基于应变的例子如下： *Tension Stiffening 1., 0. 0., 0.002

其中数字意义可见keyword manual，有一点值得注意是，如何确定应变多少时候，强度完全丧失。个人觉得一个原则是，这个应变至少要小于混凝土中rebar的屈服应变，否则就不现实了（ASCE Structural Engineering 上一篇文章竟然把这个值设成 0.1）。值得注意的是，这个值设小的话，分析很难收敛。基于位移的方法，实际上是一个断裂释放的能量的概念。在abaqus中只有线性软化的模型。在diana中软化模型就多了，好几种。通过释放能量的值，很容易算出critical length。用这个critical length去除单元的特征长度，就可以得到critical strain了。但是如果确定这个能量？ABAQUS中只给了个通常的值。在DIANA manual (http://eng.snu.ac.kr/down/on-line-documents/diana/) Material library中的17.2.8 Basic Material Parameters via Code Regulations 介绍了欧洲规范提供的计算断裂释放能量的方法，值得参考。

最近我也在研究这个问题.实际上，*Tension Stiffening对于素混凝土结构也是存在的,只是其影响不如钢筋混凝土结构这麽大和这麽明显.通过对Data Line插值,ABAQUS实际上可以引入任何形式的Tension Stiffening.正如你所说,在Diana中,critical strain的确定与抗拉断裂能Gf有关.然而,Gf如何获得是个问题,钢筋混凝土和混凝土的Gf是不一样的,而且,一旦确定了抗拉断裂能Gf,在ABAQUS中同样可以确定critical strain的大小,其方法和DIANA中是完全一致的.事实上,这种方法都源于Hillerberg 1976年那篇著名的文章,Crisfield也对此问题进行了详细的研究.在ABAQUS中提供了三种混凝土本构模型, 其中Smeared crack model能够同时模拟混凝土受拉和受压控制的混凝土结构, 而Cracking model则不考虑混凝土的受压非线性, damaged plasticity的用途较广,但参

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数较多. Diana中提供的混凝土本构模型相对较多,毕竟这是它的看家本领.它的Multi-directional fixed crack和ABAQUS中的Smeared crack model和Cracking model基本类似,只是在受拉方面提供了更多的Tension Stiffening选项,同样,在受压方面,则提供了不考虑非线性,理想屈服,Von-Mises塑性,Mohr-Column塑性和Drucker-Prager塑性等,而ABAQUS的Smeared crack model则只提供了Mohr-Column塑性,但是众所周知,对于混凝土受压而言,一般也只适合采用Mohr-Column塑性(Drucker-Prager是Mohr-Column的光滑近似),因此,在此模型上,二者基本上是等同的,当然,可能Diana的收敛性可能会稍好一些,目前还在继续考察中.

另外,Diana中还提供了所谓的Total strain based crack model,包括Rotating,Fixed, Nonorthgoner等,这些实际上都是所谓的非线性弹性模型,目前似乎还无法像ABAQUS中的damaged plasticity哪样能够考虑卸载以后的不可恢复变形, 尤其是Rotating模型实际上就是加拿大多伦多大学的Vecchio提出的MCFT模型,我曾对此模型做过相当长一段时间的关注.总体来说,DIANA中的混凝土模型选项较多,而ABAQUS中的混凝土模型则比较注重其适用性.我曾经计算过一个钢筋混凝土简支梁的算例,在同样的参数取值下,二者的计算结果是非常接近的.然而,除了采用Total strain based crack model的模型由于不涉及到塑性求解其收敛性是可以保证的,似乎DIANA中Smeared crack model的数值收敛性较ABAQUS稍好,ABAQUS计算经常会出现所谓的Plasticity/Creep算法不收敛的警告导致计算不收敛,其具体原因是由于参数取值不合理还是算法的问题,目前还需要进一步确认.另外,二者都可通过User Subroutine对混凝土的本构模型进行方便的扩充,其过程也是类似的,似乎只是变量名称不同而已??

三十四、ABAQUS中的初始地应力能否从外部文件输入[续]

我看ABAQUS的帮助里，初始地应力好像是通过给定两点的高程，及相应的z方向应力值、水平方向应力系数来计算单元集的初始地应力，这样对于地面不是水平的怎么办？能不能通过外部文件给单元赋初始地应力

可以试着*initial conditions,type=stress（即不用geostatic参数）每个单元所有的应力分量值。不过我们以前处理地面非水平的时候都是先用有限元计算一次

ABAQUS 应 力 是 各 GAUSS 点 的 ， 如 何 得 到 各 结 点 的 应 力 值 ? 可能用插值的方法得到吧？参考一下手册。 后处理有输出结点应力应变,仔细看一下就找到了 三十五、ABAQUS中加钢筋的问题

我想在一个槽型的混凝土截面梁中加入钢筋。在关于定义rebar的帮助中讲solid的构件中可以加入单根的钢筋，要用到rebar option，但这个rebar option我不知道在哪里能找到。哪位高手指点一下吧。或者怎样用其它的方法加单根的钢筋？ 呵呵，你可以使用truss单元定义一根钢筋，然后使用embedded element 放入solid单元中

The preferred method for defining rebar in solids is to embed reinforced surface or membrane elements in “host” solid elements using the *EMBEDDED ELEMENT option. This section describes an alternative method of defining rebar in shell, membrane, and continuum elements as an element property using the *REBAR option. This method is more cumbersome than the method described in “Defining reinforcement,” Section 2.2.3, and does not allow visualization of the rebar and rebar results in ABAQUS /CAE。

这是用户手册的建议做法，也说要用embed，我想定义成truss可能会简单一些，你平时都是这样作的吗？这个方法很有效，不知精度如何。我马上试一下。谢谢了！

三十六、讨论：岩土中锚杆的做法

有几天没上来了。这些天一直在尝试做岩土中的锚杆，包括系统锚杆和预应力锚杆。系统锚杆还好说，可直接在模型里用杆单元做，而且embedded就行。而且本人感觉结果还差强人意。可预应力就不好做了，我试过也用杆单元，然后在一端（自由端）加预应力，但这样得出的结果总不令人满意。希望大家能互相讨论一下。 是否要利用接触方法来解决预应力锚杆与周围土体的作用

我觉得用摩擦接触可以吧。我准备用abaqus模拟土钉边坡，跟这个类似，不过模型还没建好，刚开始，过来学习一下！ 三十七、怎样对一个PART的不同部分赋予材料属性？ 最近搞细观应力分析，突然发现一个问题：

我在PART里建了一个二维的正方形，并将其PARTITION成两个相等的部分，那么怎样将这两个部分赋予不同的弹性模量和泊松比。请高人回答！！

建立两个材料属性和相应的截面属性不行么？

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建立SET应该可以!

对两个部分建立两个set,分别赋予不同的材料属性，小弟试过，可以

对于tolly8210的问题，如果你的几何体是在cae中建立的，言外之意就是你的mesh是abaqus的native mesh的话，那么就不能直接选取单元建立set，你只好partition出你要看的内部的那部分。或者将你的mesh变成orphan mesh，具体做法就是在mesh module中生成meshed part，这样通过display group功能你就可以选择内部的单元了。这里同时也请大家注意这几个词在abaqus中的含义：meshed part, orphan mesh, native part，具体查证请大家在cae manual中搜索以上关键词。分清楚这些的意义在于abaqus对native part和orphan mesh的处理是不同的。

IMPORT你的.INP文件AAA.INP后，用DISPLAY的功能显示你所关心的部分，定义SET，导出.INP，生成BBB.INP将定义的SET拷到AAA.INP中。

用parition就可以实现的在cae里面就可以实现的我做过这个的 偶的做法是，

建好模型后，（可以不赋予材料）导出.INP文件，再用IMPORT->MODEL的办法，引入后，将不同材料的单元设置成不同的SET，再将.INP文件导出来，手动修改.INP，对其赋予不同的材料。实践表明，很有效。可能过程有点麻烦，但用此法偶已成功解决建立无界元的问题。

三十八、关于CAE建模的3个问题： [精华]

1. 是不是有一些功能CAE真的实现不了，只能在input里更改？例如接触分析里的*clearance; smooth.

2. 我想计算一条完整的柱的荷载-变形曲线，想前面加荷载，下降段加位移，是否一定要在加荷载迭代不过去的时候被迫中断后，再restart一下,用很小的位移步继续分析？——怎样有效地计算承载力？

3.可否建立节点的set?为什么set的时候直接默认了是geometry,以至于我无法选上节点，建立节点集合？？ 请多多指教！ 一点浅见：

cae确实只能实现有限的功能，这些功能限制可以在手册里查到（表格形式给出）。载荷可以以力或者位移方式给出，在step里根据计算过程一步步加载。位移加载节约资源，比较容易收敛。承载力可以用求\force\的方法， 在output requirement 里选上这个选项即可，reaction force 可能以node force 给出，只需要将某个面上所有节点反力加起来，就是该面的反作用力。abaqus/cae里的后处理，可以实现将你所想要的node set 任意编辑选出，组成显示。这时候，如果你想将挑选出的node set 编组，到input 文件里添上一句指令，node set， followed with 相应的nodes 编号就可以了。 “cae确实只能实现有限的功能，这些功能限制可以在手册里查到（表格形式给出）。 ”找了好久没找到，能告知具体位置么？检索词也成！！

Abaqus/cae user's manual (electronic file) \

求教各位大侠，用CAE如何实现梁对板的偏移来模拟那种带加劲肋的板？同样的问题，用REBAR可以实现么？还有，要施加预应力，ABAQUS如何实现的？总之，两个问题“如何较简单的描述带加劲肋的板？”\如何施加预应力？“恳请诸位大侠拔刀相助！！！小弟先行谢过 三十九、混凝土材料特性

本人最近在做有关混凝土的非线性分析，但不知道混凝土材料特性在ABAQUS6.4版的CAE中如何输入？如有哪位高人知道，还望告知，最好能给我一个这方面的例子。不甚感激。

学abaqus最好脱离CAE.中肯的建议.具体混凝土在CAE里如何设定,没试过,但应该可以的.

ABAQUS提供了三种混凝土材料本构模型，详细见ABAQUS Analysis User's Manual 11.5 Concrete 相关描述，CAE中均可直接操作。至于和钢筋一起建模，在CAE中使用要用Embeded Elements(ABAQUS Analysis User's Manual 20.4 Embedded elements“Embedded elements,” Section 20.4.1). Example Manual和Benchmark Manual中有相关例题,自己看吧.在INP中则参考*Rebar和*Rebar Layer 四十、两个part之间的粘结

我正在做钢筋混凝土的分析，混凝土part划分为实体单元，钢筋part划分为truss单元（rebar太麻烦了），通过instance translate and rotate把钢筋part instance放在混凝土part instance里，可是mesh后为什么钢筋和混凝土没有接到一起，或者还需要什么操作把它们接在一起？印象中其他有限元软件如ansys、adina等只需要两个节点坐标一样就可以了？或者两种不同类型单元的粘结需要其他操作？请指教，谢谢！

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