统一的有限元分析软件ABAQUS

美国 ABAQUS 软件公司成立于 1978 年，总部位于美国罗德岛博塔市，专门从事非线性有限元力学分析软件 ABAQUS 的开发与维护。公司总部雇员两百余人，其中近 90 余人具有工程或计算机博士学位，近 60 人具有硕士学位，被公认为世界上最大且最优秀的固体力学研究团体。

ABAQUS 软件已被全球工业界广泛接受，并拥有世界最大的非线性力学用户群。ABAQUS 软件以其强大的非线性分析功能以及解决复杂和深入的科学问题的能力，在结构工程领域得到广泛认可，除普通工业用户外，也在以高等院校、科研院所等为代表的高端用户中得到广泛称誉。 研究水平的提高引发了用户对高水平分析工具需求的加强， 作为满足这种高端需求的有力工具，ABAQUS 软件在各行业用户群中所占据的地位也越来越突出。ABAQUS 软件用户通常对产品和服务要求都是很苛刻的。ABAQUS 是一个推崇技术的公司，它始终走在结构力学研究和软件化领域的前沿，它良好的品质和服务得到业界的广泛认可， 这也是占其用户很大比重的租赁用户一年又一年往复租用它的原因。

数字化建设的重要前提，就是仿真平台的建设。如果各种仿真工作可以在统一的平台下完成，将大大推进数字化的进程。ABAQUS 软件覆盖线性静力学和动力学、非线性静力学和动力学、机构运动等广泛的分析功能。ABAQUS 软件不但具有一般的静动强度分析功能和结构动力学分析功能，而且还具有流固耦合和气弹分析接口。在非线性静力/动力、接触、断裂破坏、各种非线性材料包括复合材料、以及各种复杂的组合高度非线性问题的求解方面都具有良好的解决方案。这些技术完全集成于 ABAQUS 软件，形成了完整的数字样机仿真环境。它可以将多种分析类型集成在单一的分析平台，实现统一有限元分析的目标。下图为 ABAQUS 实现统一有限元分析的实例：
ABAQUS 作为航空航天工业中 CAE 分析软件的先驱，在静动强度分析和结构动力学分析方面，尤其在结构高度非线性分析、接触分析、大应变/有限转动动能分析等方面，一直在商业软件中处于领先地位。 另外， ABAQUS 强大的前后处理模块与 ABAQUS 的求解器无缝结合，使复杂问题的分析计算变得快捷方便。

ABAQUS  包含以下主要模块：
。 ABAQUS/CAE——基于 ABAQUS 的前后处理工具
。 ABAQUS For CATIA V5——基于 CATIA V5 的前后处理工具
。 ABAQUS/Standard——隐式非线性分析求解器
。 ABAQUS/Explicit——显式非线性分析求解器
。 ABAQUS/Fe-safe——疲劳分析模块

人机交互界面
ABAQUS/CAE 是 ABAQUS 公司新近开发的软件运行平台，他汲取了同类软件和CAD 软件的优点， 同时与 ABAQUS 求解器软件紧密结合。与其他有限元软件的界面程序比，ABAQUS/CAE 具有以下的特点：
1、采用流行的大多数 CAD 软件建模方式，通过布尔运算、拖拉、旋转、拷贝、镜射、倒角等多种手段， 可以建立起真实地反映工程结构的复杂几何模型。 另外它还是可视化视窗系统，具有良好的人机交互特性。
2、ABAQUS 还提供了与 CAD 软件专用的数据接口，能实现与 CAD 软件的无缝几何模型传递。 这些 CAD 软件有 CATIA、 UG、 Pro/E、 IDEAS， Solidwork、 Solid edge、 Inventor、MDT 等等。ABAQUS 还可以读取如下格式的图形标准文件：SAT、STEP、ParaSolid、IGES、DXF 等等。
3、采用了参数化建模方法， 为实际工程结构的参数设计与优化， 结构修改提供了有力工具。
4、强大的模型管理和载荷管理手段， 为多任务、 多工况实际工程问题的建模和仿真提供了方便。
5、鉴于接触问题在实际工程中的普遍性， 单独设置了 Interaction 模块， 可以精确地
6、模拟实际工程中存在的多种接触和连接问题，并可以进行从零件级到系统级的分析。
7、具有很强的开放性， 可以结合 Python 语言方便的定制用户化界面， 方便用户操作。

求解器性能：
ABAQUS 软件在求解非线性问题时具有非常明显的优势。其非线性涵盖材料非线性、几何非线性和接触非线性等多个方面。
ABAQUS/Standard 是一个通用分析模块，它能够求解广泛的线性和非线性问题，包括结构的静态、动态、热和电响应等。对于通常同时发生作用的几何、材料和接触非线性采用自动控制技术处理。ABAQUS 拥有 CAE 工业领域最为广泛的材料模型，它可以模拟绝大部分工程材料的线性和非线性行为， 而且任何一种材料都可以和任何一种单元或复合材料层一起用于任何合适的分析类型。
ABAQUS/Explicit 是显示积分求解器。该模块适合于分析如冲击和爆炸这样短暂、瞬时的动态事件， 对高度非线性问题也非常有效， 包括模拟加工成形过程中改变接触条件的问题。
以上两种分析模块输入和输出格式是相同的。
ABAQUS/Standard(通用程序)和 ABAQUS/Explicit(显式积分)同为 ABAQUS 公司的产品，它们之间的数据传递非常方便，可以很容易地考虑预紧力等静力和动力相结合的计算情况。ABAQUS 软件的求解器是智能化的求解器，可以解决其它软件不收敛的非线性问题。对于其它软件也收敛的非线性问题，ABAQUS 软件的计算收敛速度较快，并更加容易操作和使用

综合起来，ABAQUS 软件具有：
1、 比其他通用有限元软件更多的单元种类，单元种类达 580 余种，提供了更多的选择余地，并更能深入反映细微的结构现象和现象间的差别。除常规结构外，可以方便地模拟管道、接头以及纤维加强结构等实际结构的力学行为。
2、 更多的材料模型，包括材料的本构关系和失效准则等，仅橡胶材料模型就达 16 种。除常规的金属弹塑性材料外，还可以有效地模拟高分子材料、复合材料、土体、岩石和高温蠕变材料等特殊材料。 ABAQUS 还提供灵活强大的用户自定义接口， 用户可以使用 Fortran 语言来开发自己的材料模型。
3、 更多的接触和连接类型，可以是硬接触或软接触，也可以是 Hertz 接触（小滑动接触）或有限滑动接触，还可以双面接触或自接触。接触面还可以考虑复杂的摩擦和阻尼的情况。上述选择提供了方便地模拟密封，挤压，铰连接等工程实际结构的手段。
4、 ABAQUS 的疲劳和断裂分析功能， 概括了多种断裂失效准则， 对分析断裂力学和裂纹扩展问题非常有效。
5、 隐式和显式求解器无缝集成，同为 ABAQUS 公司的产品，单元类型和命名一致，用户可以很方面的进行两种求解方法的转化和联合运算


ABAQUS 软件的强大的静力和动力非线性分析功能决定了 ABAQUS 软件非常适合于应用到航空航天领域，可以将飞行器作为一个大系统，进行系统级的分析。