超限建筑结构有限元分析讲座Abaqus

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1、 Abaqus Abaqus 在土木行业的应用在土木行业的应用发展和展望公司简介SIMULIA公司公司(原原Abaqus 公司)成立于 1978年,目前全球近900名员工,100%专注于有限元分析领域.世界上最大和最强的结构力学团体专注于非线性有限元技术400 多人的专业研发队伍300 多人的技术支持工程师队伍全球6大研发中心，28个办事处和9个代表处,业务分布38%美洲36%欧洲26%亚洲业务迅速稳定增长，多年保持两位数增长率的公司.01 02 03 04 05 06 07 17%18%2005年5月Abaqus加入DS集团 公司:Dassault Systemes 品牌:SIMULIA 产

2、品:Abaqus V6.9+SLM+Isight+FIPER等 SIMULIA将继续快速的增长步伐将继续快速的增长步伐 开展3方面的产品研发工作 Unified FEA 统一的有限元 Multiphysics 多物理场分析 SLM 仿真生命周期管理公司简介Dassault Systmes in the world One Company,First Class Brands as of December 07DASSAULT SYSTEMES SA(France)DS of America(CA)DS JapanSOLIDWORKS HQ(MA)DELMIA HQ(MI)DDS(France)

3、ENOVIA HQ(NC)ENOVIA VPLMDS ChinaDELMIA(Germany)DS Provence(France)ENOVIA/SMARTEAM(Isral)DELMIA Safework(Canada)DS Inc.(Canada)SolidWorks SRAC(CA)DELMIA Bangalore(India)SPATIAL HQ(CO)DS Russia(Russia)DELMIA Automation(France)Transacts PLM(Europe)DS Korea SIMULIA HQ(RI)DS AG(Germany)DS Ltd(UK)Rand NAV

4、irtools(France)CATIA3D PLM Software(joint venture)ENOVIA/MATRIXONE(MA)Dynasim07年收入：$16亿美元全球7000多名员工25%PLM 市场份额（No.1）注重R&D在美国纳斯达克和巴黎两地股票市场上市Abaqus 的主要行业用户1996Lockheed Martin JSFBoeing 777Airbus Manufacturing航空航天GM PowertrainHonda-TransmissionBMW-Durability汽车Paccar-TrucksCaterpillar MachineryRR Aero E

5、ngines重工业Newport News KAPL/Bettis/BPMIElectric Boat船舶Baxter-EquipmentJ&J StentsMedtronic-Pacemakers医疗Principia-spainArup-U.K.T.Y.Lin-Bridge土木Corus Roll-PassDupont-CompositesKobe Steel-Metals材料加工P&G PackagingKao HygieneXerox-Copiers耐用品Sumitomo AutoCooper AutoGoodyear-Aircraft轮胎Alstom TurbinesBritish

6、Energy NuclearIHI Turbines能源电力ExxonMobil-ConnectorsShell ReservoirsTechnip-Coflex-Risers石油石化Motorola Drop TestFujitsu-ComputersIntel Chip Integrity电子Abaqus软件公司北京代表处软件公司北京代表处 20022002年正式成立，在此之前所有的技术服务由清华大年正式成立，在此之前所有的技术服务由清华大学力学系暨清华大学高级有限元服务中心提供学力学系暨清华大学高级有限元服务中心提供北京、上海北京、上海2 2个代表处，成都、广州个代表处，成都、广州2 2

7、个办事处个办事处目前的中国用户：目前的中国用户：300多个大学用户，包括：多个大学用户，包括：清华、北航、哈工大、西工大、中科大、上交大以及应用广泛的工业和研究单位用户以及应用广泛的工业和研究单位用户中国建研院、上海现代设计院、上海市政院、广东省建筑设计院、广州市政设计院、中国建筑标准院、铁路科学院、北京水科院、武汉长科院、核二院建筑所、中科院武汉岩土所、上海市基础工程公司、杭州联合工程公司、ArupAbaqus 中国各模块之间的关系：第一版第一版CAECAEA look back to 1999中文界面中文界面9 前后处理二次开发二次开发二次开发天津新华大厦天津新华大厦 PKPM Abaqu

8、s11=+二次开发二次开发很多结果需要大量的数据处理很多结果需要大量的数据处理120102030400#FloorFloor Drift/mDrift X01020304000.01#FloorFloor Drift AngleDrift Angle X-900001000011000001020-1-0.500.501020二次开发Abaqus用户实例用户实例 中国建筑科学研究院中国建筑科学研究院建筑行业规范后处理建筑行业规范后处理Current and Future Trends in Realistic Simulation Technology二次开发二次开发二次开发能力强二次开发能力

9、强Python 特点简单易学免费、开源高层语言可移植性丰富的库面向对象可扩展性编程领域的占有率一直处于稳步上升之中，排名第六。Google 也大量使用Python。在Nokia智能手机所采用的Symbian操作系统上，大量采用Python语言Abaqus 二次开发优势二次开发优势14Current and Future Trends in Realistic Simulation Technology二次开发二次开发提供一个新的模块提供一个新的模块“Really Simple GUI”用来交互的创用来交互的创建用户界面建用户界面不要任何界面编程技巧15Abaqus 二次开发优势二次开发优势Cu

10、rrent and Future Trends in Realistic Simulation Technology二次开发二次开发PDE编译器编译器可对针对可对针对Abaqus特有类进特有类进行调试行调试Abaqus PDE特征：特征：支持三种Abaqus类，Abaqus界面类，Abaqus内核类，python基础类按步编译断点设置关键字高亮显示监控窗口和AbaqusCAE界面互联Abaqus 二次开发优势二次开发优势16Abaqus 内核断点设置监控窗口p按行编译高亮显示 重要新功能直接读入直接读入cdb文件文件18ModelFeaturesAbaqus/StandardAbaqus/Ex

11、plicitMohr Coulomb Open surface model,suitable for sand as well as claysYesYesExtended Drucker-Prager modelsOpen surface model,suitable for sand as well as claysYesYesModified Drucker-Prager/Cap modelClosed surface model with a cap,exhibits hardening due to pressureYesYes Critical state(clay)plastic

12、ity modelBased on the critical state concept,suitable for sands or materials without cohesionYesYesJointed material modelThree independent material behaviors along the planes of joints plus one bulk material behaviorYesNoSoil PlasticityTension Cutoff:SummaryWhat is lacking?Mohr-Coulomb plasticity(so

13、il model)has a single failure surfaceAllows soil to sustain much more tension than admissibleWhat is provided?A tension cutoff stress that can be adjusted by the user to carry minimal stress in tensionFeaturesImplemented via Rankine surfaceFlow potential is non-associative but closely follows the Ra

14、nkine surfaceMulti-surface plasticity implementationAvailable in STD and XPLImport is supportedCAE New Data Sheet For Tension CutoffOptional sheet for specifying cut-off stress(in tension)*TENSION CUT-OFFNew check box:Tension Cut-off Two data columns:1.Tension Cut-off Stress2.Tensile Plastic StrainI

15、mport of Concrete Damaged PlasticityStdXpl import of Concrete Damaged Plasticity now supportedExample:Seismic analysis of concrete gravity damDamage state at end of seismic analysis in Abaqus/ExplicitDamage state after Explicit to Standard importXFEMThe extended finite element method(XFEM)allows you

16、 to model discontinuities,such as cracks,along an arbitrary,solution-dependent path.Introduced in 6.9 propagating cracks(traction separation cohesive behavior.)In 6.9EF Stationary cracks(contour integral for an arbitrary mesh.)Support for C3D4 and C3D8.Significantly easier to use compared to traditi

17、onal focused mesh approaches mesh does not have to conform to crack geometry.6.96.9EFSupport for implicit dynamicsNew fracture initiation criteriaLinear Elastic Fracture Mechanics(LEFM)approach for crack propagationElement loop parallelXFEMA dynamic impact analysis can be followed by a static analys

18、isXFEM地应力平衡地应力平衡Number ofElementsElementTypesNumber ofDOFsMaterials27,550C3D8C3D8P93,690*ELASTIC Gravity load in negative z-direction地应力平衡地应力平衡Abaqus 6.9-EFAbaqus 6-10 Stress develops in buried pipeline as iceberg scours sea floorIce ScourResidual stress in pipelineIce ScourIce ScourFar-field influe

19、nce on pipelineIce ScourFully developed gougeIce ScourFinal gouge configurationand pipeline exposureSand Berm FormationFormation of a trench due to a moving pipePipe diameter:0.4 mDrucker-Prager model for sandSand Berm FormationFormation of a trench due to a moving pipePipe diameter:0.4 mDrucker-Pra

20、ger model for sandDiggingDigging using a backhoeSoil(Eulerian)Backhoe(Lagrangian)节点分析复杂节点复杂节点沈阳新世界大厦沈阳新世界大厦 球形铰支座球形铰支座39Structural Damage due to HeatForensic investigation of the collapse of World Trade Center-5Extensive damage of the structure40Forensic investigation of the collapse of World Trade Center-5Abaqus meshComputed results and observed damageStructural Damage due to Heat公开出版的部分公开出版的部分Abaqus书籍书籍