概述
真實世界的仿真是非線性的,SIMULIA將成為模擬真實世界仿真分析工具,它支持最前沿的仿真技術和最廣泛的仿真領域.SIMULIA為真實世界的模擬提供了開放的,多物理場分析平台。 SIMULIA將同CATIA ,DELMIA一起,幫助用戶在PLM中,實現設計,仿真和生產的協同工作。它將分析仿真在產品開發周期的地位提升到新的高度。 ABAQUS 包括一個豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫。並擁有各種類型的材料模型庫，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、複合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和岩石等地質材料。作為通用的模擬工具， ABAQUS 除了能解決大量結構（應力 / 位移）問題，還可以模擬其他工程領域的許多問題，例如熱傳導、質量擴散、熱電耦合分析、振動與聲學分析、岩土力學分析（流體滲透 / 應力耦合分析）及壓電介質分析。
ABAQUS 有兩個主求解器模組— ABAQUS/Standard 和 ABAQUS/Explicit。ABAQUS 還包含一個全面支持求解器的圖形用戶界面，即人機互動前後處理模組 — ABAQUS/CAE 。 ABAQUS 對某些特殊問題還提供了專用模組來加以解決。
ABAQUS 被廣泛地認為是功能最強的有限元軟體，可以分析複雜的固體力學結構力學系統，特別是能夠駕馭非常龐大複雜的問題和模擬高度非線性問題。 ABAQUS 不但可以做單一零件的力學和多物理場的分析，同時還可以做系統級的分析和研究。 ABAQUS 的系統級分析的特點相對於其他的分析軟體來說是獨一無二的。由於 ABAQUS 優秀的分析能力和模擬複雜系統的可靠性使得 ABAQUS 被各國的工業和研究中所廣泛的採用。 ABAQUS 產品在大量的高科技產品研究中都發揮著巨大的作用。
功能描述
靜態應力/位移分析：包括線性，材料和幾何非線性，以及結構斷裂分析等
動態分析粘彈性/粘塑性回響分析：粘塑性材料結構的回響分析
熱傳導分析：傳導，輻射和對流的瞬態或穩態分析
質量擴散分析：靜水壓力造成的質量擴散和滲流分析等
耦合分析：熱/力耦合，熱/電耦合，壓/電耦合，流/力耦合，聲/力耦合等
非線性動態應力/位移分析：可以模擬各種隨時間變化的大位移、接觸分析等
瞬態溫度/位移耦合分析：解決力學和熱回響及其耦合問題
準靜態分析：套用顯式積分方法求解靜態和衝壓等準靜態問題
退火成型過程分析：可以對材料退火熱處理過程進行模擬
海洋工程結構分析：
對海洋工程的特殊載荷如流載荷、浮力、慣性力等進行模擬
對海洋工程的特殊結構如錨鏈、管道、電纜等進行模擬
對海洋工程的特殊的連線，如土壤/管柱連線、錨鏈/海床摩擦、管道/管道相對滑動等進行模擬
水下衝擊分析：
對衝擊載荷作用下的水下結構進行分析
柔體多體動力學分析：對機構的運動情況進行分析，並和有限元功能結合進行結構和機械的耦合分析，並可以考慮機構運動中的接觸和摩擦
疲勞分析：根據結構和材料的受載情況統計進行生存力分析和疲勞壽命預估
設計靈敏度分析：對結構參數進行靈敏度分析並據此進行結構的最佳化設計
軟體除具有上述常規和特殊的分析功能外，在材料模型，單元，載荷、約束及連線等方面也功能強大並各具特點：
材料模型：定義了多種材料本構關係及失效準則模型，包括：
彈性：線彈性，可以定義材料的模量、泊松比等彈性特性
正交各向異性，具有多種典型失效理論，用於複合材料結構分析
多孔結構彈性，用於模擬土壤和可擠壓泡沫的彈性行為
亞彈性，可以考慮應變對模量的影響
超彈性，可以模擬橡膠類材料的大應變影響
粘彈性，時域和頻域的粘彈性材料模型
塑性：
金屬塑性，符合Mises屈服準則的各向同性和遵循Hill準則的各向異性塑性模型
鑄鐵塑性，拉伸為Rankine屈服準則，壓縮為Mises屈服準則
蠕變，考慮時間硬化和應變硬化定律的各向同性和各向異性蠕變模型
擴展的Druker-Prager模型，適合於沙土等粒狀材料的不相關流動的模擬
Capped Drucker-Prager模型，適合於地質、隧道挖掘等領域
Cam-Clay模型，適合於粘土類土壤材料的模擬
Mohr-Coulomb模型，這種模型與Capped Druker-Prager模型類似，但可以考慮不光滑小表面情況
泡沫材料模型，可以模擬高度擠壓材料，可套用於消費品包裝、及車輛安全裝置等領域混凝土材料模型，這種模型包含了混凝土彈塑性破壞理論滲透性材料模型，提供了依賴於孔隙比率、飽和度和流速的各向同性和各向異性材料的滲透性模型。
其它材料特性：
包括密度、熱膨脹特性、熱傳導率和導電率、比熱、壓電特性、阻尼以及用戶自定義材料特性等
單元庫：ABAQUS包括內容豐富的單元庫，單元種類多達562種。它們可以分為8個大類，稱為單元族，包括：
— 實體單元
— 殼單元
— 薄膜單元
— 梁單元
— 桿單元
— 剛體元
— 連線元
— 無限元 還包括其中針對特殊問題構建的特種單元如針對鋼筋混凝土結構或輪胎結構的加強筋單元（*Rebar）、針對海洋工程結構的土壤/管柱連線單元（*Pipe-Soil）和錨鏈單元(*Drag Chain)，還有專門的墊圈單元和空氣單元等特殊的單元等，這些單元對解決各行業領域的具體問題非常有效。
另外，用戶還可以通過用戶子程式自定義單元種類。
對ABAQUS進行二次開發也極為方便，ABAQUS支持FORTRAN或VC++來二次開發。
載荷、約束及連線：
載荷
載荷包括均勻體力、不均勻體力、均勻壓力、不均勻壓力、靜水壓力、旋轉加速度、離心載荷、彈性基礎，伴隨力效應，集中力和彎矩，溫度和其他場變數，速度和加速度等。
約束
除常規的約束外，還提供線性和非線性的多點約束(MPC)，包括剛性鏈、剛性梁、殼體/固體連線、循環對稱約束和運動耦合等。 連線強大的接觸對定義與分析功能為管接頭接觸密封分析，鉸鏈連線分析，殼體密封分析等帶來極大的便利。
對比分析
ABAQUS軟體與ANSYS軟體的對比分析
1． 在世界範圍內的知名度：
兩種軟體同為國際知名的有限元分析軟體，在世界範圍內具有各自廣泛的用戶群。ANSYS軟體在致力於線性分析的用戶中具有很好的聲譽，它在計算機資源的利用，用戶界面開發等方面也做出了較大的貢獻。ABAQUS軟體則致力於更複雜和深入的工程問題，其強大的非線性分析功能在設計和研究的高端用戶群中得到了廣泛的認可。
由於ANSYS產品進入中國市場早於ABAQUS，並且在五年前ANSYS的界面是當時最好的界面之一，所以在中國，ANSYS軟體在用戶數量和市場推廣度方面要高於ABAQUS。但隨著ABAQUS北京辦事處的成立，ABAQUS軟體的用戶數目和市場占有率正在大幅度和穩步提高，並可望在今後的幾年內趕上和超過ANSYS。
2． 套用領域：
ANSYS軟體注重套用領域的拓展，目前已覆蓋流體、電磁場和多物理場耦合等十分廣泛的研究領域。ABAQUS則集中於結構力學和相關領域研究，致力於解決該領域的深層次實際問題。
3． 性價比
ANSYS軟體由於價格政策靈活，具有多種銷售方案，在解決常規的線性及耦合問題時，具有較好的性價比。但在實際工程中，非線性是比線性遠為普遍的自然現象，線性通常只是非線性的理想化假設。隨著研究水平的提高和研究問題的深入，非線性問題必然成為工程師和研究人員面臨的課題，並成為制約深入研究和精確設計的瓶頸。購買ABAQUS軟體可以很好地解決這些問題，縮短研製周期、減少試驗投入，避免重新設計。工欲善其事，必先利其器，使用不恰當或低檔的分析工具進行工作的成本要遠超過使用合適工具的成本。因此，從綜合效益和長遠效益而言，ABAQUS軟體的經濟性也是非常突出的。
4． 求解器功能
對於常規的線性問題，兩種軟體都可以較好的解決，在模型規模限制、計算流程、計算時間等方面都較為接近。
ABAQUS軟體在求解非線性問題時具有非常明顯的優勢。其非線性涵蓋材料非線性、幾何非線性和狀態非線性等多個方面。
另外，由於ABAQUS/Standard(通用程式)和ABAQUS/Explicit(顯式積分)同為ABAQUS公司的產品，它們之間的數據傳遞非常方便，可以很容易地考慮預緊力等靜力和動力相結合的計算情況。
ABAQUS軟體的求解器是智慧型化的求解器，可以解決其它軟體不收斂的非線性問題，其它軟體也收斂的非線性問題，ABAQUS軟體的計算收斂速度較快，並更加容易操作和使用。
5． 人機互動界面
ABAQUS/CAE是ABAQUS公司新近開發的軟體運行平台，他汲取了同類軟體和CAD軟體的優點，同時與ABAQUS求解器軟體緊密結合。
與其他有限元軟體的界面程式比，ABAQUS/CAE具有以下的特點：
l 採用CAD方式建模和可視化視窗系統，具有良好的人機互動特性。
l 強大的模型管理和載荷管理手段，為多任務、多工況實際工程問題的建模和仿真提供了方便。
l 鑒於接觸問題在實際工程中的普遍性，單獨設定了連線(interaction)模組，可以精確地模擬實際工程中存在的多種接觸問題。
l 採用了參數化建模方法，為實際工程結構的參數設計與最佳化，結構修改提供了有力工具。
6． 綜合性能對比
綜合起來，ABAQUS軟體具有：
l 更多的單元種類，單元種類達433種，提供了更多的選擇餘地，並更能深入反映細微的結構現象和現象間的差別。除常規結構外，可以方便地模擬管道、接頭以及纖維加強結構等實際結構的力學行為
l 更多的材料模型，包括材料的本構關係和失效準則等，僅橡膠材料模型就達16種。除常規的金屬材料外，還可以有效地模擬複合材料、土壤、塑性材料和高溫蠕變材料等特殊材料
l 更多的接觸和連線類型，可以是硬接觸或軟接觸，也可以是Hertz接觸（小滑動接觸）或有限滑動接觸，還可以雙面接觸或自接觸。接觸面還可以考慮摩擦和阻尼的情況。上述選擇提供了方便地模擬密封，擠壓，鉸連線等工程實際結構的手段。
l ABAQUS的疲勞和斷裂分析功能，概括了多種斷裂失效準則，對分析斷裂力學和裂紋擴展問題非常有效。
7．與其它軟體比較
ABAQUS是目前非線性計算很強的一個軟體，結構計算方面比ANSYS強但是沒有流體模組所以不能做流體計算，另外一個非線性很強的軟體是ADINA它同時具備結構和流體分析模組目前是最好的流固耦合分析軟體。
8．網上學習途徑
目前網上人數比較多的論壇是百思論壇和機械論壇裡面的ABAQUS區，SIMWE社區現在越來越成為abaqus學習的主流論壇。
abaqus衝壓成型套用
一、模擬加工過程中的成本節約 加工成形技術是製造工業的中一種重要的技術。
當前，製造行業加工工藝正朝著高技術的方向發展，越來越多的公司在產品研發和製造過程中開始注重仿真技術的應 用。
採用ABAQUS進行仿真模擬的目的是節約開發成本、加快研發速度和提高產品質量。ABAQUS可以針對不同作業系統（如Unix，Linux和 Windows等）進行單機或多機並行運算，節省更多運算時間。
下面以ABAQUS某汽車用戶的車門設計為例，說明ABAQUS在衝壓成型有限元模擬中的套用。
傳統的車門設計流程如圖1所示。
某型號汽車車門的傳統設計流程其中主要設計及加工成本如下：
1.軟質模具的設計和加工成本為20萬美元；
2.初期生產並修改模具的周期一般不低於12周；
3.硬質模具的設計修改和加工成本為75萬美元；
4.最後產品試生產、模具方案的定型、修正生產流程直至正式生產的周期一般為8~9個月。
其中，硬質模具的設計費用包含在前期軟質模具設計費用之中，後期只計算修改模具設計的費用。
採用ABAQUS進行數字仿真之後，設計流程如圖2所示。
圖2 引入ABAQUS後某型號汽車車門的設計效果
修改設計流程之後，主要設計和加工成本如下：
1.軟質模具的設計和加工成本為10萬美元；
2.初期生產並修改模具的周期縮短為4周；
3.硬質模具的設計修改和加工成本為25萬美元；
4.最後產品試生產、模具方案的定型、試生產、修正生產流程直至正式生產的周期一般為3.5~4個月。
經過以上計算可以明確看出，僅車門的設計費用就節約了2/3，而設計周期則縮短為原來的1/3。
二、模擬加工成形過程中的難點
加工成形過程的數值模擬受到材料非線性、幾何非線性和邊界非線性的綜合影響，直接計算的難度非常大。從力學 本質來看，很多的成形過程可以簡化為準靜態過程，對該過程的有限元模擬通常有兩種方法：靜力隱式方法和動力顯式方法。根據動力鬆弛法的原理，動力系統的穩 態解和靜力解是一致的。所以本文所涉及的算例均採用顯式動力學的方法，即使用ABAQUS/EXPLICIT求解器模組，對不同的加工成形過程進行模擬。
算例表明，ABAQUS在處理加工成形中可以得到令人滿意的結果。
三、實際套用
1.普通油箱的衝壓成形 本實例模擬油箱的衝壓成型過程。圖3所示為實際成型時油箱的一半的形狀。考慮到在衝壓成型過程中，油箱結構的對稱性，本文通過模擬圖3左下所示的結構，對 其進行模擬分析，達到分析整個油箱成型的目的。首先，通過ABAQUS/CAE完成圖3右側所示的裝配圖，其中平面鋁板將被衝壓成型為圖3左下的結構。成 形的全過程如圖4所示，模擬結果跟實際生產過程相吻合。其中，圖5所示為整個過程中內能和動能的變化曲線，可以確定模擬過程為準靜態。圖6表現的是成型後 金屬板的厚度分布雲圖。圖7給出了與厚度變化最大處的單元相關的四個節點處的厚度在時間域內的變化曲線。
2.鈦合金板材的衝壓成型ABAQUS模擬過程
3.蒙拉成形蒙拉成型的ABAQUS模擬。
4.橡皮囊成形及鈑金成形
5.彎管成形彎管成形
6.圓錐管成形圓錐管
四、結論
以上實例的模擬都是在ABAQUS平台下進行的。結果表明，採用ABAQUS處理加工成型過程中所涉及到的 非線性力學問題，能夠得到比較令人滿意的結果。此外，ABAQUS還提供了種類豐富的用戶子程式接口，用戶可以根據需要編寫特殊的本構關係曲線、複雜的載 荷和邊界條件以及靈活多樣的用戶單元等，這些功能目前在研究領域和工業領域中都取得了廣泛地套用。
