1.6 实例快速入门
下面将介绍一个简单的应力分析实例，帮助读者初步了解ABAQUS建模和分析的基本步骤，掌握ABAQUS进行应力和位移分析的方法。
1.6.1 问题的描述
一前后左右对称支座底面固定约束，上表面承受均布载荷0.5Mpa，结构尺寸如图1-11所示，求此支座受载后的Mises应力、位移分布。
材料性质：弹性模量E=2.1e3，泊松比v=0.31
均布载荷：p=0.5Mpa
注意：
ABAQUS中的量都没有单位，用户应自己保证量纲的一致性。
1.6.2 启动ABAQUS
如前所述，启动ABAQUS有两种方法，用户可以任选一种。
（1）在Windows操作系统中单击“开始”→“所有程序”→Abaqus 6.14-1→Abaqus CAE。
（2）在操作系统的DOS窗口中输入命令：abaqus cae。
启动ABAQUS/CAE后，在出现的Start Session（开始任务）对话框中选择Create Model Database。
1.6.3 创建部件
在ABAQUS/CAE顶部的环境栏中，可以看到模块列表：Module：Part，这表示当前处在Part（部件）模块，在这个模块中可以定义模型各部分的几何形体。可参照下面步骤创建悬臂梁的几何模型。
（1）创建部件。对于图1-11所示的支座结构，可以先画出支座下层台阶结构的二维截面（矩形），再通过拉伸得到。
单击左侧工具区中的（Creat Part）按钮，或者在主菜单里面选择Part→Create，弹出图1-12所示的Create Part对话框。
在Name（部件名字）后面输入Mount，Modeling Space（模型所在空间）设为3D，Shape选择Solid（实体），Type采用默认的Extrusion，在Approximate size里面输入200。单击Continue…按钮。
注意：
如果无法输入字符，原因可能是当前正处于中文输入法的状态，应切换到英文输入法。
（2）绘制矩形。ABAQUS/CAE自动进入绘图环境，左侧的工具区显示出绘图工具按钮，视图区内显示栅格，视图区正中两条相互垂直的点划线即当前二维区域的X轴和Y轴，二者相交于坐标原点。
选择绘图工具箱中的工具，窗口提示区显示Pick a starting corner for the rectangle—or enter X, Y（选择矩形的一个角点，或输入X、Y的坐标），依次输入矩形的两个对角点坐标，如图1-13所示。
（3）绘制圆孔。选择绘图工具箱中的工具，窗口提示区显示Pick a center point for the circle—or enter X, Y（选择矩形的一个角点，或输入X、Y的坐标），如图1-14（a）所示。接着需要输入一个圆周点坐标，最终确定一个圆，如图1-14（b）所示。同样的方法，依输入另外三个圆的参数坐标(-80,30)和(-89,30)；(80,30)和(89,30)；(80,-30)和(89,-30)，绘制完成的带圆孔的草图如图1-15所示。
（4）绘制矩形倒角。选择绘图工具箱中的工具，窗口提示区显示Fillet radius，输入倒角半径5，如图1-16所示，依次拾取矩形的两相邻边，为矩形绘制四个倒角，如图1-17所示。
提示：
在视图区中移动鼠标时，鼠标就会自动对齐栅格点，视图区的左上角会显示当前位置的坐标。
如果在绘制过程中操作有误，可以单击绘图工具箱的撤销工具图片 1来撤销上一步操作，也可以使用删除工具图片 1来删除错误的几何图形，具体操作步骤如下。
① 单击绘图工具箱中的删除工具。
② 在所绘图形中选择要删除的线或者图形，ABAQUS/CAE以红色高亮度显示被选中的对象。
提示：
如果想删除多个对象，可以在单击此对象的同时按住Shift键，或者按住鼠标左键不放，在视图区中画出一个矩形框，选中矩形框中的对象。如果想取消对某对象的选择，可以在单击此对象的同时按住Ctrl键。
③ 在视图区单击鼠标中键，或者单击提示区中的Done按钮，结束对删除工具图片 1的使用。
④ 根据需要，重复②、③、④步骤。
注意：
在确认结束某一步操作的时候，一般总是在视图区中单击鼠标中键，或者单击窗口底部提示区的Done按钮（完成），以下不再赘述。
（5）由于前面操作中，已经选择了Extrusion类型，在上一步退出后，ABAQUS即弹出Edit Base Extrusion（编辑基本拉伸）对话框。在该窗口Depth中，输入拉伸尺寸20，如图1-18所示。然后单击OK按钮，视图区就出现了悬臂梁的结构图，如图1-19所示。
（6）绘制上部凸台。选择绘图工具箱中的工具，窗口提示区显示Select a plane for the solid extrusion，如图1-20（a）所示，在此选择底板的上表面作为草绘平面。接着需要选择一个参考边，选择上表面的一条短边即可，如图1-20（b）所示。同样的方法，绘制一矩形，依输入矩形的两对角点坐标（-60,-50）和（60,50），如图1-20（c）和图1-20（d）所示。
在上一步完成后，ABAQUS即弹出Edit Extrusion对话框。在该窗口Depth中，输入拉伸尺寸50，如图1-21所示。然后单击OK按钮，视图区就出现了支座完整的结构图，如图1-22所示。
（7）保存模型。在下一步之前，单击窗口顶部工具栏中的图片 1按钮来保存所建立的模型。键入希望保存的文件名Mount，ABAQUS/CAE会自动加上后缀.cae。用户还可以在主菜单中选择File→Save对所建模型进行保存操作。
说明：
ABAQUS/CAE不会自动保存模型的数据，用户每隔一段时间自己保存模型。如果由于意外造成的系统死机或者无法自动退出ABAQUS/CAE，下次启动时就会显示自动恢复的对话框，选择Yes就可以自动恢复尚未保存的数据，但是有时会因为恢复文件中存在错误，出现自动恢复失败。所以建议用户养成经常保存模型的习惯。
1.6.4 创建材料和截面属性
在窗口左上角Module（模块）列表中选择Property（特性）功能模块，按照以下步骤来定义材料。
（1）创建材料。单击工具区左侧的（Create Material）按钮，或者在主菜单中选择Material→Create，弹出Edit Material对话框（也可以双击左侧模型树中的Material来完成此操作），如图1-23所示。
在Name（材料名称）后面输入Steel，单击此对话框中的Mechanical（力学特性）→Elasticity（弹性）。在数据表中设置Young’s Modulus（弹性模量）为2.1e3，Poisson’s Ratio（泊松比）为0.31，其余参数不变，如图1-24所示，单击OK按钮。
说明：
在ABAQUS/CAE中，如果希望修改或撤销已经完成的操作，可以在窗口左侧的模型树中找到此项操作，在上面单击鼠标右键，选择Edit或者Delete。在绘制二维平面图时，可以单击绘图工具箱中的图片 1按钮来撤销上一步操作。
（2）创建截面属性。单击左侧工具区的（Create Section）按钮，或者在主菜单中选择Section→Create，弹出Create Section对话框（也可以双击左侧模型树中的Section来完成此操作），Name改为Section-Mount，如图1-25所示，保持其他默认参数不变，单击Continue…按钮。
在弹出的Edit Section对话框（见图1-26）中，默认的参数（Material: Steel；Type：Solid, Homogeneous；Plane stress/strain thickness：1）不变，单击OK按钮。
（3）给部件赋予截面属性。单击左侧工具区的（Assign Section）按钮，或者在主菜单中选择Assign→Section，单击视图区中的悬臂梁模型，ABAQUS/CAE以红色亮度显示被选中，在视图区中单击鼠标中键，弹出Edit Section Assignment对话框，如图1-27所示，单击OK按钮，完成截面属性设定，图1-28所示的是设定截面属性后的模型。
说明：
ABAQUS/CAE不把材料属性直接赋予单元或者几何实体，而是首先在截面属性（Section）中定义材料特性，再为每个部件赋予相应的截面属性。
注意：
ABAQUS/CAE推荐的建模方法是把整个数值模型（如材料、载荷、边界条件等）都直接定义在几何模型上，而不是像其他前处理器一样定义在单元或者节点上，这样在修改网格时不必重新定义材料和边界条件等模型参数。这样在处理复杂问题时，可以首先简单地划分粗网格，得到初步的模拟结果，然后再适当的区域细化网格。
1.6.5 定义装配件
整个分析模型是一个装配件，前面的Part功能模型中创建的各个部件将在Assembly功能模块中装配起来。
具体的操作方式：在窗口左上角的Module列表中选择Assembly（装配）功能模块。单击左侧工具区的图片 1（Instance Part）按钮，或者在主菜单中选择Instance→Create（也可以直接单击左侧模型树中的Assembly左侧的+号，然后双击其下一层的Instance来完成此项操作）。
在弹出的Create Instance对话框中（见图1-29），前面创建的部件Mount自动被选中，默认参数为Instance Type：Dependent（mesh on part），单击OK按钮。
1.6.6 设置分析步
ABAQUS/CAE会自动创建一个初始分析步（Initial Step），可以在其中施加边界条件，用户必须自己创建后续分析步（Analysis Step），用来施加载荷。具体操作方法如下。
（1）在窗口左上角的Module列表中选择Step（分析步）功能模块。单击左侧工具区的（Create Step）按钮，或者在主菜单中选择Step→Create（也可以直接单击左侧模型树中的Steps来完成此项操作）。
（2）在弹出的Create Step对话框中，在Name后面输入分析步的名称，此处将默认值Step-1改为Step-Load-Mount。其余参数如图1-30所示（Procedure type：General；选择Static General），单击Continue…按钮。
（3）在弹出的Edit Step对话框（见图1-31）中，Description后面改为Load the top of the mount，其余参数都保持默认值，单击OK按钮，完成操作。
1.6.7 定义边界条件和载荷
在窗口左上角的Module列表中选择Load（载荷）功能模块，定义边界条件和载荷。
1．施加载荷
单击左侧工具区的（Create Load）按钮，或在主菜单中选择Load→Create（也可以直接单击左侧模型树中的Loads来完成此项操作）。在弹出的Create Load对话框中（见图1-32），将Types for Selected Step（所选分析步的载荷类型）设为Pressure（单位面积上的压力），Step设为Step-Load-Mount，单击Continue…按钮。
此时窗口底部的提示区信息变为Select surfaces for the load，单击支座的上表面，ABAQUS/CAE以红色高亮度显示被选中的表面，在视图区中单击鼠标中键。在弹出的“Edit Load”对话框中（见图1-33），在Magnitude后面输入0.5，然后单击OK按钮。
说明：
载荷类型Pressure的含义是单位面积上的力，正值表示压力，负值表示拉力。
2．定义支座底面的固支约束
单击工具区左侧的图片 1（Create Boundary Condition）按钮，或者在主菜单中选择BC→Create（也可以直接单击左侧模型数据树中的BCs来完成此操作）。在弹出的Create Boundary Condition对话框中（见图1-34），在Name后面输入BC-Mount，将Step设为Initial，Types for Selected Step设为Displacement/Rotation，单击Continue…按钮。
此时窗口底部的提示区信息变为Select regions for the boundary condition，选择支座的下表面，ABAQUS/CAE以红色高亮度显示选中的平面，如图1-35所示，在视图区中单击鼠标中键。
说明：
施加边界条件时，要准确地选中要选择的边界面。如果发现单击后支座其他部分的面被ABAQUS/CAE红色高亮度显示，说明刚才选中了显示的位置，这时应重新单击正确的位置。
提示：
为了更好地选中位置，可以借助菜单栏下工具栏中的（Rotate View）按钮把支座旋转到合适的位置，单击鼠标中键。再根据窗口下面提示区的提示，在旋转后的模型中选择需要施加边界条件的面。
在弹出的Edit Boundary Condition对话框中（见图1-36），在U1、U2、U3前的方框中打钩，单击OK按钮，结果如图1-37所示。
1.6.8 划分网格
在窗口左上角的Module列表中选择Mesh（网格）功能模块，在窗口顶部的环境栏中把Object选项设为Part：Mount，如图1-38所示，即为部件Mount划分网格，而不是为整个装配件划分网格。
说明：
如果没有选择对部件划分网格，而是按照默认选项来对整个装配件划分网格，接下来的操作就会出现错误信息。
1．设置网格控制参数
在主菜单中选择Mesh→Controls命令，或单击左侧工具区的（Assign Mesh Controls）按钮，弹出Mesh Controls（网格控制参数）对话框，将Element Shape（单元形状）设置为Tet，Technique设置为Free，如图1-39所示，单击OK按钮。
2．设置单元类型
单击左侧工具区的（Assign Element Type）按钮，或者在主菜单中选择Mesh→Element Type，弹出Element Type对话框，如图1-40所示。
单击Tet标签项，对话框中就出现了C3D10单元类型的信息提示。其余参数采用默认值，单击OK按钮。
3．设置种子
在左侧工具区用鼠标单击（Seed Part）按钮，或者直接在主菜单中选择Seed→Part…，就会出现Global Seeds对话框，选择单元大小默认值：9.5，如图1-41所示，单击OK按钮。
4．划分网格
单击左侧工具区的（Mesh Part）按钮，或者在主菜单中选择Mesh→Part，窗口底部的提示区显示OK to mesh the part?（为部件划分网格？），在视图区中单击鼠标中键，或直接单击提示区中的Yes，得到图1-42所示的网格。
说明：
本例题的目的是通过一个简单的模型，让读者初步了解下ABAQUS/CAE的建模方法，因此使用了比较简单的网格划分方法，得到的网格较粗糙，计算得出的支座固定端处的应力结果将不会太精确。如果希望更准确地分析此悬臂梁受均布载荷的问题，可以进一步细化网格。
1.6.9 提交分析作业
在窗口的左上角的Module列表中选择Job（分析作业）功能模块，如图1-43所示。
1．创建分析作业
单击左侧工具区的（Creat Job）按钮，弹出Creat Job对话框，如图1-44所示，在Name后面输入Job-Mount，单击Continue…按钮，弹出Edit Job对话框，如图1-45所示，将Description设为Deform Mount，其他各参数保持默认值，单击OK按钮。
2．提交分析
在Job Manager对话框中单击Submit（提交分析）按钮，对话框中的Status（状态）提示依次变为Submitted、Running和Completed，如图1-46所示的各个状态。分析完成后，单击此对话框中的Results（分析结果）按钮，自动进入Visualization模块。
提示：
如果Status提示变为Aborted（分析失败），说明模型存在问题，分析已经终止。可以单击对话框中的Monitor（监视器）来检查错误信息，然后检查前面各个建模步骤是否都已经准确完成，更正错误后，再重新提交分析。
说明：
在ABAQUS/CAE对话框的底部常常可以看到两个按钮：Dismiss和Cancel，它们的作用都是关闭当前对话框。二者的区别在于：Dismiss按钮出现在包含只读数据的对话框中；Cancel按钮出现在允许做出修改的对话框中，单击Cancel按钮可以关闭对话框，而不保存所修改的内容。
1.6.10 后处理
看到窗口左上角的Module列表已经自动变成Visualization功能模块，在视图区显示出模型未变形时的轮廓图。
1．显示未变形图
单击左侧工具区的（Plot Undeformed Shape）按钮，或者在主菜单中选择Plot→Undeformed Shape，显示出未变形的网格模型。
2．显示变形图
单击左侧工具区的（Plot Deformed Shape）按钮，或者在主菜单中选择Plot→Deformed Shape，显示出变形后的网格模型。
单击窗口右下角的Deformed Shape Options，在弹出的对话框中选择Superimpose undeformed plot（覆盖未变形图），单击OK按钮，看到变形图和未变形图的模型一起显示出来。
3．显示云纹图
单击左侧工具区中的（Plot Contours on Deformed Shape）按钮，或者在主菜单中选择Plot→Contours，显示出Mises应力的云纹图，如图1-47所示。
4．显示动画
单击左侧工具区的（Animate：Scale Factor）按钮，可以显示缩放系数变化时的动画，再次单击此图标即可停止动画。
5．显示节点的Mises应力值
单击窗口顶部工具栏中的（Query information）按钮，或者在主菜单中选择Tools→Query（查询），在弹出的Query对话框（见图1-48）中，选择Probe values（查询值），然后单击OK按钮。
在弹出的Probe Values对话框（见图1-49）中，将Probe（查询对象）设为Nodes，然后将鼠标移至悬臂梁的任意位置处，此节点的Mises应力就会在Probe Values对话框中显示出来。
6．查询节点的位移
在工具栏中单击（Field Output）按钮，弹出Field Output对话框，如图1-50所示，当前的默认输出变量是Name：S（名称：应力），Invariant：Mises（变量：Mises应力）。
将输出变量改为Name：U（名称：位移），Component：U1（变量：在方向1上的位移），单击OK按钮，此时云纹图变成对U1的结果显示，如图1-51所示。将鼠标移至所关心的节点处，此处的U1就会在Probe Values对话框中显示出来，如图1-52所示，单击Cancel可以关闭此对话框。
1.6.11 退出ABAQUS/CAE
至此，对此例题的完整分析过程已经完成。单击窗口顶部工具栏中的图片 1按钮来保存模型，然后单击窗口右上方的图片 1按钮，或者在主菜单中选择File→Exit，退出ABAQUS/CAE。