《ABAQUS 6.14超级学习手册》——1.2 ABAQUS分析模块
本节书摘来自异步社区《ABAQUS 6.14超级学习手册》一书中的第1章，第1.2节,作者： 齐威 更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。
1.2 ABAQUS分析模块
ABAQUS包括三个主要的分析模块：ABAQUS/Standard、ABAQUS/Explicit和ABAQUS/ CFD。ABAQUS/Standard是通用的有限元分析模块，它可以分析多种不同类型的问题，其中包括许多非结构问题。ABAQUS/Explicit是显式的动力学有限元分析模块。ABAQUS/CAE将分析模块集成于Complete Abaqus Environment，用于建模、管理、监控ABAQUS的分析过程和结果的可视化处理。此外，ABAQUS/Standard中还附带了ABAQUS/Aqua、ABAQUS/Design及ABAQUS/Foundation三个特殊用途的分析模块。另外，ABAQUS还提供了MOLDFLOW接口和ADAMS接口。
ABAQUS/CAE的集成工作环境包括了ABAQUS的模型建立、交互式提交作业、监控运算过程及结果评估等能力，如图1-1所示。本书主要介绍ABAQUS/CAE、ABAQUS/Standard及ABAQUS/Explicit的基本应用，有特殊需求的用户可参阅《ABAQUS/CAE User’s Manual》等帮助文档。
1．ABAQUS/Standard
ABAQUS/Standard是一个通用的隐式求解器。它能够求解广泛领域的线性和非线性问题，包括静态分析、动力分析、结构的热响应的分析，以及其他复杂非线性耦合物理场的分析。
它可以为工程师和分析专家提供强有力的工具来解决许多工程问题：从线性静态、动态分析到复杂的非线性耦合物理场分析。其主要应用领域可以概况如下。
（1）常规的静态弯曲变形、强度分析。
（2）结构的固有振动特性及在某种载荷状态下的振动特性分析。
（3）轴承、轴套、螺栓连接等接触非线性分析。
（4）频域动态响应分析，机构运动过程分析。
（5）超弹性橡胶、复合材料分析。
（6）结构传热分析。
（7）各种耦合分析。
- 热机械平衡的原理（热固耦合）。
- 热电（焦耳加热）原理进行分析（热电耦合）。
- 压电性能（电固耦合）。
- 结构的声学研究（声固耦合）。
（8）方便灵活的用户子程序，生成用户特殊的单元、材料、摩擦、约束和载荷等。
（9）并行处理、高效的直接和迭代求解器。
（10）与ABAQUS/Explicit结合，进行特殊过程模拟，如金属成型。
ABAQUS/Standard提供并行的稀疏矩阵求解器。对于各种大规模计算问题，该求解器都能十分可靠地快速求解。业内领先的ABAQUS/Standard分析能力，结合于现有前后处理器的兼容能力，使ABAQUS常常成为用户的唯一选择：用户可以把他们所有的有限元分析需求全部集成在ABAQUS中进行求解。
此外，ABAQUS/Standard 有最好的行业技术支持和完备的手册做后盾，用户完全可以放心地使用该产品。
ABAQUS/Standard为用户提供了动态载荷平衡的并行稀疏矩阵求解器、基于域分解并行迭代求解器和并行的Lanczos特征值求解器，可以对包含各种大规模计算的问题进行非常可靠的求解，并进行一般过程分析和线性摄动过程分析。
2．ABAQUS/CAE
ABAQUS/CAE（Complete ABAQUS Environment）是ABAQUS的交互式图形环境。图1-2所示为ABAQUS/CAE 视窗，它可以便捷地生成或者输入分析模型的几何形状，为部件定义材料特性、边界条件、载荷等模型参数。
ABAQUS/CAE模块是运用ABAQUS软件进行分析求解的人机交互界面，在CAE模块下，用户可以实现模型建立、材料定义、分析类型的定义、载荷及边界约束的施加、网格划分、结果后处理等与分析相关的任何定义。
在ABAQUS/CAE中，用户能够创建参数化几何体，如：拉伸、旋转、扫掠、倒角和放样。同时也能够由各种流行的CAD系统导入几何体，并运用上述建模方法进行进一步编辑。
ABAQUS/CAE支持广泛的ABAQUS分析功能，并且为初学者和经验丰富的用户提供人机交互的使用环境。熟悉ABAQUS分析概念，如分析步、接触、约束和预设条件等，能够通过操作简便的界面得以实现。ABAQUS/CAE还提供了完全的后处理和可视化功能，即使最大规模的ABAQUS分析结果也可以高速、高质量地进行绘图。
ABAQUS/CAE具有强大的几何体划分网格的功能，可以检测所形成的分析模型，并在模型生成后提交、监视和控制分析作业，最后通过Visualization可视化模块显示得到的结果。
ABAQUS/CAE是目前为止唯一采用“特征”（feature-based）参数化建模方法的有限元前处理程序。用户可通过拉伸、旋转、放样等方法来创建参数化几何体，也可以导入各种通用CAD系统建立的几何体，并运用参数化建模方法对模型进行编辑。
在ABAQUS/CAE中，用户能够方便地根据个人的需求设置ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit对应的材料模型和单元类型，并进行网格划分。对部件间的接触、耦合、绑定等相互作用，ABAQUS也能够方便地定义。
3．ABAQUS/Explicit
ABAQUS/Explicit为显式分析求解器，适用于模拟短暂、瞬时的动态事件，以及求解冲击和其他高度不连续问题。此外，它对处理改变接触条件的高度非线性问题也非常有效，能够自动找出模型中各部件之间的接触对，高效地模拟部件之间的复杂接触，如模拟成型问题。它的求解方法是在短时间域内以很小的时间增量步向前推出结果，而无需在每个增量步求解耦合的方程系统和生成总刚。
ABAQUS /Explicit是求解复杂非线性动力学问题和准静态问题的理想程序，特别是用于模拟冲击和其他高度不连续事件。ABAQUS/Explicit 不但支持应力/位移分析，而且还支持完全耦合的瞬态温度-位移分析、声固耦合分析。
ABAQUS/Explicit与ABAQUS/Standard的有机结合使求解能力更加强大和灵活。任意的拉格朗日-欧拉（ALE）自适应网格功能可以有效地模拟大变形非线性问题。其主要应用领域包括以下几个方面。
（1）通用的显式问题求解。
（2）非线性动力学分析和准静态分析。
（3）完全耦合的热力学分析。
（4）自动接触（General Contact）提供简单和稳定的接触建模方法。
（5）并行处理技术，包括SMP和DMP系统。
（6）和ABAQUS/Standard有机结合，分析特殊过程和问题，如装配预应力。
（7）运用ALE技术创建自适应网格（模拟几何体的移动与位移）。
（8）冲击和水下爆炸分析功能。
ABAQUS/Explicit拥有广泛的单元类型和材料模型，但是它的单元库是ABAQUS/Standard单元库的子集。它提供的基于域分解的并行计算仅可进行一般过程分析。此外，需要注意的是，ABAQUS/Explicit不但支持应力/位移分析，而且支持耦合的瞬态温度/位移分析、声-固耦合的分析。
可见，ABAQUS/Explicit和ABAQUS/Standard具有各自的适用范围，它们互相配合使得ABAQUS功能更加灵活和强大。有些工程问题需要二者的结合使用，以一种求解器开始分析，分析结束后将结果作为初始条件交于另一种求解器继续进行分析，从而结合显式和隐式求解技术的优点。
4．ABAQUS/CFD
ABAQUS/CFD是ABAQUS新增加的流体仿真模块。新模块的增加使得ABAQUS能够模拟层流、湍流等流体问题，以及热传导、自然对流等流体传热问题。
该模块的增加使得流体材料特性、流体边界、载荷以及流体网格等与流体相关的前处理定义等都可以在ABAQUS/CAE里完成，同时还可以用ABAQUS输出等值面、流速矢量图等多种流体相关后处理结果。
ABAQUS/CFD使得ABAQUS在处理流-固耦合问题时拥有更优秀的表现，配合使用ABAQUS/Explicit和ABAQUS/Standard，使得ABAQUS更加灵活和强大。
5．ABAQUS/View
ABAQUS/View是ABAQUS/CAE的子模块，后处理功能中的可视化模块（Visualzation）就包含其中。
6．ABAQUS/Design
ABAQUS/Design扩展了ABAQUS设计敏感度分析（DSA）中的应用。设计敏感度分析可用于预测设计参数变化对结构响应的影响。它是一套可选择模块，可以附加到ABAQUS/Standard模块。本书将不介绍该模块。
7．ABAQUS/Aqua
ABAQUS/Aqua也是ABAQUS/Standard的附加模块，它主要用于海洋工程，可以模拟近海结构，也可以进行海上石油平台导管和立架的分析、基座弯曲的计算和漂浮结构的研究及J管道的受拉模拟。
它的其他一些功能包括模拟稳定水流和波浪，对受浮力和自由水面上受风载的结构进行分析。本书将不介绍该模块。
8．ABAQUS/Foundation
ABAQUS/Foundation是ABAQUS/Standard的一部分，它可以更经济地使用ABAQUS/ Standard的线性静态和动态分析。本书将不介绍ABAQUS/Foundation模块的使用。
9．MSC.ADAMS接口
ABAQUS的MSC.ADAMS接口是基于ADAMS/Flex的子模态综合格式，它是ABAQUS/ Standard的交互产品，使用户能够将ABAQUS同机械系统动力学仿真软件MSC.ADAMS一起配合使用，可将ABAQUS中的有限元模型作为柔性部分输入到MSC.ADAMS系列产品中。本书将不介绍该模块。
10．MOLDFLOW接口
ABAQUS的MOLDFLOW接口是ABAQUS/Explicit和ABAQUS/Standard的交互产品，使用户将注塑成型软件MOLDFLOW与ABAQUS配合使用，将MOLDFLOW分析软件中的有限元模型信息转换成INP文件的组成部分。本书将不介绍该模块。