abaqus管道模拟PDF.pdf
Abaqus软件和Mpcci软件文档
Fluent-ABAQUS联合模拟高压成型（En）.pdf 介绍:本文展示了利用MpCCI (v3.0.5),FLUENT (v6.3) 和ABAQUS (v6.6-2)协同 仿真的方法和结果。这个仿真关注于高压成型的应用——在高的外部压 力作用下将柔韧的塑料薄膜压入模具中，这是当今高压成型应用的潮流 热点。然而基本的成型工艺可以单独利用FE代码模拟，在本案例中，也 考虑了模具型腔中空气的运动。 MpCCI使用FAQ.doc /ap/wk/File/file_view/id/5001 MpCCI安装FAQ.doc /ap/wk/File/file_view/id/5000
利用MpCCI进行Fluent和ABAQUS隐含耦合分析（En）.pdf 介绍:本工作关注通过利用代码耦合界面MpCCI在Fluent和ABAQUS之间的分区耦合应 用。然而，被选择的结构和流体动力学软件结合MpCCI当前的算法是被限制的。 这种耦合有流体密度、结构密度和刚度临界值的数值不稳定性的趋势
MPCCI软件模拟冲击波（含水下爆炸算例）（En）.pdf 本文介绍了关于爆炸结构相互作用耦合仿真的相关概念和计算方法。在本文 使用的耦合代码是我们自主研发的APOLLO (CFD)和SOPHIA (CSD)，它 们都配有MpCCI软件界面。许多被选出课题将被展示通过使用耦合代码 ，并且对实验数据进行验证。这些课题包括了基本的激波管实验和在管 道中水下激波传播的模型比例尺实验等
基于分布式高性能计算资源的流体结构模拟（En）.pdf 水轮机中的流体结构相互作用通过利用内部CFD-Code联合开源结构代码 Calculix在MpCCI中被模拟。作为FENFLOSS-MpCCI适配器的必要部分， 一套用户定义的子程序被应用。另外，自主开发了一个Calculix适配器。 控制耦合MpCCI-GUI的参数能够进入。
(完整版)Abaqus帮助文档整理汇总,推荐文档
Abaqus 使用日记Abaqus标准版共有“部件（part）”、“材料特性（propoterty）”、“装配（assemble）”、“计算步骤（step）”、“交互（interaction）”、“加载（load）”、“单元划分（mesh）”、“计算（job）”、“后处理（visualization）”、“草图（sketch）”十大模块组成。
建模方法：一个模型（model）通常由一个或几个部件（part）组成，“部件”又由一个或几个特征体（feature）组成，每一个部分至少有一个基本特征体（base feature），特征体可以是所创建的实体，如挤压体、切割挤压体、数据点、参考点、数据轴，数据平面，装配体的装配约束、装配体的实例等等。
1．首先建立“部件”（1）根据实际模型的尺寸决定部件的近似尺寸，进入绘图区。
绘图区根据所输入的近似尺寸决定网格的间距，间距大小可以在edit菜单sketcher options选项里调整。
（2）在绘图区分别建立部件中的各个特征体，建立特征体的方法主要有挤压、旋转、平扫三种。
同一个模型中两个不同的部件可以有同名的特征体组成，也就是说不同部件中可以有同名的特征体，同名特征体可以相同也可以不同。
部件的特征体包括用各种方法建立的基本特征体、数据点（datum point）、数据轴（datum axis）、数据平面（datum plane）等等。
（3）编辑部件可以用部件管理器进行部件复制，重命名，删除等，部件中的特征体可以是直接建立的特征体，还可以间接手段建立，如首先建立一个数据点特征体，通过数据点建立数据轴特征体，然后建立数据平面特征体，再由此基础上建立某一特征体，最先建立的数据点特征体就是父特征体，依次往下分别为子特征体，删除或隐藏父特征体其下级所有子特征体都将被删除或隐藏。
××××特征体被删除后将不能够恢复，一个部件如果只包含一个特征体，删除特征体时部件也同时被删除×××××2．建立材料特性（1）输入材料特性参数弹性模量、泊松比等（2）建立截面（section）特性，如均质的、各项同性、平面应力平面应变等等，截面特性管理器依赖于材料参数管理器（3）分配截面特性给各特征体，把截面特性分配给部件的某一区域就表示该区域已经和该截面特性相关联3．建立刚体（1）部件包括可变形体、不连续介质刚体和分析刚体三种类型，在创建部件时需要指定部件的类型，一旦建立后就不能更改其类型。
Abaqus软件电子书合集
更新时间：2014-7-31
1.利用Fluent、ABAQUS和MpCCI预处理人体心脏的流体和结构相 互作用（En）.pdf
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2.Abaqus使用技巧总结
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/Wk_index_fileview_id_17650
40.利用ABAQUS explicit对准静态过程涉及复杂的接触在超高 压电缆工程发生的模拟
/Wk_index_fileview_id_18924
41f
/Wk_index_fileview_id_5957
6.Abaqus软件和Mpcci软件文档.ppt
/Wk_index_fileview_id_8529
7.Fluent-ABAQUS联合模拟高压成型（En）.pdf
/Wk_index_fileview_id_18133
42.使用ABAQUS模拟氮化硅熔融金属铸件
/Wk_index_fileview_id_18880
43.Abaqus 操作技巧视频-Abaqus 液体滴水效果.zip
27.abaqus传热与热应激问题3-互动版本.doc
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28.Abaqus 接触问题技巧整理
/Wk_index_fileview_id_18960
29.使用ABAQUS standard预测TIG焊接铝合金失真和残余的应力
48.ABAQUS与FORTRAN论坛问题小结.doc
/Wk_index_fileview_id_18087
49.ABAQUS命令参考
/Wk_index_fileview_id_18784
ABAQUS二次开发在顶管开挖面分析模拟中的应用
3 工程算例分析
3.1 工程概况 模型算例采用模型为天津地铁 4 号线西沽公园站 C
号出入口过街顶管通道。该出入口为地下一层结构，采 用顶管内径为 6m，外径为 6.9mm，顶管底埋深 11m， 覆土约 6.7m，管道材质为钢筋混凝土预制管，全长约 65m。 3.2 工程地质和水文地质
建设科技 ∣ 103
交流探讨
建设科技
3.3 计算模型
顶管开挖面数值计算模型如图 4 所示。模型长度为 100m，宽度为 50m。为模拟土体的固结，土体单元类 型选用包含一个孔压自由度的 CPE4P 单元；而管片和 泥浆层则选用 CPE4 单元。土体左右两侧约束 x 方向位 移，底部边界约束 y 方向位移，顶部设置表层孔压为 0 以模拟孔压消散。土体本构采用 ABAQUS 中的 Morh coulomb Plasticity，相应模型的本构参数参考文献 [5] 选 取。管片、泥浆、水均采用弹性材料进行模拟。考虑管 片与土体的刚度相差很大，在土体与管片之间设置面面 接触。
图 10 为顶管开挖面施工不同阶段的土体变形云图。 图 11 为不同阶段管道 MISE 应力云图。计算结果较好 模拟了顶管施工的变形内力发展特性，进一步说明了本 计算软件的合理性和有效性。
4 结论
本文以顶管开挖面分析为研究对象，采用 python 语言对 ABAQUS 进行了二次开发。研究表明，采用 ABAQUS 二次开发可以极大简化顶管开挖面分析建模 计算的繁琐过程，显著提高工作效率。同时，通过天津 4 号线某顶管出入交流探讨
建设科技
1 ABAQUS 二次开发
ABAQUS 软件专门为用户提供基于 python 语言的 脚本接口，用户可以结合自身需求进行相应的二次开发。 通过脚本接口可以实现以下功能：创建和修改模型的组 件；定义载荷和计算步；创建、修改并提交分析工作； 读取和写入输出数据库；查看分析结果。
基于Abaqus的卷管式铺管的卷管过程仿真
基于Abaqus的卷管式铺管的卷管过程仿真作者：曹先凡秦延龙刘振纹祁磊来源：《计算机辅助工程》2013年第05期摘要：卷管式铺管作业中绝大部分的焊接工作在陆地上完成，铺管速度快.该铺管方式是深海和超深海管道铺设的重要形式之一.卷管式铺管过程中，管道卷入卷筒时对张力有一定要求：张力较小，管道难以卷入；张力较大，管道有可能受到损害.采用Abaqus模拟管道卷入卷筒的过程，并分析管道张力对卷管的影响.分析结果对卷管式铺管的卷管过程具有参考价值.关键词：海洋管道；卷管式铺管；卷管；张力；数值模拟； Abaqus中图分类号： TE973.1； TB115.1文献标志码： B引言铺管船法是海洋油气管道铺设的主流方式之一，一般有S型、J型和卷管式铺管等3种方法[12]，其中，卷管式铺管方法铺管速度快，尤其在深海和超深海铺管，这个特点更为重要.目前，世界上具有代表性的卷管式铺管船有：DEEP BLUE，DEEP ENERGY，EMERALD SEA，BOLD ENDURANCE，AGILE，SEVEN OCEAN和SKANDI NAVICA等.[1]连续管绝大部分的焊接在陆地上完成，然后卷入卷筒，其中卷管的管道张力为一个重要参数，当张力较小时，连续管难以卷入；而张力太大时，可能会损坏管道，并需要更大动力.本文采用数值模拟方法研究张力对卷管的影响，为卷管式铺管的卷管过程提供参考.1卷管分析的数值模型管道卷入卷筒属于非线性问题，包括几何大变形、材料塑性和接触等3种.Abaqus提供3种非线性的模拟方法，本文利用Abaqus模拟该过程，令卷筒逆时针旋转一周作为卷管的代表性工况.根据TECHNIP公司APACHE铺管船的参数选择数值模型，卷筒直径为16.5 m，轴向长度为50 m，壁厚为0.25 m，采用extrusion方式建立模型.选取体单元C3D8R离散卷筒，共2 600个单元，卷筒离散模型见图1.由于重点关注管道应力和应变状况，并且实际卷筒径向采用支撑，因此变形很小.在模型中，令卷筒的弹性模量远大于X65钢的弹性模量，设为其1 000倍，泊松比为0.3.图 1卷筒离散模型APACHE铺管船铺设管道外径范围从50.8 mm到406.4 mm，本文取50.8 mm，壁厚取5.08 mm，管道长度为100 m，离散为100个B31梁单元.材料为X65钢，弹性模量为210 GPa，泊松比为0.3，其塑性属性根据文献[3]确定.模型中X65钢应力塑性应变的关系见表1.表 1X65钢应力塑性应变关系应力/MPa480625650675塑性应变00.040.080.16将管道和卷筒组合在一起，见图2.图 2卷筒和管道的组合本文选取36个载荷步，模拟卷筒旋转一周.每个载荷步时间周期为1 s，采用自动增量，最大增量步为100，增量步的初始值为0.01，最小增量步为0.000 01，最大增量步为1.0.建立管道和卷筒之间的接触关系.本文采用位移约束的方式，令卷筒逆时针转动，管道其中一端的端点与卷筒上某点约束在一起，在模型中通过tie方式实现；其他管道节点与卷筒外表面通过接触方式模拟，通过罚函数的形式模拟摩擦行为，摩擦因数为0.3.卷筒和管道的接触关系见图3.图 3卷筒和管道的接触关系为方便二者建立接触关系，对卷筒进行分割，见图2和3，可以方便管道端点与相关节点绑定在一起.在卷筒上建立圆柱坐标系，约束卷筒内外表面位移，令36个载荷步卷筒逆时针转动一周.对管道在整体坐标系下建立约束，令施加张力端部分节点只能产生管道轴向位移，在管道另一端施加集中载荷模拟管道张力.计算中张力分别取2，20和200 kN，模型约束示意见图4.图 4模型约束示意2数值模拟结果和分析卷筒转动一周后卷筒与管道的相对位置见图5.图 5卷筒转动一周后卷筒与管道的相对位置由于卷管分析时对管道变形和应力情况较为关心，并且分析中管道以梁单元模拟，在显示应力和应变时为一条线，为更清楚地显示管道应力和变形情况，在结果显示中略去卷筒，并仅在管道形成的二维面内显示.张力分别为2，20和200 kN时，卷管过程中2个关键时刻的应力和变形情况分别见图6～8.（a）卷筒转动120°（b）卷筒转动360°图 6张力为2 kN作用下卷筒转动120°和360°时管道的应力、变形示意图6显示管道从卷筒到F端产生较大的竖向位移，并且最大应力出现在与卷筒初始相接处；图7显示管道从卷筒到F端竖向位移较小，同样最大应力出现在与卷筒初始相接处；图8显示管道从卷筒到F端竖向位移非常小，几乎难以看出，最大应力所处位置在卷管时发生变化，从卷筒初始相接处转移到管道与卷筒连接端附近.3种工况下管道的最大应力见表2，可知，张力为2和20 kN时，二者的最大应力基本相同，这是因为二者的最大应力主要由管道形成圆环产生；当张力为200 kN时，最大应力比前二者大，这是因为在该工况下张力起到较大的作用，产生较大的拉应力.由卷管过程中管道最大应力和塑性应变的分析可知，当张力过大时，管道的最大应力过大且出现大量不可恢复的塑性应变，对管道的强度不利，因此，应该根据工程需要选择合适的张力.张力分别为2，20和200 kN时管道的竖直向位移见图10，可知，A～E段管道的竖向位移和张力反相关，即张力小则竖向位移大，反之亦然；当张力过小时，由于竖向位移过大，将导致分析中断，正好对应于管道难以符合规定卷入卷筒的情况.图 10张力分别为2，20和200 kN时管道的竖直向位移3结论（1）管道卷入卷筒包括几何大变形、材料塑性和接触等3种非线性问题.本文利用Abaqus 的非线性处理能力，数值模拟管道卷入卷筒的过程，通过约束卷筒的转动位移模拟卷筒的转动.转动中，管道的部分关键节点仅允许轴向位移，利用该软件的接触分析功能模拟管道和卷筒的接触，分析中考虑管道的塑性变形.Abaqus可以直观地模拟出卷管过程中管道的应力和变形情况.（2）管道的竖向位移与张力具有反相关关系.当张力过小时，竖向位移过大，难以卷入卷筒；当张力过大时，管道的最大应力过大且出现大量不可恢复的塑性应变，对管道的强度不利，应根据工程需要选择合适的张力.（3）由于卷筒直径的限制，即使最小直径的管道在较小张力作用下仍出现塑性应变，在管道矫直铺设时将出现包辛格效应，需要对管道力学性能作进一步研究.（致谢：本文工作受到中国石油集团海洋工程重点实验室的支持，现表示感谢！）参考文献：[1]2011 survey of worldwide offshore pipeline installation & burial contractors &vessels[DB/OL].[20130801]. http：///content/dam/etc/medialib/platform7/offshore/mapsand_posters/1111Pipelay Poster112711APPads.pdf.[2]张宏，李志刚，赵宏林，等. 深水海底管道铺管设备技术现状与国产化设想[J]. 石油机械， 2008， 36（9）： 201204.[3]张莉，张玉凤，霍立兴，等. X65管线钢焊接接头低温韧性及安全评定的研究[J]. 中国机械工程， 15（6）： 553556.（编辑陈锋杰）。
abaqus管道建模过程2.0
一、建立ABAQUS有限元模型（一）模型选择针对海洋管道缺陷引起的局部压溃问题，本小组采用ABAQUS建立管道局部片腐蚀有限元模型，将局部片腐蚀段长度Lf、局部片过渡段长度Lg、片腐蚀深度Ls作为研究的缺陷影响参数，建立三维直管道模型。
模型正常管道外径取44.4mm，壁厚取1.659mm，施加压力为20mpa。
建模分析过程采用非线性弧长法（Static，Riks），控制分析步中的增量步，以保证在之后的计算中，加载力的曲线能够下降并且管道能压溃。
（二）模型建立1、建立管道剖面（1）part模块建立正常管道剖面。
首先创建3D-shell planar模块part-1（图1），建立正常段管道1/4圆剖面。
具体是先画一个半径为0.0222的圆，向圆内偏移一个管厚0.001659的距离形成管道内径圆（图2），并作辅助线（图3）切割出1/4圆（图4），右下图即为part-1剖面。
其中两条辅助线是圆心分别与点（0，0.0222）和点（0.0222,0）的交点。
图1.creat part 图2.绘制管道内径圆图3.作辅助线图4.正常管道剖面（2）part模块建立腐蚀管道剖面。
腐蚀管道剖面与正常管道剖面做法相同，同样创建一个3D-shell planar模块part-2（图5），在该模块下建立腐蚀段管道1/4圆剖面。
通过先画一个半径为0.022的圆，向圆内偏移一个管厚0.001659的距离形成管道内径圆（图6），并作辅助线（图7）切割出1/4圆（图8），右下图即为part-2剖面。
由于腐蚀深度为0.0003，则两条辅助线是圆心分别与点（0，0.0219）和点（0.0222，0）的交点。
图5. creat part 图6.绘制管道内径圆图7.作辅助线图8.腐蚀管道剖面2、运用Assembly模块进行管道装配。
进入Assembly模块，我们先创建Instance（图9），因为有四个截面需要装配，由刚刚设置的截面各选择两次得到part1-1，part1-2，part2-1，part2-2，其中part1-1和part1-2为正常管道截面，part2-1和part2-2为腐蚀管道截面。
XFEM实现裂纹扩展
－－－因为专注，所以卓越！
网格划分
焊缝在管道的上下起始位置，造成几何模型的急剧变化， 导致网格不容易划分，因此，使用专业的的前处理软件 ANSA进行网格划分，使得焊缝的网格密度大于其他位置 的网格密度。
初始裂纹在焊缝中的位置
－－－因为专注，所以卓越！
分析过程
－－－因为专注，所以卓越！
I型裂纹扩展过程的动画演示
－－－因为专注，所以卓越！
II型裂纹扩展过程的动画演示
－－－因为专注，所以卓越！
ABAQUS采用XFEM模 案例2 块实现压力容器的裂纹 过程的模拟，如果图所 示，压力容器与外部连 接的接口处存在初始微 裂纹，当容器内压力达 到一定程度，裂纹开始 启裂并扩展。 模型的建模与应用针对 工程实例，很好的展现 了XFEM强大的裂纹扩 展功能。
石油管道的裂纹扩展模拟
利用ABAQUS的XFEM方法实现石油管道的裂纹扩展，在 已知起始裂纹尺寸的情况下，根据外部载荷模拟裂纹的起 裂和扩展过程。 由于裂纹的尺寸较整体模型尺寸较小，因此采用用户子模 型的方法对局部进行更加细致的分析。
一、XFEM模块功能简述
ABAQUS V6.9及其以后的版本将拓展有限元方法引入到 其分析中，并增加了新的模块XFEM，该方法可以认为是 有限元方法处理不连续问题的革命性变革。这是第一个将 XFEM商用化的软件。 固体力学中存在两类典型的不连续问题，一类是因材料特 性突变引起的弱不连续问题，这类问题以双材料问题和夹 杂问题为代表，其复杂性由物理界面处的应变不连续性引 起；另一类是因物体内部几何突变引起的强不连续问题， 这类问题以裂纹问题为代表，其复杂性由几何界面处的位 移不连续性和端部的奇异性引起。物体内部物理界面的脱 粘或起裂，是上述两类问题的混合。
Abaqus Fluent简单CFD实例详解
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NUAA——Kong Xianghong
2. Solution -- Fluent
2.6. Model message & Scale
导入模型后在Fluent窗口中可见如下信息。 单击菜单栏Grid-Scale，打开Scale Grid对话 框，可以查看和更改单位，本例无需更改，单击 Close即可，如右图所示。
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NUAA——Kong Xianghong
2. Solution -- Pre-Process with Abaqus/CAE
2.1. Create Part
Create Model Database with Standard/Explicit Model. Create 2D Planar Shell Part.
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NUAA——Kong Xianghong
2. Solution -- Fluent
2.10. Define Materials
NUAA
单击菜单栏Define-Materials，在Materials对话框中设置如下，单击 Change/Create，在弹出的消息框中单击Yes即可。
2.12. Define Boundary Conditions(4)
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NUAA——Kong Xianghong
2. Solution -- Fluent
2.12. Define Boundary Conditions(5)
NUAA
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NUAA——Kong Xianghong
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NUAA——Kong Xianghong
Abaqus在西气东输管道穿越中的应用
Ｏ 引 言
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａｓ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｄ ｉ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｐ ｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ，ｔ ｈｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｐ ｉ ｐ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ．Ｔｈ ｅ ｉｎ ｆ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｓ ｂ ｕ ｉ ｌ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎｄ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｐ ｉ ｐｅ ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｈ ｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｕ ｓ ｉ ｎｇ ｉｎ ｆ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ． Ｔ ｈｅ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎｇ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ａ ｒ ｅ ｄｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｉ ｎｎ ｏ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｐ ｕ ｔ ｆ ｏ ｒ ｗａ ｒ ｄ ．
219515812_基于Abaqus_二次开发的天然气管道在役焊接热力耦合模拟
精密成形工程第15卷第6期焊接热力耦合模拟郭龙龙1，曹嘉晨1，徐斌荣2（1.西安石油大学机械工程学院，西安 710065；2.宝鸡石油机械有限责任公司，陕西宝鸡 721002）摘要：目的研究直径、压力对天然气管道在役焊接温度场和径向变形的影响规律，并提高变参数分析的建模效率，减少大量重复操作。
方法以Abaqus软件为平台，利用Abaqus GUI Toolkit软件开发参数输入界面，利用Python语言编辑主程序，开发用于天然气管道在役焊接热力耦合有限元模拟的参数化插件，实现几何模型建立、材料与截面属性设置、网格划分、分析步建立、焊缝单元生死控制、边界条件施加的快速自动完成。
利用所开发的参数化插件，对不同直径、压力条件下管道在役焊接的热力耦合场进行分析。
结果随着压力增加、管道直径减小，熔池及其正下方管道内壁的温度峰值逐渐降低。
在管道在役焊接过程中，径向变形是主导、周向变形次之、轴向变形最小。
随着管道直径的增加，压力对熔池正下方管道内壁径向变形的影响愈加显著，并且两者呈正相关。
结论所开发的参数化插件可用于管道在役焊接热力耦合分析，显著减少了变参数模拟的工作量，提高了建模效率。
研究成果可为管道在役焊接模型的建立和工艺参数的优化提供参考。
关键词：在役焊接；Abaqus；Python；二次开发；温度峰值；径向变形DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2023.06.010中图分类号：TG402 文献标识码：A 文章编号：1674-6457(2023)06-0076-10Thermo-mechanical Coupling Simulation of In-service Welding for NaturalGas Pipelines Based on Abaqus Secondary DevelopmentGUO Long-long1, CAO Jia-chen1, XU Bin-rong2(1. Mechanical Engineering College, Xi'an Shiyou University, Xi'an 710065, China;2. Baoji Oilfield Machinery Co., Ltd., Shaanxi Baoji 721002, China)收稿日期：2023–01–04Received：2023-01-04基金项目：国家油气钻井装备工程技术研究中心开放基金（BOMCOJ118–JKY016–2023）；陕西省自然科学基础研究计划（2020JQ–780）；陕西省教育厅科研计划（22JP065）；材料腐蚀与防护四川省重点实验室开放基金（2022CL27）Fund：Opening Project of National Engineering Research Center for Oil and Gas Drilling Equipment (BOMCOJ118-JKY016- 2023); Natural Science Basic Research Plan in Shaanxi Province of China(2020JQ-780); Scientific Research Program Funded by Shaanxi Provincial Education Department(22JP065); Opening Project of Material Corrosion and Protection Key Laboratory of Sichuan province (2022CL27)作者简介：郭龙龙（1988—），男，博士，讲师，主要研究方向为焊接数值模拟、石油天然气装备表面改性等。
AbaqusFluent简单CFD实例详解.pdf
2. Solution -- Pre-Process with Abaqus/CAE
2.1. Create Part
Create Model Database with Standard/Explicit Model. Create 2D Planar Shell Part.
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2.12. Define Boundary Conditions(3)
INLET的类型设为velocity-inlet，单击Set打开Velocity Inlet对话框（或自动 弹出），设置如右下图。
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NUAA——Kong Xianghong
2. Solution -- Fluent NUAA
2. Solution -- Fluent NUAA
2.12. Define Boundary Conditions(6)
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2. Solution -- Fluent NUAA
2.13. Solution controls
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2. Solution -- Pre-Process with Abaqus/CAE
2.3. Create Instance & Geometry Sets
在Assembly Module创建 实体，如下图所示，并创建4个 几何体集合，如右图所示。
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2. Solution -- Fluent NUAA
2.14. Solution Initialization
基于向量有限元的深水管道屈曲行为分析
文章编号：1000-4750(2021)04-0247-10基于向量有限元的深水管道屈曲行为分析李振眠1,2，余 杨1,2，余建星1,2，赵 宇1,2，张晓铭1,2，赵明仁1,2(1. 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津大学，天津 300350；2. 天津市港口与海洋工程重点实验室，天津大学，天津 300350)摘 要：局部屈曲破坏是深水管道运行的最大安全问题之一。
采用创新性的向量式有限元方法(VFIFE)分析深水管道结构屈曲行为，推导考虑材料非线性的VFIFE 空间壳单元计算公式，编制Fortran 计算程序和MATLAB 后处理程序，开展外压下深水管道压溃压力和屈曲传播压力计算、压溃和屈曲传播过程模拟。
开展全尺寸深水管道压溃试验，进行深水管道压溃压力和压溃形貌分析，对比验证了VFIFE 、试验、传统有限元方法(FEM)得到的结果。
结果表明：VFIFE 能够直接求解管道压溃压力和屈曲传播压力，模拟管道屈曲和屈曲传播行为，计算结果符合实际情况，与压溃试验、传统有限元方法符合较好，并具有不需特殊计算处理、全程行为跟踪等优势，可以为深水管道结构屈曲行为分析提供一套新的、通用的分析策略。
关键词：管道结构；屈曲行为；向量式有限元；空间壳单元；压力舱试验中图分类号：TU312+.1；P756.2 文献标志码：A doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.06.0357BUCKLING ANALYSIS OF DEEPWATER PIPELINES BY VECTOR FORMINTRINSIC FINITE ELEMENT METHODLI Zhen-mian 1,2, YU Yang 1,2, YU Jian-xing 1,2, ZHAO Yu 1,2, ZHANG Xiao-ming 1,2, ZHAO Ming-ren1,2(1. State Key Laboratory of Hydraulic Engineering Simulation and Safety, Tianjin University, Tianjin 300350, China;2. Tianjin Key Laboratory of Port and Ocean Engineering, Tianjin University, Tianjin 300350, China)Abstract: Local buckling damage is one of the biggest safety issues during the operation of deepwater pipelines.The innovative vector form intrinsic finite element method (VFIFE) is used to analyze the buckling behavior of deepwater pipelines. After deriving the calculation formula of VFIFE space shell elements considering the nonlinear elastoplastic material, we developed a Fortran calculation program and a MATLAB post-processing program to simulate the collapse and buckling propagation process. The collapse pressure and the buckling propagation pressure were calculated. A full-scale pressure chamber test was conducted to analyze the buckling load and buckling morphology. The VFIFE results were compared with those of the test, traditional finite element method (FEM) and DNV method. The VEIFE can directly simulate the pipeline collapse, the buckling propagation, the collapse pressure, and the buckling propagation pressure. The VFIFE results are in line with the actual situation and in good agreement with those of the other methods. The VFIFE has the advantages of not requiring special calculation processing and tracking of the entire behavior, thus providing a new and universal analytic strategy for buckling simulation of deepwater pipelines.Key words: pipeline structure; buckling behavior; vector form intrinsic finite element method; 3D shell element;pressure chamber test深水管道由于外部高静水压作用，其设计通常依据局部屈曲压溃的失稳极限状态[1]。
Abaqus仿真分析培训课件
有限元软件的介绍
三种数值分析方法：有限元方法，有限差分，有限体积方法 有限元分析是对结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法。 有限元分析软件目前最流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、
MSC四个比较知名比较大的公司。
有限元软件的对比
ANSYS是商业化比较早的一个软件，目前公司 收购了很多其他软件在旗下。
kg s Pa J Kg/m3 m/s2
T (103kg)
1bf s2/in
s
s
MPa mJ (10-3J)
t/mm3 mm/s2
psi in 1bf 1bf s2/in4
分析流程九步走
1、几何建模 Part 2、划分网格 Mesh 3、特性设置 Property 4、建立装配体 Assembly 5、定义分析步 Step 6、相互作用 Interaction 7、载荷边界 Load 8、提交运算 Job 9、后处理 Visualization
Create Wire
Create Wire的方法依次为：Planar、Point to Point和Spline。
现以Planar为例说明如何Create Wire： 1、选择草绘平面 2、为草绘平面定向 3、草绘Wire
Create Cut
Create Cut的方法依次为： Extrude、Revolve、Sweep、Loft和Circular hole。
其它工程问题： 热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力 学分析（流体渗透/应力耦合分析）及压电介质分析。
ABAQUS主要功能
软件功能
静态应力/位移分析：包括线性，材料和几何非线性，以及结构 断裂分析等
动态分析粘弹性/粘塑性响应分析：粘塑性材料结构的响应分析 热传导分析：传导，辐射和对流的瞬态或稳态分析 质量扩散分析：静水压力造成的质量扩散和渗流分析等 耦合分析：热/力耦合，热/电耦合，压/电耦合，流/力耦合，声
08 使用Abaqus-Explicit
Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit
© Dassault Systèmes, 2008
显式动力学过程概述
• 应力波的传播 • 应力波传播的例子说明了显 式动力学方法的求解过程： 没有迭代，或求解线性方程 。
• 考虑应力波沿着三个杆单元 传播问题。在时间增加的过 程中，研究杆的状态。
• 在大多数的Abaqus/Explicit分析中，用户只需提供总时间步长。时间增量 的大小由程序自动确定，这样总可以满足稳定时间增量的限制。
*STEP *DYNAMIC, EXPLICIT , 70.E-3
• 对特殊情况，可以人为的控制时间增量大小。
Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit
Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit
© Dassault Systèmes, 2008
Abaqus/Explicit句法
• Abaqus/Explicit独有的一些选项 • 下面的模型定义和历程选项只对Abaqus/Explicit有效（没有列出输出和控 制选项）： 分析 过程 *DYNAMIC, EXPLICIT: 该过程指定动力学分析步 Abaqus/Explicit将作为求解器。 *DYNAMIC TEMPERATURE-DISPLACEMENT, EXPLICIT: 该过程指定热固耦合分析步。 *ANNEAL: 该过程将所有的节点速度和状态变量，比 如应力和塑性应变设置为零。
第三个增量步开始时杆的构型
Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit
基于ABAQUS的高位抽放钻孔数值模拟_马勇_胡依鲁
别是材料的黏结力和摩擦角。当 f ＜ 0 时，材料将发
生剪切破坏。在一般低应力状态下，岩石（ 煤） 是一
种脆性材料，因此可根据岩石的抗拉强度判断岩石
是否产生拉破坏。岩石三轴力学试验表明，岩石峰
值强度和残余强度与围压有关，当外载荷达到岩石
的强度极限后，岩石的强度随着围压的大小而产生
弱化现象。
3 工作面倾向顶板岩层“三带”模拟
摘 要： 以乌兰煤矿Ⅱ020703 综采工作面为研究对象，采用 ABAQUS 数值模拟软件，建立三维数
值模型，首先沿工作面倾向对顶板上覆岩层的“三带”移动规律进行模拟，得出裂隙带高度范围
为 18 ～ 23 m，在距离风巷 10 ～ 15 m 处，裂隙带裂隙发育程度最大; 然后沿工作面走向对上覆岩
层的弯曲下沉量及离层裂隙带范围进行模拟，得出推进距离为 80、120、160 m 时，“O”形圈半径
1 工作面地质概况
Ⅱ020703 工作面是乌兰矿 7# 煤层所属工作面，
7#煤层平均厚度为 1． 89 m，直接顶板为平均 0． 86 m 厚的深灰色石灰岩，致密且坚硬。裂隙被方解石脉 充填。直接底板为平均 4． 6 m 厚的深灰色粉砂岩， 呈深 灰 色、薄 层 状、泥 质 含 量 高，层 理 发 育。 Ⅱ 020703 工作面煤（ 岩） 层为一走向 309° ～ 322°，倾向 SW，倾角为 18° ～ 25°，平均 22°的单斜构造，直接顶 厚度为平均 0． 86 m 的石灰岩，地质构造较为发育。 工作面设计走向长度为 1 350 m，倾斜长为 210 m， 采高平均 2． 0 m，煤层瓦斯含量为 9． 81 m3 / t，绝对 瓦斯涌出量最大为 38． 2 m3 / min，瓦斯涌出量主要 来源是采空区瓦斯及邻近 5767 工作面卸压瓦斯，工 作面上隅角和回风流瓦斯浓度超限。
压力容器及管道有限元分析(ANSYS,ABAQUS)
压力容器及管道有限元分析（ANSYS，ABAQUS）随着工业水平不断提高，各行业对创新的要求也不断提高，然而常规的设计手段已经严重制约了工程师的创新能力。
为了解决设计中的各种难题、满足工具师对力学工具的需求，特推出有限元分析服务。
使用软件：Abaqus Ansys Hypermesh具体算例：一，异形换热器管板及水室强度分析（Abaqus）通常冷凝器管板联接水侧和汽侧的壳体及换热管。
规则的管板可按ASME或GB150来设计，其计算方法比较复杂。
有限元模型如图1所示。
（为了看清内部结构，隐去了壳体）大型冷凝汽由于要保留单侧工作的能力，在水室中有一块分隔板将水室分成两半，这样，原来具有的轴对称性条件不存在了，计算需用有限元方法。
管板上支有几千根换热管，这些换热管对管板有加强作用，同时由于大量的开孔也破坏了管板的刚性，管板材料按ASME VIII-2处理。
管板两侧承受两种压力载荷；由于换热管与汽侧壳体材料及温度的差异，换热管上要加上热位移差。
如细仔点还要考虑管子由于内外压引起的泊松效应载荷。
管板/盖板/螺栓采用体单元C3D8/C3D6，管子用梁单元B32，壳体用S4R，每根管二，接管开口强度分析经常碰到容器上开口过大的问题，也常碰到奇形怪状的开口，或者其它一些附着物联接到容器上。
这类问题主要是建模的复杂。
图2，接管1三，异形的换热器壳体内压或外压分析通常换热器的壳子是很规则的，无论是管侧还是壳侧，都具有良好的轴对称性，即所谓的回转壳体。
回转壳体受压问题，可以用板壳理论来解，一般是有解的，这个解也正是ASMEVIII或GB150、 GB151这类规范的设计计算基础。
当壳体的轴对称性受到严重的破坏时，严格意义上来讲，原来的解是不适用了。
这时可采用数值方法来计算。
四，方形排汽管道（容器）的强度/刚性设计方形容的设计不及关心其强度，有时也要考虑其刚性，如图4所示，图4为一段排汽管道，上面还带有两组波纹管。
在工作过程，整过管道受内压或者外压，壳体会变形，有时会出现强度可以接受，但变形太大，太难看的情况，即刚度不太好。
abaqus使用手册
abaqus使用手册Abaqus Example Problems Manual Introduction1 Static Stress/Displacement Analyses2 Dynamic Stress/Displacement Analyses3 Tire and Vehicle Analyses4 Mechanism Analyses5 Heat Transfer and Thermal-Stress Analyses6 Fluid Dynamics and Fluid-Structure Interaction7 Electrical Analyses8 Mass Diffusion Analyses9 Acoustic and Shock Analyses10 Soils Analyses11 Abaqus/Aqua Analyses12 Design Sensitivity Analyses13 Postprocessing of Abaqus Results Files Product Index ABAQUS例题手册介绍1静态应力/位移分析2动态应力/位移分析3轮胎和车辆分析4机理分析5传热和热应力分析6流体动力学和流体结构相互作用7电气分析8质量扩散分析9声和冲击分析10土壤分析11 ABAQUS /水族分析12设计灵敏度分析13后处理结果文件产品索引2 Dynamic Stress/Displacement Analyses2.1 Dynamic stress analyses2.1.1 Nonlinear dynamic analysis of a structure with local inelastic collapse2.1.2 Detroit Edison pipe whip experiment2.1.3 Rigid projectile impacting eroding plate2.1.4 Eroding projectile impacting eroding plate2.1.5 Tennis racket and ball2.1.6 Pressurized fuel tank with variable shell thickness 2.1.7 Modeling of an automobile suspension2.1.8 Explosive pipe closure2.1.9 Knee bolster impact with general contact2.1.10 Crimp forming with general contact2.1.11 Collapse of a stack of blocks with general contact 2.1.12 Cask drop with foam impact limiter2.1.13 Oblique impact of a copper rod2.1.14 Water sloshing in a baffled tank2.1.15 Seismic analysis of a concrete gravity dam2.1.16 Progressive failure analysis of thin-wall aluminum extrusion under quasi-static and dynamic loads2.1.17 Impact analysis of a pawl-ratchet device2.1.18 High-velocity impact of a ceramic target 2动态应力/位移分析2.1动态应力分析2.1.1非线性动力分析与当地的非弹性坍塌的结构2.1.2底特律爱迪生管鞭实验2.1.3刚性弹丸撞击侵蚀板2.1.4冲刷弹丸冲击侵蚀板2.1.5网球球拍和球2.1.6加压燃料箱具有可变壳厚度2.1.7建模的汽车悬架2.1.8爆管封2.1.9膝垫与一般的接触碰撞2.1.10压与一般的接触形成2.1.11折叠堆栈与通用接触块的2.1.12木桶降与泡沫冲击限制器2.1.13斜的影响铜棒的2.1.14水晃荡在挡板罐2.1.15抗震分析混凝土重力坝2.1.16渐进失效分析准静态和动态载荷作用下薄壁铝型材挤压2.1.17的影响分析一个棘爪棘轮装置2.1.18高速冲击陶瓷靶2.2 Mode-based dynamic analyses2.2.1 Analysis of a rotating fan using substructures and cyclic symmetry 2.2.2 Linear analysis of the Indian Point reactor feedwater line2.2.3 Response spectra of a three-dimensional frame building2.2.4 Brake squeal analysis2.2.5 Dynamic analysis of antenna structure utilizing residual modes 2.2.6 Steady-state dynamic analysis of a vehicle body-in-white model 2.3 Eulerian analyses2.3.1 Rivet forming2.3.2 Impact of a water-filled bottle using Eulerian-Lagrangian contact 2.4 Co-simulation analyses2.4.1 Closure of an air-filled door seal2.4.2 Dynamic impact of a scooter with a bump2.2模式为基础的动态分析2.2.1分析用子结构和循环对称旋转的风扇2.2.2线性分析印度点堆给水线2.2.3响应谱三维框架建设2.2.4制动尖叫分析2.2.5动态分析天线结构的利用残余模式2.2.6稳态动态分析汽车车身的白色模型2.3欧拉分析2.3.1铆钉形成2.3.2影响采用欧拉- 拉格朗日接触的充满水的瓶子2.4协同仿真分析2.4.1封闭的充气门封2.4.2动态影响与凸起的摩托车。
ABAQUS功能模块介绍
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n i l n o A E F
ABAQUS/Standard
版本
广 泛 的 分 析 类 型 和 丰 富 的 材 料 库
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分析类型 ABAQUS/Standard 提供各类型的分析 程序，从常见的线性问题分析到复杂多步 非线性问题都能高效、可靠地解决。分析 程序的丰富多样性使运用变得十分方便， 一个单一的模拟可以包括多种分析类型。 例如，可以包括一个非线性静态分析，接 着进行非线性动态分析或者一系列线性摄 动分析来获得在初始预应力状态下结构的 固有频率和微振动响应。 ABAQUS/Standard 还提供了模拟多步 骤分析的能力，比如那些在组装和生产过 程中碰到的操作：在很多步骤中，引入新 组件或将现有组件移除。恰当的结合使用 ABAQUS/Standard 和 ABAQUS/Explicit 对一个操作中的不同 步骤模拟，可以进一步增强该功能。在此 一个分析的特定步骤的结果会被自动地传 递到后面的分析里。 ABAQUS/Standard 可以模拟大量的物 理现象，例如除了应力/位移分析之外还 有：热传导，质量扩散，和声学现象。
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快速、强健和高效的求解技术
求解器技术 ABAQUS/Standard 提供一个动态 载荷平衡的并行稀疏矩阵求解器， 这 个求解器很大程度上扩大了模型尺 寸的范围，并且能够实现多至 16 个 处理器的并行运算。 该求解器可以被 应用于各种类型的分析， 无论使用什 么单元类型，约束条件，接触定义或 其他模型特征。此外，这个求解器对 于子结构的生成和非对称刚 度矩阵问题的求解也是很有 效的。 ABAQUS/Standard 提供 一个基于域分解的并行迭代 求解器，这个求解器为特定 种类问题——如汽车动力传 动系统中的问题，提供附加 的便利功能。 ABAQUS/Standard 提供 一个并行的 Lanczos 特征 值求解器，在大规模模型中可以快 速有效提取多阶特征值。它是线性 动力学分析的重要工具，包括瞬态 响应，谐波响应，随机响应，和地 震 响 应 谱 分 析 。 ABAQUS/Standard 还有一个复特 征值求解器，可以实现对非对称系 统或带阻尼的对称系统的复特征值 提取。此外，ABAQUS/Standard 可以运用直接积分或高效的子空间 投影法（对弱的非线性问题）来解 决瞬态和谐波载荷下非线性结构的 ABAQUS/Standard 动态响应。 开创性的技术和程序 除 了 强 有 力 的 求 解 技 术 ， ABAQUS/Standard 还提供几种开 创性的求解技术以减少分析时间。 例如直接循环求解过程，它能够经 济有效的对循环加载下的结构稳态 响应进行求解。该技术对高温疲劳 问题（例如汽车动力传动系统中的 热疲劳问题）的求解非常有效。