abaqus管道模拟
Abaqus软件简介
Abaqus软件简介Abaqus软件简介⼀ SIMULIA公司简介达索SIMULIA公司(原Abaqus公司)是世界知名的计算机仿真⾏业的软件公司，成⽴于1978年，其主要业务为世界上最著名的⾮线性有限元分析软件Abaqus进⾏开发、维护及售后服务。
2005年5⽉，前Abaqus软件公司与世界知名的在产品⽣命周期管理软件⽅⾯拥有先进技术的法国达索集团合并，共同开发新⼀代的模拟真实世界的仿真技术平台SIMULIA。
SIMULIA不断吸取最新的分析理论和计算机技术，领导着全世界⾮线性有限元技术和仿真数据管理系统的发展。
⽬前产品线包括统⼀的有限元技术(Unified FEA)、多物理场分析技术(Multiphysics)和仿真⽣命周期管理平台(SimulationLifecycle Management)三部分内容。
Abaqus软件已成为国际上最先进的⼤型通⽤⾮线性有限元分析软件，被全球⼯业界⼴泛接受，并引领制造业最真实模拟世界的仿真技术平台的发展！达索SIMULIA公司的总部位于美国罗德岛州普罗维登斯市布朗⼤学旁，在总部的450多名雇员中有200多⼈具有⼯程或计算机的博⼠学位，100多⼈具有硕⼠学位。
被公认为世界上最⼤且最优秀的⾮线性⼒学和计算机辅助⼯程（CAE）研究团体。
全球有650多雇员，在北美、欧洲、亚太地区有40多个分公司或代表处，在美国、法国、印度、中国等地建有6个研发中⼼。
中国地区的代表处设在北京和上海，并在⼴州和成都设有办事处。
⼆Abaqus软件产品的性能特点1 ⼈机交互界⾯Abaqus/CAE是Abaqus公司新近开发的Abaqus软件的前后处理系统，它汲取了三维CAD软件的优点，同时与Abaqus求解器紧密结合。
Abaqus/CAE具有以下的特点：●现代的windows风格的软件界⾯，具有良好的⼈机交互特性；●现代三维CAD造型软件的建模⽅式，直接考虑部件之间的装配关系●参数化建模⽅法，便于修改设计，寻找最佳的设计⽅案；●强⼤的模型管理⼿段，为各种复杂实际⼯程问题的建模和仿真提供了⽅便；●独有的接触模块，可以⽅便地为实际⼯程中的各种接触问题建模；●全⾯⽀持从零件级到系统级的分析，使结构的模拟过程在统⼀的平台下实现。
用Ansys或Abaqus分析钢管混凝土结构或构件
用Ansys或Abaqus分析钢管混凝土结构或构件以上两个软件国外都有人用来分析钢管混凝土结构，但建模的方法不尽相同。
关键在于钢管和混凝土本构关系的选取以及两者之间的界面处理方法，各位有没有这方面的经验能向我们大家介绍一下。
==========程序中大概只有Drucker-Prager比较适合描述受约束混凝土的本构关系，因为这个模型可以考虑 hydrostatic stress （流体静应力）的影响。
在程序中，需要输入cohesion, angle of internal friction，(one more for ANSYS is the angle of dilatancy)。
值得注意的是，两个软件确定这几个参数的公式各不相同，很是令人头疼。
其实user manuals不可能给出明确的表达式，因为到目前为止，好像没有研究把钢管的强度，混凝土的强度，含钢率等等因素（i.e. the confinement）全部在Drucker-Prager 中考虑进去。
至于两种材料的界面，日本的 Hanbin Ge曾用link element来模拟，但在他的文章中，没有详细的描述。
轴压状况下，好像可以忽略滑移。
偏压可能情况有所不同。
==========韩教授书上的混凝土应力-应变关系，可以简单理解为单向受力的混凝土本构关系（考虑了钢管的约束），因此不能用于多向应力状态下混凝土的有限元分析。
材料非线性有限元分析，需要定义材料的屈服面，流动准则，强化准则，等等。
对受约束的混凝土，还要考虑体积膨胀，钢管对它的约束等因素。
显然，不是一个简单的应力-应变曲线所能概括的。
==========三向有限元分析，需要定义屈服面、流动准则和强化准则等等，而考虑钢管约束的混凝土本构关系，只是应力-应变关系。
对钢管混凝土的有限元分析，主要困难是如何定义屈服面，和模拟两个材料之间的滑移，我曾经用过接触分析（contact analysis）来求轴压构件的承载力，发现最大承载力能够比较精确地求得，但是精确的荷载-位移曲线很难获得，因为商用软件（Ansys\Marc）里面的D-P模型是塑性模型。
基于ABAQUS的管线施工对桥梁桩基稳定性的影响模拟
基于 ABAQUS的管线施工对桥梁桩基稳定性的影响模拟摘要：为了分析燃气管道施工对大桥的桩基的影响，基于有限元软件ABAQUS 开展数值模拟研究。
通过分析管道开挖对桥梁桩基的应力、弯矩、轴力和位移，评估安全性。
关键词：桩基，数值模拟，位移，应力，内力，强度折减法燃气管线施工对周边建筑物或构筑物是有影响的，建筑物或构筑物的施工对既有燃气管线的安全也有一定的影响。
例如：蒋宗岑和黄启刚分析了高速公路桥梁与燃气管线相互作用下安全性问题；董艳彪、谢光宁等分别分析了燃气管道施工对既有高铁桥梁和公路的影响；李云江、吕燕荣分别分析了桥梁桩基和公路暗挖施工对既有燃气管线的影响。
李强和王洋对河道内的燃气管道施工进行研究；刘凯等对燃气管道施工回填进行了安全性评价。
故本工程燃气管线开挖施工很可能引起本工程跨海桥梁桩基的位移或变形，危及桥梁桩基安全。
因此，开展管线施工对桥梁桩基影响的研究具有十分重要的意义。
本文以某燃气管线施工对近邻大桥桩基的影响为依托，利用ABAQUS有限元分析软件模拟管线施工，预测施工对桥梁桩基的影响。
1工程概况本项目燃气管道穿越工程施工工艺采用拉管施工。
拟建管底埋深位于以下1～30m，穿海底段位于海底面以下20m的稳定土层，如图产所示。
燃气管道总长约920m，设计0.4MPa，属GB1级压力管道，定向钻穿越第1次累计920米，管道规格D273×8，管道管材采用L245NHFW钢管。
图1 燃气管道钻穿越河流及地层示意图跨海大桥位于海堤西侧、S201线K881+460处，与海堤平行，桥长519.4m，桥跨布置为（29.7+4×30+4×40+3×30+3×30+29.7）m，结构为简支T梁，基础采用钢筋混凝土桩基础。
跨海大桥位于拟建管道南侧，二者近似平行，最小净距78.9m，最大净距91.5m。
本文采用三维有限元法对输油管道开挖进行数值模拟，分析燃气管道施工对跨海大桥的影响。
钢管混凝土ABAQUS建模过程
钢管混凝土ABAQUS建模过程Part模块一、钢管1.壳单元概念：壳单元用来模拟那些厚度方向尺寸远小于另外两维尺寸，且垂直于厚度方向的应力可以忽略的的结构。
以字母S开头。
轴对称壳单元以字母SAX开头，反对称变形的单元以字母SAXA开头。
除轴对称壳外，壳单元中的每一个数字表示单元中的节点数，而轴对称壳单元中的第一个数字则表示插值的阶数。
如果名字中最后一个字符是5，那么这种单元只要有可能就会只用到三个转动自由度中的两个。
2.壳单元库一般三维壳单元有三种不同的单元列示：①一般壳单元：有限的膜应变和任意大的转动，允许壳的厚度随单元的变形而改变，其他壳单元仅假设单元节点只能发生有限的转动。
②薄壳单元：考虑了任意大的转动，但是仅考虑了小应变。
③厚壳单元：考虑了任意大的转动，但是仅考虑了小应变。
壳单元库中有线性和二次插值的三角形、四边形壳单元，以及线性和二次的轴对称壳单元。
所有的四边形壳单元（除了S4）和三角形壳单元S3/S3R采用减缩积分。
而S4和其他三角形壳单元采用完全积分。
3.自由度以5结尾的三维壳单元，每一节点只有5个自由度：3个平动自由度和面内的2个转动自由度（没有绕壳面法线的转动自由度）。
然而，如果需要的话，节点处的所有6个自由度都是可以激活的。
其他三维壳单元在每一节点处有6个自由度（三个平动自由度和3个转动自由度）。
轴对称壳单元的每一节点有3个自由度：1 r-方向的平动2 z-方向的平动3 r-z平面内的平动4.单元性质所有壳单元都有壳的截面属性，它规定了壳单元的材料性质和厚度。
壳的横截面刚度可在分析中计算，也可在分析开始时计算。
①在分析中计算：用数值方法来计算壳厚度方向上所选点的力学性质。
用户可在壳厚度方向上指定任意奇数个截面点。
②在分析开始时计算：根据截面工程参量构造壳体横截面性质，不必积分单元横截面上任何参量。
计算量小。
当壳体响应是线弹性时，建议采用这个方法。
5.壳单元的应用如果一个薄壁构件的厚度远小于其整体结构尺寸，并且可以忽略厚度方向的应力，建议用壳单元来模拟。
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系列教程 多步骤分析
11 多步骤分析ABAQUS模拟分析的一般性目标是确定模型对所施加载荷的响应。
回顾术语载荷（load）在ABAQUS中的一般性含义，载荷代表了使结构的响应从它的初始状态到发生变化的任何事情；例如：非零边界条件或施加的位移、集中力、压力以及场等等。
在某些情况下载荷可能相对简单，如在结构上的一组集中载荷。
在另外一些问题中施加在结构上的载荷可能会相当复杂，例如，在某一时间段内，不同的载荷按一定的顺序施加到模型的不同部分，或载荷的幅值是随时间变化的函数。
采用术语载荷历史（load history）以代表这种作用在模型上的复杂载荷。
在ABAQUS中，用户将整个的载荷历史划分为若干个分析步（step）。
每一个分析步是由用户指定的一个“时间”段，在该时间段内ABAQUS计算该模型对一组特殊的载荷和边界条件的响应。
在每一个分析步中，用户必须指定响应的类型，称之为分析过程，并且从一个分析步到下一个分析步，分析过程也可能发生变化。
例如，可以在一个分析步中施加静态恒定载荷，有可能是自重载荷；而在下一个分析步中计算这个施加了载荷的结构对于地震加速度的动态响应。
隐式和显式分析均可以包含多个分析步骤；但是，在同一个分析作业中不能够组合隐式和显式分析。
为了组合一系列的隐式和显式分析步，可以应用结果传递或输入功能。
在ABAQUS分析用户手册（ABAQUS Analysis User’s Manual）第7.7.2节“Transfering results between ABAQUS/Explicit and ABAQUS/Standard”中讨论了这个功能。
而本指南不做进一步的讨论。
ABAQUS将它的所有分析过程主要划分为两类：线性扰动（linear perturbation）和一般性分析（general）。
在ABAQUS/Standard或在ABAQUS/Explicit分析中可以包括一般分析步；而线性扰动分析步只能用于ABAQUS/Standard分析。
abaqus软件简介
abaqus软件简介ABAQUS是一种有限元素法软件，用于机械、土木、电子等行业的结构和场分析。
ABAQUS早年属于美国HKS公司的产品，于2000年代中期卖给了达索公司，该软件又被称为达索SIMULIA。
ABAQUS非常适合用作科学研究。
它的说明书专业性强、详实，说明书中验算的实例多来自于公开发表的科研类论文。
ABAQUS的主要模块包含可视化图形界面CAE、隐式求解器STANDARD、显式求解器EXPLICIT三部分，还包含其它若干特殊功能模块。
目录, 软件简介1, 软件功能2, 素材塑性3, 对比分析4, 版本发布5, 其它相关6冲压成型应用 ,应用 ,, 产品7软件简介ABAQUS是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。
ABAQUS包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。
并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料。
作为通用的模拟工具，ABAQUS除了能解决大量结构(应力/位移)问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析(流[1]体渗透/应力耦合分析)及压电介质分析。
真实世界的仿真是非线性的，SIMULIA将成为模拟真实世界仿真分析工具，它支持最前沿的仿真技术和最广泛的仿真领域.SIMULIA为真实世界的模拟提供了开放的，多物理场分析平台。
SIMULIA将同CATIA,DELMIA一起，帮助用户在PLM 中，实现设计，仿真和生产的协同工作。
它将分析仿真在产品开发周期的地位提升到新的高度。
ABAQUS为用户提供了广泛的功能，且使用起来又非常简单。
大量的复杂问题可以通过选项块的不同组合很容易的模拟出来。
例如，对于复杂多构件问题的模拟是通过把定义每一构件的几何尺寸的选项块与相应的材料性质选项块结合起来。
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软件的油气站场地基沉降管道的应力分析
基于ABAQUS软件的油气站场地基沉降管道的应力分析朱军凯;曹兴滨;方林剑;张兴国;邓帮辉【摘要】以利用全站仪测量得到的管线沉降量为条件,利用ABAQUS软件建立管道三维模型,分析地基沉降后管道应力分布情况,通过与现场实测的应力结果进行对比,验证了采用ABAQUS软件分析管道应力分布的可靠性和有效性,为管道可靠性分析及后续的沉降隐患消除提供理论依据.【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2018(039)011【总页数】6页(P878-882,887)【关键词】油气集输站场;管道;ABAQUS;地基沉降;有限元分析【作者】朱军凯;曹兴滨;方林剑;张兴国;邓帮辉【作者单位】塔里木油田分公司油气运销部,库尔勒841000;塔里木油田分公司油气运销部,库尔勒841000;塔里木油田分公司油气运销部,库尔勒841000;塔里木油田分公司油气运销部,库尔勒841000;塔里木油田分公司油气运销部,库尔勒841000【正文语种】中文【中图分类】TE973随着石油工业的快速发展，石油管道敷设量迅猛增加，压力管道的使用越来越广泛，由于压力管道输送的多为高压、有毒、易燃、腐蚀性强的介质，一旦发生压力管道破损，必将造成破坏性后果。
压力管道失效是由多方面因素引起的，主要有内外腐蚀、不均匀沉降、疲劳断裂等[1-2]，因此对压力管道的运行状态进行检测至关重要。
目前，国内已逐步开展埋地管道应力分析方面的研究[3-4]，帅健等[5]认为管道在上覆土体和夯实地基的不均匀作用下会发生局部弯曲和椭圆化变形，管底夯实地基起到阻止管道下沉的作用；杨朝娜[6]定量分析了各因素如管线的埋深、材质、壁厚等对管线受力和变形的影响；张鹏[7]认为管道覆土的不均匀对管道的变形存在一定影响。
然而现有文献鲜有利用ABAQUS软件对油气集输站场内地基沉降管道进行应力分析，本工作利用ABAQUS软件根据已观测到的地基沉降，分析了埋地管道的应力，并与实测应力进行对比。
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弧长法求极限荷载 解释说明及使用场景
abaqus弧长法求极限荷载解释说明及使用场景1. 引言1.1 概述本文将介绍abaqus弧长法在求解极限荷载中的解释说明及使用场景。
在结构力学分析领域，确定结构在加载过程中所能承受的最大荷载是一个重要且关键的问题。
abaqus弧长法作为一种常见的数值计算方法，被广泛应用于求取结构的极限荷载。
通过该方法，可以模拟实际工程中复杂形状和非线性特性的结构在极限状态下的行为，并对其进行合理预测。
1.2 文章结构本文主要包含以下部分：引言、正文、Abaqus弧长法求极限荷载解释说明、使用场景和结论。
引言部分对文章进行了概述，并提出了研究目的。
接下来的正文部分将详细介绍相关背景知识，为读者提供建立起对问题本质认识所需的基础知识。
然后，在Abaqus弧长法求极限荷载解释说明部分，我们将简要介绍Abaqus 软件以及弧长法原理和步骤，并详细讨论其在求解极限荷载中的应用。
使用场景部分将探讨结构力学分析领域中的应用场景，并通过实际工程案例加以说明。
最后，在结论部分对讨论的结果进行总结。
1.3 目的本文的目的是介绍abaqus弧长法在求解极限荷载中的原理和步骤，并阐述它在结构力学分析领域中的使用场景。
通过对该方法的深入理解，读者将能够了解如何利用abaqus软件进行极限荷载计算，并在实际工程中应用该方法。
同时，我们还会对该方法的优点和局限性进行分析，帮助读者更好地评估其适用性和可行性。
最终，本文旨在为工程师和研究人员提供一个全面而深入的指南，帮助他们有效地利用abaqus弧长法求解复杂结构的极限荷载。
2. 正文在结构力学分析领域中，求解极限荷载是一个重要的问题。
极限荷载是指结构或零件所能够承受的最大荷载，在设计和评估工程结构时起到至关重要的作用。
为了准确地求解极限荷载，研究者们提出了各种方法和技术。
其中一种被广泛应用的方法是使用Abaqus软件进行弧长法求解。
Abaqus是一种常用于有限元分析的商业软件，在结构力学领域具有广泛的应用。
Abaqus Fluent简单CFD实例详解
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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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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. Solution -- Fluent
2.10. Define Materials
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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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2. Solution -- Fluent
2.12. Define Boundary Conditions(5)
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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系列教程11多步骤分析 (1)
11多步骤分析ABAQUS模拟分析的一般性目标是确定模型对所施加载荷的响应。
回顾术语载荷（load）在ABAQUS中的一般性含义，载荷代表了使结构的响应从它的初始状态到发生变化的任何事情；例如：非零边界条件或施加的位移、集中力、压力以及场等等。
在某些情况下载荷可能相对简单，如在结构上的一组集中载荷。
在另外一些问题中施加在结构上的载荷可能会相当复杂，例如，在某一时间段内，不同的载荷按一定的顺序施加到模型的不同部分，或载荷的幅值是随时间变化的函数。
采用术语载荷历史（load history）以代表这种作用在模型上的复杂载荷。
在ABAQUS中，用户将整个的载荷历史划分为若干个分析步（step）。
每一个分析步是由用户指定的一个“时间”段，在该时间段内ABAQUS计算该模型对一组特殊的载荷和边界条件的响应。
在每一个分析步中，用户必须指定响应的类型，称之为分析过程，并且从一个分析步到下一个分析步，分析过程也可能发生变化。
例如，可以在一个分析步中施加静态恒定载荷，有可能是自重载荷；而在下一个分析步中计算这个施加了载荷的结构对于地震加速度的动态响应。
隐式和显式分析均可以包含多个分析步骤；但是，在同一个分析作业中不能够组合隐式和显式分析。
为了组合一系列的隐式和显式分析步，可以应用结果传递或输入功能。
在ABAQUS分析用户手册（ABAQUS Analysis User’s Manual）第results between ABAQUS/Explicit and ABAQUS/Standard”中讨论了这个功能。
而本指南不做进一步的讨论。
ABAQUS将它的所有分析过程主要划分为两类：线性扰动（linear perturbation）和一般性分析（general）。
在ABAQUS/Standard或在ABAQUS/Explicit分析中可以包括一般分析步；而线性扰动分析步只能用于ABAQUS/Standard分析。
对于两种情况的载荷条件和“时间”定义是不相同的，因而，从每一种过程得到的结果必须区别对待。
基于ABAQUS和MATLAB的断层抗大变形管道长度计算
基于ABAQUS和MATLAB的断层抗大变形管道长度计算王亮;房茂立【摘要】通过对比抗大变形管材与普通管材力学性能和经济成本,阐述了确定活动断层处抗大变形钢管道长度的必要性.在忽略活动断层面宽度条件下,研究采用有限元软件ABAQUS对该处普通钢管道进行抗震受力计算,得到管道沿线应变.利用MATLAB软件对大于容许应变值的管道单元进行统计处理,得到大于普通钢管容许应变值的管道长度,加上活动断层面宽度之和即为需要使用抗大变形管道的长度.此方法可得到抗大变形钢管道长度及沿管道长度方向应变分布状况,为活动断层作用下管材选择提供依据.【期刊名称】《石油工程建设》【年(卷),期】2016(042)004【总页数】4页(P34-37)【关键词】ABAQUS;MATLAB;断层;抗大变形管;长度【作者】王亮;房茂立【作者单位】中石化石油工程设计有限公司,山东东营257026;中石化石油工程设计有限公司,山东东营257026【正文语种】中文由于长输管道分布范围广，沿途区域自然地理条件和地质环境复杂多样，无法完全避开地质灾害的威胁和侵害。
在多种地质灾害中，活动断层是破坏埋地管道完整性的高发地。
GB 50470-2008《油气输送管道线路工程抗震技术规范》、ASCE2004 “Guidelines for the Seismic Design of Oil and Gas Pipeline Systems”及ALA 2001“Guidelines for the Design of Buried SteelPipe”均提出了穿越活动断层处管道基于应变的设计思想和技术方法，通过调整管道穿越活动断层处夹角、壁厚及埋深，使得断层处管道受力满足管道材料力学性质。
然而，由于某些活动断层位错量大、断层性质复杂，使用以上设计方法进行管道受力校核无法满足其力学特性。
因此，在这些活动断层处需要使用抗大变形管，这类管材除了拥有优于普通钢管的材料性能（屈服强度明显低于普通管材，而应变强化指数明显高于普通管材，均匀延伸率大于8％，屈曲应变是普通管材的1.5倍），还具备高应力比、抵抗纵向屈曲的高变形容量等特性［1］。
abaqus管道建模过程
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。
abaqus管道建模过程
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，壁厚取，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的圆，向圆内偏移一个管厚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，）和点（,0）的交点。
图 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的圆，向圆内偏移一个管厚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，则两条辅助线是圆心分别与点（0，）和点（，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。
abaqusFSI流固耦合教程T
[1]潘海丽,张亚新.管道流体双向耦合的动力学模拟分析[J].中国石油和化工标准与质量,2013,(6).
3、流固耦合操作与实例
润滑油简化为不可压缩、均匀介质 质量864Kg/m3 动力粘度4.33cp 比定压热容2063J/(Kg.K) 入口速度1.93m/s
单位mm，圆角R100
3、流固耦合操作与实例
2 abaqus流固耦合简介
不适用的范围 震动噪声 利用杆、梁、桁架、线缆建立的模型 喷射成形、铸造、超塑性成形 破裂、渗透分析
2 abaqus流固耦合简介
2.2操作流程
2 abaqus流固耦合简介
（1）定义流体介质属性
2 abaqus流固耦合简介
（2）定义分析步
2 abaqus流固耦合简介
1、建立几何模型 PCB板尺寸 7.8X11.6X0.16 cm 芯片尺寸 3X3X0.7 cm 发热块尺寸 1.8X1.8X0.3cm 核心尺寸 0.75X0.75X0.2cm 空气尺寸 27.8X20X12.56 cm
4、热流耦合操作与实例
• 单元类型DC3D8 • 初始温度293K • 体热通量50mW/s/mm3 • 瞬态热传递分析步，初始增量0.01s；CFD分析；总仿真
1 abaqus/CFD模块简介
1.1 计算流体动力学基础
1 abaqus/CFD模块简介
1 abaqus/CFD模块简介
1 abaqus/CFD模块简介
1 abaqus/CFD模块简介
1 abaqus/CFD模块简介
非稳态分析必须设定初始条件：
压强、速度、温度、湍流数量
需要设定的区域：
可供耦合的求解器
动力隐式求解器（模型1） 动力显式求解器（模型2） 热传递（模型3） 动力温度位移耦合求解器，不含温度求解（模型4）
abaqus中定义管道局部坐标系、切线载荷
1.CAE操作对应inp文件：*Orientation, name="Datum csys-2", system=CYLINDRICAL-20., -2.5, 20., -20., -2.5, 21. ** Name: Load-1 Type: Surface traction*Dsload, orientation="Datum csys-2", constant resultant=YESSurf-1, TRSHR, 10., -0.707107, 0.707107, 0.2.操作原理：using a local coordinate system to define shear directionsIt is sometimes convenient to give shear and general traction directions with respect to a local coordinate system. The following two examples illustrate the specification of the direction of a shear traction on a cylinder using global coordinates in one case and a local cylindrical coordinate system in the other case. The axis of symmetry of the cylinder coincides with the global z-axis. A surface named SURFA has been defined on the outside of the cylinder.In the first example the direction of the shear traction,, is given in global coordinates. The sense of theresulting shear tractions using global coordinates is shown in Figure 34.4.3–3(a).Figure 34.4.3–3 Shear tractions specified using global coordinates (a) and a local cylindrical coordinate system (b).*STEPStep 1 - Specify shear directions in global coordinates...*DSLOADSURFA, TRSHR, 1., 0., 1., 0. ！suefa是自定义名称；trshr为载荷类型标签，见附表一；1.为载荷量，见关键字*DSLOAD； 0., 1., 0.为投影前向量。