Abaqus在风电领域解决方案

Forming Abaqus风电行业解决方案

Simulia软件公司

2009年5月

目录

第一章Abaqus简介 (1)

第二章Abaqus风电领域简介............................................. .. 5 第三章Abaqus应用实例 (6)

第一章Abaqus简介

1. 1Abaqus软件公司及产品简介

美国Abaqus软件公司成立于1978年，总部位于美国罗德岛博塔市，专门从事非线性有限元力学分析软件Abaqus的开发与维护。

公司总部雇员二百余人，其中近90人具有工程或计算机博士学位，近60人具有硕士学位，被公认为世界上最大且最优秀的固体力学研究团体。

Abaqus软件已被全球工业界广泛接受，并拥有世界最大的非线性力学用户群。Abaqus软件以其强大的非线性分析功能以及解决复杂和深入的科学问题的能力，除了在广大工业用户中得到认可外，也在以高等院校、科研院所等为代表的高端用户中得到广泛赞誉。

随着研究水平提高所引发的对高水平分析工具需求的加强，Abaqus软件在各行业用户群中所占据的地位也越来越突出。风电领域是Abaqus软件的一个重要应用领域。

2002年5月成立的Abaqus公司北京代表处和2005年1月成立的Abaqus公司上海代表处是Abaqus公司在大中国地区的两个分支机构，全面负责Abaqus 软件在中国的推广和服务，以及软件的本地化工作。

随着软硬件技术的不断发展，Abaqus公司的业务也持续发展，2002年增长11%，2003年增长18%。Abaqus软件的用户绝大部分是租赁用户，这些用户通常对产品和服务要求都是很苛刻的。Abaqus是一个推崇技术的公司，它始终走在结构力学研究和软件化领域的前沿，它良好的品质和服务得到业界的广泛认可，这也是占其用户很大比重的租赁用户一年又一年往复租用它的原因。

1. 2Abaqus软件产品的性能特点

人机交互界面

Abaqus/CAE是Abaqus公司新近开发的软件运行平台，他汲取了同类软件和CAD软件的优点，同时与Abaqus求解器软件紧密结合。

与其他有限元软件的界面程序

比，Abaqus/CAE具有以下的特点：

●采用流行的大多数CAD软

件建模方式，通过布尔运算、

拖拉、旋转、拷贝、镜射、

倒角等多种手段，可以建立

起真实地反映工程结构的

复杂几何模型。另外它还是

可视化视窗系统，具有良好

的人机交互特性。

●Abaqus还提供了与CAD 软件专用的数据接口，能实现与CAD 软件的无

缝几何模型传递。这些CAD 软件有CATIA、UG、Pro/E、IDEAS，Solidwork、

Solid edge、Inventor、MDT等等。Abaqus还可以读取如下格式的图形标

准文件：SAT、STEP、ParaSolid、IGES、DXF等等。

●采用了参数化建模方法，为实际工程结构的参数设计与优化，结构修改

提供了有力工具。

●强大的模型管理和载荷管理手段，为多任务、多工况实际工程问题的建

模和仿真提供了方便。

●鉴于接触问题在实际工程中的普遍性，单独设置了Interaction模块，可

以精确地模拟实际工程中存在的多种接触和连接问题，并可以进行从零

件级到系统级的分析。

●具有很强的开放性，可以结合Python语言方便的定制用户化界面，方便

用户操作。

求解器性能

Abaqus软件在求解非线性问题时具有非常明显的优势。其非线性涵盖材料非线性、几何非线性和接触非线性等多个方面。

Abaqus/Standard是一个通用分析模块，它能够求解广泛的线性和非线性问题，包括结构的静态、动态、热和电响应等。对于通常同时发生作用的几何、材料和接触非线性采用自动控制技术处理。Abaqus拥有CAE工业领域最为广泛的材料模型，它可以模拟绝大部分工程材料的线性和非线性行为，而且任何一种材料都可以和任何一种单元或复合材料层一起用于任何合适的分析类型。

Abaqus/Explicit是利用对事件变化的显示积分求解动态有限元方程。该模块适合于分析如冲击和爆炸这样短暂、瞬时的动态事件，对高度非线性问题也非常有效，包括模拟加工成形过程中改变接触条件的问题。以上两种分析模块输入和输出格式是相同的。

由于Abaqus/Standard(通用程序)和Abaqus/Explicit(显式积分)同为Abaqus公司的产品，它们之间的数据传递非常方便，可以很容易地考虑预紧力等静力和动力相结合的计算情况。

Abaqus软件的求解器是智能化的求解器，可以解决其它软件不收敛的非线性问题，其它软件也收敛的非线性问题，Abaqus软件的计算收敛速度较快，并更加容易操作和使用。

综合起来，Abaqus软件具有：

比其他通用有限元软件更多的单元种类，单元种类达562种，提供了更多的选择余地，并更能深入反映细微的结构现象和现象间的差别。除常

规结构外，可以方便地模拟管道、接头以及纤维加强结构等实际结构的

力学行为。

●更多的材料模型，包括材料的本构关系和失效准则等，仅橡胶材料模型

就达16种。除常规的金属弹塑性材料外，还可以有效地模拟高分子材料、复合材料、高温蠕变材料等特殊材料。Abaqus还提供灵活强大的用户自定义接口，用户可以使用Fortran语言来开发自己的材料模型。

●更多的接触和连接类型，可以是硬接触或软接触，也可以是Hertz接触（小

滑动接触）或有限滑动接触，还可以双面接触或自接触。接触面还可以考虑复杂的摩擦和阻尼的情况。上述选择提供了方便地模拟密封，挤压，铰连接等工程实际结构的手段。

●Abaqus的疲劳和断裂分析功能，概括了多种断裂失效准则，对分析断裂

力学和裂纹扩展问题非常有效。

●隐式和显式求解器无缝集成，同为Abaqus公司的产品，单元类型和命名

一致，用户可以很方面的进行两种求解方法的转化和联合运算。

性价比

其他通用有限元软件在解决常规的线性问题时，具有较好的性价比。但在实际工程中，非线性是比线性远为普遍的自然现象，线性通常只是非线性的理想化假设。随着研究水平的提高和研究问题的深入，非线性问题必然成为工程师和研究人员面临的课题，并成为制约深入研究和精确设计的瓶颈。购买Abaqus软件可以很好地解决这些问题，缩短研制周期、减少试验投入，避免重新设计。工欲善其事，必先利其器，使用不恰当或低档的分析工具进行工作的成本要远超过使用合适工具的成本。因此，从综合效益和长远效益而言，Abaqus软件的经济性是非常突出的。