ABAQUS 是一款專用于有限元分析的CAE軟件。ABAQUS 公司于1978 年在美國成立，原名Hibbitt，Karlsson ＆ Sorensen 公司 ( HKS ) ， 后更名為 ABAQUS 公司，2005 年被達索系統(tǒng) ( Das-sault Systemes) 收購。

ABAQUS 最初于 1978 年發(fā)布，目前最新的版本為 ABAQUS 2018，更新的內容包括: 新增了材料和單元類型，增強了接觸屬性功能，增強了線性動力學的功能，增強了建模和可視化功能等。ABAQUS 大量應用于機械、土木、電子、航空航天等行業(yè)。該軟件最初就是為解決非線性物理問題而設計的，該軟件具有豐富的材料庫，可以模擬的材料包括金屬、橡膠、高分子材料、復合材料等; 除常規(guī)的結構應力/應變問題外，還能模擬熱傳導、質量擴散等問題，同時提供多物理場耦合分析能力，如流—固耦合、聲—固耦合、壓—電耦合、熱—固耦合、熱—電耦合等。在復合材料分析方面，ABAQUS 可以采用多種單元類型，可以進行宏觀和微觀模擬，可以對纖維和基體的材料及接觸界面進行漸進損傷和失效分析。同時，ABAQUS 支持通過Fortran等進行二次開發(fā)。

ABAQUS 在國外的客戶有空客、波音的商用飛機和衛(wèi)星系統(tǒng)等部門、洛克希德·馬丁、NASA的Lewis研究中心、Goddard 太空飛行中心以及美國海軍和 Amold 空軍基地等。ABAQUS 于 2002 年進入中國，并呈現(xiàn)出趕超 ANSYS 在國內地位的趨勢，目 前 在 中 國 的 用 戶 有 航 空 工 業(yè) 301、601、602、603、611、625，航空工業(yè)成飛，中國航發(fā)621 所，航天一院一部、一院信息中心、14 所、702所、二院二部、三院三部、四院41所、六院11所等。

ABAQUS具備強大的建模、分析和數(shù)據(jù)管理能力，可進行完整的產(chǎn)品設計、制造和維護的全過程仿真。其非線性分析功能非常突出，能模擬各種復雜的物理現(xiàn)象，如材料變形、破壞、熱傳導和流體流動等。此外，ABAQUS還提供了豐富的數(shù)據(jù)可視化工具，用于直觀展示仿真結果，幫助用戶更好地理解仿真過程和結果。

除了基礎版的ABAQUS，達索還提供了多個附加模塊，如ABAQUS / CAE、ABAQUS / FEA、ABAQUS / CFD等，分別用于有限元分析、流體動力學分析和熱分析等。這些模塊進一步增強了ABAQUS的功能，使得用戶可以根據(jù)需要選擇不同的模塊進行仿真。

ABAQUS廣泛應用于汽車、能源、電子、建筑等多個領域。比如，在汽車工業(yè)中，ABAQUS可用于汽車碰撞仿真、結構優(yōu)化和耐久性分析；在航空航天領域，ABAQUS可用于飛機結構分析和飛行動力學仿真；在能源領域，ABAQUS可用于風力發(fā)電機組和太陽能電池板的性能分析和優(yōu)化。

2 ABAQUS 分析步驟

前處理、分析計算和后處理是有限元分析的 3 個步驟。這 3 個步驟在 ABAQUS 中的實現(xiàn)方法介紹如下。

前處理階段的中心任務是定義物理問題的模型，并生成相應的 ABAQUS 輸入文件。ABAQUS/CAE 是完整的 ABAQUS 運行環(huán)境，可以生成 ABAQUS 的模型，使用交互式的界面提交和監(jiān)控分析作業(yè)， 最后顯示分析結果。ABAQUS/CAE 分為若干個模塊，每個模塊都用于完成模擬過程中的一個方面的 工作，例如定義幾何形狀、材料性質、載荷和邊界條件等。建模完成之后，ABAQUS/CAE 可以生成 ABAQUS 輸入文件，提交給 ABAQUS/Standard 或 ABAQUS/Explicit。讀者也可以使用其他的前處理器，如 MSC.PATRAN、Hypermesh 等來創(chuàng)建模型，但是 ABAQUS 的很多功能（如定義面、接觸對、連接器等）只有 ABAQUS/CAE 才支持。因而建議讀者使用 ABAQUS/CAE 作為前處理器。

在這個階段中，使用 ABAQUS/Standard 或者 ABAQUS/Explicit 求解輸入文件中所定義的數(shù)值模型，計算過程通常在后臺運行，分析結果以二進制的形式保存起來，以用于后處理過程。完成一個求 解過程所花費的時間由問題的復雜程度和計算機的計算能力等因素決定。

ABAQUS/CAE 的后處理部分又叫作 ABAQUS/Viewer，可以用來讀入分析結果數(shù)據(jù)，以多種方 法顯示分析結果，包括動畫、彩色云紋圖、變形圖和 XY 曲線圖等。

一般來說，首先在 Part 模塊中創(chuàng)建部件（有時需要與 Assembly 模塊配合使用），之后在 Assembly 模塊中進行部件的裝配。ABAQUS 可以在裝配件和分析步的基礎上，在Interaction（相互作用）模塊中定義相互作用、約束或連接器以及在 Load（載荷）模塊中定義載荷、邊界條件、預定義場等，這兩個模塊通常沒有先 后順序的要求。在進入Interaction模塊和 Load 模塊之前的任何時候，都可以在分析步模塊中定義分析步和變量 輸出要求；在創(chuàng)建 Part 模塊后，創(chuàng)建 Job（作業(yè)）模塊之前的任何時候，都可以進入 Property（屬性） 模塊進行材料和截面屬性的設置。如果在 Assembly 模塊中創(chuàng)建的是非獨立實體，則用戶可以在創(chuàng)建 Part 模塊后，創(chuàng)建 Job 模塊之 前的任何時候，在Mesh模塊中對部件進行網(wǎng)格劃分；如果在Assembly模塊中創(chuàng)建的是獨立實體，則用戶可以在創(chuàng)建 Assembly 模塊后，創(chuàng)建 Job 模塊之前的任何時候，在 Mesh 模塊中對裝配件進行網(wǎng)格劃分。

ABAQUS的模塊自動可以選擇是一個非常簡單的操作，它能從幾何學數(shù)學模型中自動選取所需要的模塊。該機能使使用者能更容易地定義和建立幾何學數(shù)學模型，并用來分析各種繁雜結構。

ABAQUS模塊自動可以選擇機能與其他最優(yōu)化應用軟件相同，只是它對所可以選擇的模塊類別展開了區(qū)分。它能自動識別出相同類別的模塊，如剛體、虛擬、纖維和點等。該機能大大簡化了使用者在建立幾何學數(shù)學模型時所面臨的排序難題，并為使用者提供更多了一個良好的分析環(huán)境。

ABAQUS中結點的自動可以選擇是通過四種類別的結點來同時實現(xiàn)的，這四種類別分別是結點類別、結點變量和結點靈活性。其中，結點類別包括線模塊、殼模塊和虛擬模塊；結點變量包括結點的靈活性、耐用性行列式、坐標行列式和坐標軸，此外它也是我們分析進程中經(jīng)常用到的變量；結點靈活性指的是分析數(shù)學模型中有幾個靈活性，而在 ABAQUS中，這幾個靈活性被統(tǒng)一在一個坐標系中。

在 ABAQUS中，使用者能對結點類別展開可以選擇，也能對結點變量展開可以選擇，此外還能根據(jù)分析進程的需要而自動地可以選擇結點的靈活性和耐用性行列式。另外，使用者還能可以選擇將指定的模塊類別與相同類別的結點聯(lián)合起來建立更繁雜的模塊。

在接觸流體力學分析中， ABAQUS提供更多了接觸力的排序，這是其他最優(yōu)化應用軟件所不具備的。

分層分割是最優(yōu)化分析中最為關鍵的一環(huán)，它直接影響到分析的排序精度。ABAQUS提供更多了多種分層分割方法，如虛擬模塊、正方形模塊、四面體模塊等。

其中，正方形模塊與正方形模塊是最為常用的分層分割方法。由于幾何學花紋不規(guī)則，能將分層分割成等間距的正方形、正方形、五邊形、六邊形等。在三維實體模型中，采用五面體分層分割形式能將繁雜的三維實體模型分割成相同大小和花紋的最優(yōu)化模塊，并利用其展開最優(yōu)化分析。

利用這種分層分割形式能將繁雜的三維實體模型分割成若干個正方形或正方形等五面體分層。在分析進程中，還能對分層展開自動優(yōu)化。

ABAQUS的多物理學場耦合模塊能對材料的流體力學性質（彈性、塑性、斷裂等）、熱學性質（傳熱、相變、過熱等）展開演示。

如果對難題解采用次序耦合形式， ABAQUS也能同時實現(xiàn)對難題的次序解，這使得對于多物理學場耦合難題的解具有極大的靈活性。此外， ABAQUS也能同時實現(xiàn)多物理學場的此外解。

這樣對于繁雜工程難題， ABAQUS就能展開多物理學場聯(lián)合解，從而獲得更為精確的結果。