Abaqus分析用戶手冊材料捲Abaqus工程分析軟件教程書籍 abaqus材料庫性能組閤應用技 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王鷹宇 著

圖書標籤:

• Abaqus
• 有限元分析
• 材料力學
• 工程分析
• 軟件教程
• 材料庫
• 性能組閤
• 應用技術
• 仿真
• 數值計算
• 材料模型

店鋪： 義博圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111595359

商品編碼：28346561802

商品基本信息

商品名稱：      Abaqus分析用戶手冊——材料捲

作者：      王鷹宇

市場價：      139.00

ISBN號：      9787111595359

版次：      1-1

齣版日期：       

頁數：      460

字數：      719

齣版社：      機械工業齣版社

 

  目錄

序言

前言

第1 章 材料: 介紹 1

1. 1 介紹 2

1. 1. 1 材料庫: 概覽 3

1. 1. 2 材料數據定義 4

1. 1. 3 組閤材料行為 10

1. 2 通用屬性: 密度 17

第2 章 彈性力學屬性 20

2. 1 彈性行為: 概覽 21

2. 2 綫彈性 24

2. 2. 1 綫彈性行為 25

2. 2. 2 無壓縮或者無拉伸 33

2. 2. 3 平麵應力正交異性失效度量 35

2. 3 多孔彈性: 多孔材料的彈性行為 40

2. 4 次彈性 44

2. 5 超彈性 47

2. 5. 1 橡膠型材料的超彈性行為 48

2. 5. 2 彈性體泡沫中的超彈性行為 68

2. 5. 3 各嚮異性超彈性行為 77

2. 6 彈性體中的應力軟化 86

2. 6. 1 Mullins 效應 87

2. 6. 2 彈性體泡沫中的能量耗散 95

2. 7 綫性黏彈性 101

2. 7. 1 時域黏彈性 102

2. 7. 2 頻域黏彈性 116

2. 8 非綫性黏彈性 123

2. 8. 1 彈性體的遲滯 124

2. 8. 2 並聯流變框架 126

Ⅶ

2. 9 率敏感的彈性泡沫: 低密度泡沫 132

第3 章 非彈性力學屬性 138

3. 1 非彈性行為: 概覽 139

3. 2 金屬塑性 146

3. 2. 1 經典的金屬塑性 147

3. 2. 2 承受循環載荷的金屬模型 154

3. 2. 3 率相關的屈服 165

3. 2. 4 率相關的塑性: 蠕變和膨脹 167

3. 2. 5 退火或者熔化 177

3. 2. 6 各嚮異性屈服/蠕變 179

3. 2. 7 Johnson-Cook 塑性模型 185

3. 2. 8 動態失效模型 191

3. 2. 9 多孔金屬塑性 196

3. 2. 10 鑄鐵塑性 201

3. 2. 11 雙層黏塑性 204

3. 2. 12 ORNL-Oak Ridge 國傢實驗室本構模型 208

3. 2. 13 變形塑性 211

3. 3 其他塑性模型 214

3. 3. 1 擴展的Drucker-Prager 模型 215

3. 3. 2 改進的Drucker-Prager/ Cap 模型 235

3. 3. 3 Mohr-Coulomb 塑性模型 245

3. 3. 4 臨界狀態(黏土) 塑性模型 251

3. 3. 5 可壓碎泡沫塑性模型 256

3. 4 織物材料 266

3. 5 節理材料 281

3. 6 混凝土 286

3. 6. 1 混凝土彌散開裂 287

3. 6. 2 混凝土的開裂模型 296

3. 6. 3 混凝土損傷塑性 303

3. 7 橡膠型材料中的永久變形 318

第4 章 漸進性損傷和失效 322

4. 1 漸進性損傷和失效: 概覽 323

4. 2 韌性金屬的損傷和失效 326

4. 2. 1 韌性金屬的損傷和失效: 概覽 327

4. 2. 2 韌性金屬的損傷初始化 329

4. 2. 3 韌性金屬的損傷演化和單元刪除 341

4. 3 縴維增強復閤材料的損傷和失效 349

4. 3. 1 縴維增強復閤材料的損傷和失效: 概覽 350

4. 3. 2 縴維增強復閤材料的損傷初始化 351

Ⅷ

4. 3. 3 縴維增強復閤材料的損傷演化和單元刪除 354

4. 4 低周疲勞分析中韌性材料的損傷和失效 360

4. 4. 1 低周疲勞分析中韌性材料的損傷和失效: 概覽 361

4. 4. 2 低周疲勞分析中韌性材料的損傷初始化 362

4. 4. 3 低周疲勞分析中韌性材料的損傷演化 363

第5 章 水動力屬性 366

5. 1 水動力行為: 概覽 367

5. 2 狀態方程 369

第6 章 其他材料屬性 388

6. 1 力學屬性 389

6. 1. 1 材料阻尼 390

6. 1. 2 熱膨脹 395

6. 1. 3 場膨脹 400

6. 1. 4 黏性 405

6. 2 熱傳導屬性 409

6. 2. 1 熱傳導屬性: 概覽 410

6. 2. 2 傳導 410

6. 2. 3 比熱容 411

6. 2. 4 潛熱 413

6. 3 聲學屬性 415

6. 4 質量擴散屬性 423

6. 4. 1 擴散 424

6. 4. 2 溶解性 427

6. 5 電磁屬性 429

6. 5. 1 導電性 430

6. 5. 2 壓電行為 431

6. 5. 3 磁導率 435

6. 6 孔隙流體流動屬性 440

6. 6. 1 孔隙流體流動屬性: 概覽 441

6. 6. 2 滲透性 441

6. 6. 3 多孔體模量 446

6. 6. 4 吸附性 447

6. 6. 5 凝膠溶脹 450

6. 6. 6 吸濕溶脹 451

6. 7 用戶材料 454

6. 7. 1 用戶定義的力學材料行為 455

6. 7. 2 用戶定義的熱材料行為 460

 

 

 

   內容簡介

    本書是“Abaqus用戶手冊大係”中的一冊，共分6章，詳細介紹瞭材料的不同性能及組閤應用：包括不同材料的類彆、材料的彈性力學屬性、非彈性力學屬性、材料的漸進性損傷和失效，材料的七大類其他屬性及用戶材料等內容。對於使用Abaqus的工程技術人員，此書是必備的工具書，對於使用其他工程分析軟件的人員，此書也具有非常重要的指導意義。

《工程材料行為仿真與性能優化：基於高級數值分析方法》 內容簡介： 本書並非直接介紹特定軟件的操作手冊，而是深入探討工程材料在復雜載荷和環境條件下，其行為的模擬仿真原理、先進的數值分析技術以及基於這些分析的性能優化策略。本書旨在為廣大工程師、研究人員以及對材料科學與工程模擬交叉領域感興趣的學生提供一個全麵而深入的理論框架和實踐指導。我們從材料本身的微觀結構與宏觀力學性能之間的聯係入手，逐步構建起能夠準確預測材料在各種工況下響應的仿真模型，並在此基礎上，探討如何通過材料設計、結構優化等手段，實現工程産品的性能提升和可靠性保障。 第一部分：材料行為的微觀機製與宏觀錶徵 本部分將從基礎的材料科學齣發，闡述不同類彆工程材料（金屬、陶瓷、聚閤物、復閤材料等）的微觀結構特徵（如晶體結構、晶界、缺陷、相組織、填料分布等）如何影響其宏觀力學性能。我們將詳細介紹各種材料屬性的測量方法，包括但不限於： 力學性能測試： 拉伸、壓縮、彎麯、剪切、疲勞、斷裂韌性、蠕變、衝擊等試驗的原理、數據采集與解讀。重點關注試驗結果如何與材料的微觀結構關聯。 熱學性能測試： 熱膨脹係數、熱導率、比熱容等參數的測量及其在熱力耦閤分析中的重要性。 電學和磁學性能測試： 針對特定應用場景，介紹導電性、介電常數、磁導率等參數的測量方法。 損傷與失效機理： 詳細闡述不同材料在不同失效模式下的微觀損傷纍積過程，如塑性變形、疲勞裂紋萌生與擴展、脆性斷裂、蠕變損傷、相變引起的形變等。我們將引入損傷力學、斷裂力學等基本理論，為後續的數值模擬奠定基礎。 第二部分：高級數值分析方法在材料仿真中的應用 本部分是本書的核心內容，將聚焦於目前工程領域廣泛應用的各種高級數值分析方法，並詳細闡述它們在材料行為仿真中的具體應用。我們強調的是方法的原理、適用範圍、優缺點，以及如何根據具體工程問題選擇最閤適的分析工具。 有限元方法（FEM）的深度解析： 單元選擇與網格劃分： 詳細討論各種單元類型（實體單元、殼單元、梁單元、杆單元）的適用性，以及網格劃分的密度、質量對計算精度和效率的影響。我們將探討自適應網格技術在捕捉局部高應力區域和復雜變形時的優勢。 本構模型構建： 重點介紹用於描述材料非綫性行為的各類本構模型，包括： 彈塑性模型： 屈服準則（如Von Mises、Tresca）、硬化規律（等效硬化、混閤硬化、隨動硬化）的詳細講解，以及它們如何描述材料的應力-應變關係。 損傷模型： 基於能量、應力比或微觀裂紋密度等參數的損傷演化方程，用於預測材料的宏觀強度下降。 蠕變模型： 描述材料在恒定應力下隨時間緩慢變形的各類蠕變定律（如Norton定律、Garofalo定律），以及考慮溫度、應力耦閤效應的模型。 疲勞模型： 基於應力比、平均應力、應變幅的損傷纍積模型（如Miner法則），以及更先進的局部應變法和裂紋擴展法。 粘彈性/粘塑性模型： 描述聚閤物等材料隨時間響應的遲滯效應。 高級復閤材料本構模型： 縴維增強復閤材料（如層閤闆）的各嚮異性本構關係，包括基於古典層閤闆理論（CLT）和更精細的三維分析方法。 接觸與邊界條件： 復雜接觸問題的數值處理，包括法嚮與切嚮接觸算法，以及摩擦模型的選擇。邊界條件的精確施加與驗證。 動態分析與模態分析： 瞬態動力學分析中的時間積分算法，以及模態分析在預測結構固有頻率和振動模式中的應用。 熱力耦閤分析： 考慮溫度場對材料力學性能影響，以及變形産生的熱量的耦閤計算。 其他先進數值方法介紹（與FEM的協同或替代）： 離散元方法（DEM）： 適用於模擬顆粒材料、岩土工程、粉末冶金等具有明顯離散特徵的材料行為，側重於顆粒間的相互作用。 光滑粒子動力學（SPM）： 用於模擬大變形、破碎、流體與固體耦閤等問題，具有無網格、拉格朗日特性的優點。 分子動力學（MD）與量子力學（QM）的銜接： 簡要介紹在材料微觀尺度上的模擬方法，以及如何通過多尺度建模，將微觀尺度的精細行為信息傳遞到宏觀尺度的有限元模型中。 第三部分：工程材料性能的仿真與優化 本部分將理論與實際應用相結閤，重點介紹如何利用前麵介紹的數值分析方法，對工程材料的性能進行評估、預測和優化。 材料性能的預測與驗證： 應力-應變麯綫的預測： 通過建立閤適的本構模型，預測材料在不同加載路徑下的應力-應變響應，並與實驗數據進行對比驗證。 損傷與壽命預測： 基於損傷力學和疲勞模型，預測材料在循環載荷下的損傷纍積和失效壽命，為産品設計提供壽命保障。 斷裂行為分析： 利用斷裂力學理論和數值方法，計算裂紋尖端的應力強度因子（K值）或能量釋放率（G值），預測材料的抗裂紋擴展能力。 蠕變與疲勞裂紋擴展模擬： 詳細介紹如何在數值模型中模擬材料的長期變形（蠕變）和在應力作用下裂紋的穩定或加速擴展（疲勞裂紋擴展）。 環境影響分析： 考慮溫度、濕度、腐蝕介質等環境因素對材料力學性能的影響，並進行耦閤仿真。 材料與結構性能優化策略： 材料選擇與設計： 基於仿真結果，為特定工程應用選擇最優的材料。例如，在輕量化需求下，選擇高強度-密度比的材料；在耐高溫需求下，選擇具有優異熱穩定性的材料。 參數化設計與響應麵法： 將材料參數（如屈服強度、硬化模量、蠕變係數等）或結構參數（如壁厚、截麵形狀等）作為設計變量，利用數值仿真進行參數化研究，尋找最佳設計點。 拓撲優化與形狀優化： 基於材料性能和應力分布，通過拓撲優化算法自動生成最優的材料分布或結構形狀，實現性能最大化和材料最小化。 多目標優化： 考慮多個性能指標（如強度、剛度、韌性、壽命、重量等）的綜閤優化，平衡不同指標之間的衝突。 實驗設計（DOE）與仿真結閤： 利用DOE方法高效地設計仿真算例，以最少的仿真次數獲得最全麵的參數影響規律，並指導後續的實驗驗證。 第四部分：案例研究與前沿應用 本部分將通過一係列典型的工程案例，展示本書所介紹的理論和方法在實際工程問題中的應用。這些案例將覆蓋航空航天、汽車工程、能源、生物醫學等多個領域，例如： 高性能金屬零部件的疲勞壽命預測與優化： 例如飛機起落架、汽車發動機麯軸等。 復閤材料結構（如風力渦輪葉片、汽車車身）的強度與剛度分析及設計優化。 高溫部件（如燃氣輪機葉片）的蠕變與熱疲勞評估。 高分子材料在汽車輪胎、醫療器械中的應用仿真。 新材料（如形狀記憶閤金、功能梯度材料）的性能評估與應用開發。 此外，本書還將對材料仿真領域的最新研究動態進行展望，包括但不限於： 人工智能（AI）與機器學習在材料性能預測和優化中的應用。 多尺度、多物理場耦閤仿真的發展趨勢。 數字化孿生（Digital Twin）技術與材料仿真相結閤。 用於材料基因組計劃和自動化材料發現的仿真工具。 本書特色： 理論與實踐緊密結閤： 既有嚴謹的理論推導，又包含豐富的工程實踐指導。 方法論深度解析： 重點在於理解各種數值分析方法的內在機理和適用性，而非簡單羅列軟件操作。 前沿性與係統性並重： 涵蓋瞭材料仿真領域的經典理論和最新發展。 麵嚮實際工程問題： 通過大量案例分析，幫助讀者解決實際工程挑戰。 本書將幫助讀者建立起一套獨立、高效的材料行為分析和性能優化能力，為工程師在産品設計、材料開發和故障分析等工作中提供堅實的理論基礎和有力的技術支持。

評分☆☆☆☆☆

我在進行結構動力學分析時，經常需要考慮材料的阻尼效應以及在高應變率下的響應。Abaqus 提供瞭多種與動力學相關的材料模型，但我希望能找到一本能夠深入講解這些模型的書籍。我期望這本書能夠詳細闡述材料的阻尼機製，例如粘滯阻尼、滯彈性阻尼等，以及不同材料模型（如 visco-plasticity models）在 Abaqus 中的實現方式。同時，我也希望能瞭解如何根據材料的動態力學試驗數據來校準這些模型，以及如何在 Abaqus 中設置和求解動態非綫性分析，以更準確地預測結構在動態載荷下的行為。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對高分子材料力學性能感興趣的研究生，我在 Abaqus 的應用中常常感到材料建模部分是我的瓶頸。我接觸過一些 Abaqus 的基礎教程，但對於聚閤物的非綫性行為，比如應變率效應、溫度依賴性、大應變下的變形等，它們的模擬往往需要非常精細的材料模型。我希望找到一本能夠係統介紹 Abaqus 中針對高分子材料的各種先進材料模型，例如超彈性模型（Mooney-Rivlin, Ogden 等）、粘彈性模型（Maxwell, Kelvin-Voigt 等）以及更復雜的損傷模型，並提供詳細參數化設置指導的書籍。不僅如此，我還需要瞭解這些模型的物理意義，如何通過試驗數據來確定這些模型的參數，以及在 Abaqus 中如何進行材料模型的驗證和優化。

評分☆☆☆☆☆

我一直對結構分析領域非常著迷，也接觸過不少相關的軟件和書籍。最近，我在尋找一本能夠深入理解 Abaqus 材料建模的教材，因為在實際工程項目中，準確的材料屬性定義是分析結果可靠性的基石。市麵上確實有不少 Abaqus 的入門和應用教程，但很多都側重於整體操作流程，對於材料部分的細節講解往往點到為止，或者隻是羅列一些常見的材料模型，缺乏係統性和深入性。我希望找到一本能夠詳細解釋各種材料模型的物理基礎、數學模型，以及在 Abaqus 中如何精確配置這些參數的書籍。例如，對於非綫性材料，諸如塑性、蠕變、損傷等，如何理解其本構關係，如何在 Abaqus 中選擇閤適的模型，以及如何輸入準確的試驗數據來校準這些模型，這些都是我非常關注的。

評分☆☆☆☆☆

我在生物醫學工程領域，對模擬人體軟組織、骨骼等復雜材料在各種載荷條件下的力學響應非常感興趣。Abaqus 提供瞭多種先進的材料模型，但這些模型往往需要結閤生物材料的特有性能進行參數化。我迫切需要一本能夠深入講解 Abaqus 在生物材料建模方麵的應用的書籍，特彆是關於超彈性材料（如用於模擬皮膚、肌肉）、粘彈性材料（如用於模擬軟骨）以及考慮損傷和愈閤機製的材料模型。我希望這本書能提供清晰的理論指導，講解如何根據生物材料的試驗數據來確定模型參數，並展示如何在 Abaqus 中構建這些模型，從而為我的研究提供堅實的理論基礎和實踐指導。

評分☆☆☆☆☆

我在汽車行業的耐久性分析工作中，經常需要處理金屬材料在復雜應力循環下的疲勞行為。Abaqus 在這方麵提供瞭豐富的工具，但要精確模擬材料的疲勞損傷纍積，需要對損傷力學的理論有深刻的理解，並知道如何在 Abaqus 中有效地運用這些理論。我目前正在尋找一本能夠詳細介紹 Abaqus 中損傷力學模型，特彆是疲勞損傷模型，例如 S-N 麯綫、Coffin-Manson 關係，以及更高級的塑性損傷耦閤模型，並提供實際案例分析的書籍。我希望這本書能夠闡述這些模型的數學原理，講解如何在 Abaqus 中輸入相應的材料參數，如何設置疲勞分析的荷載曆程，以及如何解讀疲勞壽命預測的結果，從而幫助我更準確地評估産品在實際使用中的耐久性。

評分☆☆☆☆☆

我最近在研究如何利用 Abaqus 模擬一些特殊材料，比如泡沫材料、多孔材料或者具有相變行為的材料。這些材料的力學性能與傳統金屬或高分子材料有顯著區彆，需要特殊的建模方法。我希望找到一本能夠深入探討 Abaqus 在這些非常規材料建模方麵的書籍，它應該能解釋這些材料的獨特力學機理，並介紹如何在 Abaqus 中選擇或自定義相應的材料模型。例如，如何模擬泡沫材料的壓縮行為，如何考慮多孔材料的流固耦閤效應，或者如何捕捉相變材料的力學響應隨溫度或應力的變化。

評分☆☆☆☆☆

我是一名結構工程專業的學生，正在學習如何利用 Abaqus 進行更復雜的工程結構分析。在很多實際項目中，結構構件的連接區域，或者材料在極端載荷下的錶現，都會涉及到材料的非綫性行為。我一直在尋找一本能夠詳細介紹 Abaqus 中各種非綫性材料模型的書籍，特彆是塑性模型、損傷模型以及斷裂力學相關的模型。我希望這本書能夠解釋這些模型的數學原理，講解如何根據試驗數據來確定模型的參數，並且通過具體的工程案例來演示如何在 Abaqus 中實現這些模型的定義和應用，以提高我的分析能力。

評分☆☆☆☆☆

我是一名從事岩土工程領域的工程師，在進行邊坡穩定性、隧道開挖等分析時，常常需要處理具有復雜應力-應變行為的土體材料。Abaqus 提供瞭多種經典的彈塑性模型，如 Drucker-Prager, Mohr-Coulomb 等，但如何根據不同土體的試驗特性，如三軸試驗、直剪試驗數據，來精確地選擇和校準這些模型，並且理解不同參數的物理意義，是我一直在探索的問題。我希望找到一本能夠詳細講解 Abaqus 中岩土材料本構模型，包括其理論基礎、適用範圍，以及如何在 Abaqus 中進行材料參數的辨識和驗證的書籍，並附帶實際工程案例，能夠指導我解決實際項目中的難題。

評分☆☆☆☆☆

我最近在項目中遇到瞭一個棘手的難題，涉及到復雜材料在動態載荷下的行為模擬。傳統的綫性材料模型已經無法滿足精度要求，我需要深入瞭解 Abaqus 在處理非綫性材料，特彆是粘彈性、損傷力學以及多尺度材料建模方麵的能力。市麵上有很多 Abaqus 的操作手冊，能夠教你如何一步步進行建模和求解，但往往在理論深度上有所欠缺。我渴望找到一本能夠深入剖析 Abaqus 材料模型背後物理原理的書籍，能夠解釋不同材料模型的適用範圍、優缺點，以及在 Abaqus 中如何利用用戶自定義子程序（UMAT, VUMAT）來引入更復雜的本構關係。理解這些理論基礎，對於我能夠獨立解決實際工程問題，設計齣更優化的結構方案至關重要。

評分☆☆☆☆☆

在航空航天領域，復閤材料的應用越來越廣泛，其復雜的多層次結構和各嚮異性力學行為給有限元分析帶來瞭巨大的挑戰。我一直在尋找一本能夠深入探討 Abaqus 在復閤材料建模方麵的書籍。我希望這本書不僅能介紹 Abaqus 中內置的各種復閤材料模型，如層閤闆理論、殼單元復閤材料定義等，更能詳細講解如何通過用戶自定義材料（UMAT）來定義復雜的失效準則和損傷演化規律。理解材料的微觀結構與宏觀力學性能之間的關係，並將其轉化為 Abaqus 中的精確輸入參數，是我目前急需掌握的技能。