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出版社： 机械工业

ISBN：9787111595359

商品编码：28381771870

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商品基本信息

商品名称：      Abaqus分析用户手册——材料卷

作者：      王鹰宇

市场价：      139.00

ISBN号：      9787111595359

版次：      1-1

出版日期：       

页数：      460

字数：      719

出版社：      机械工业出版社

  目录

序言

前言

1 章 材料: 介绍 1

1. 1 介绍 2

1. 1. 1 材料库: 概览 3

1. 1. 2 材料数据定义 4

1. 1. 3 组合材料行为 10

1. 2 通用属性: 密度 17

2 章 弹性力学属性 20

2. 1 弹性行为: 概览 21

2. 2 线弹性 24

2. 2. 1 线弹性行为 25

2. 2. 2 无压缩或者无拉伸 33

2. 2. 3 平面应力正交异性失效度量 35

2. 3 多孔弹性: 多孔材料的弹性行为 40

2. 4 次弹性 44

2. 5 弹性 47

2. 5. 1 橡胶型材料的弹性行为 48

2. 5. 2 弹性体泡沫中的弹性行为 68

2. 5. 3 各向异性弹性行为 77

2. 6 弹性体中的应力软化 86

2. 6. 1 Mullins 效应 87

2. 6. 2 弹性体泡沫中的能量耗散 95

2. 7 线性黏弹性 101

2. 7. 1 时域黏弹性 102

2. 7. 2 频域黏弹性 116

2. 8 非线性黏弹性 123

2. 8. 1 弹性体的迟滞 124

2. 8. 2 并联流变框架 126

Ⅶ

2. 9 率敏感的弹性泡沫: 低密度泡沫 132

3 章 非弹性力学属性 138

3. 1 非弹性行为: 概览 139

3. 2 金属塑性 146

3. 2. 1 经典的金属塑性 147

3. 2. 2 承受循环载荷的金属模型 154

3. 2. 3 率相关的屈服 165

3. 2. 4 率相关的塑性: 蠕变和膨胀 167

3. 2. 5 退火或者熔化 177

3. 2. 6 各向异性屈服/蠕变 179

3. 2. 7 Johnson-Cook 塑性模型 185

3. 2. 8 动态失效模型 191

3. 2. 9 多孔金属塑性 196

3. 2. 10 铸铁塑性 201

3. 2. 11 双层黏塑性 204

3. 2. 12 ORNL-Oak Ridge 国家实验室本构模型 208

3. 2. 13 变形塑性 211

3. 3 其他塑性模型 214

3. 3. 1 扩展的Drucker-Prager 模型 215

3. 3. 2 改进的Drucker-Prager/ Cap 模型 235

3. 3. 3 Mohr-Coulomb 塑性模型 245

3. 3. 4 临界状态(黏土) 塑性模型 251

3. 3. 5 可压碎泡沫塑性模型 256

3. 4 织物材料 266

3. 5 节理材料 281

3. 6 混凝土 286

3. 6. 1 混凝土弥散开裂 287

3. 6. 2 混凝土的开裂模型 296

3. 6. 3 混凝土损伤塑性 303

3. 7 橡胶型材料中的变形 318

4 章 渐进性损伤和失效 322

4. 1 渐进性损伤和失效: 概览 323

4. 2 韧性金属的损伤和失效 326

4. 2. 1 韧性金属的损伤和失效: 概览 327

4. 2. 2 韧性金属的损伤初始化 329

4. 2. 3 韧性金属的损伤演化和单元删除 341

4. 3 纤维增强复合材料的损伤和失效 349

4. 3. 1 纤维增强复合材料的损伤和失效: 概览 350

4. 3. 2 纤维增强复合材料的损伤初始化 351

Ⅷ

4. 3. 3 纤维增强复合材料的损伤演化和单元删除 354

4. 4 低周疲劳分析中韧性材料的损伤和失效 360

4. 4. 1 低周疲劳分析中韧性材料的损伤和失效: 概览 361

4. 4. 2 低周疲劳分析中韧性材料的损伤初始化 362

4. 4. 3 低周疲劳分析中韧性材料的损伤演化 363

5 章 水动力属性 366

5. 1 水动力行为: 概览 367

5. 2 状态方程 369

6 章 其他材料属性 388

6. 1 力学属性 389

6. 1. 1 材料阻尼 390

6. 1. 2 热膨胀 395

6. 1. 3 场膨胀 400

6. 1. 4 黏性 405

6. 2 热传导属性 409

6. 2. 1 热传导属性: 概览 410

6. 2. 2 传导 410

6. 2. 3 比热容 411

6. 2. 4 潜热 413

6. 3 声学属性 415

6. 4 质量扩散属性 423

6. 4. 1 扩散 424

6. 4. 2 溶解性 427

6. 5 电磁属性 429

6. 5. 1 导电性 430

6. 5. 2 压电行为 431

6. 5. 3 磁导率 435

6. 6 孔隙流体流动属性 440

6. 6. 1 孔隙流体流动属性: 概览 441

6. 6. 2 渗透性 441

6. 6. 3 多孔体模量 446

6. 6. 4 吸附性 447

6. 6. 5 凝胶溶胀 450

6. 6. 6 吸湿溶胀 451

6. 7 用户材料 454

6. 7. 1 用户定义的力学材料行为 455

6. 7. 2 用户定义的热材料行为 460

   

   本书是“Abaqus用户手册大系”中的一册，共分6章，详细介绍了材料的不同性能及组合应用：包括不同材料的类别、材料的弹性力学属性、非弹性力学属性、材料的渐进性损伤和失效，材料的七大类其他属性及用户材料等内容。对于使用Abaqus的工程技术人员，此书是的工具书，对于使用其他工程分析软件的人员，此书也具有非常重要的指导意义。

Abaqus 有限元分析实用技术指南 内容简介 本书旨在为广大工程技术人员、科研工作者以及相关专业的学生提供一份全面、深入且实用的 Abaqus 有限元分析技术指南。本书紧密围绕 Abaqus 软件在工程实践中的应用，从基础理论梳理到高级功能详解，再到典型工程问题的解决方案，力求覆盖用户在实际工作中可能遇到的关键环节。本书内容详实，条理清晰，图文并茂，注重理论与实践相结合，旨在帮助读者快速掌握 Abaqus 软件的强大功能，并能灵活运用于解决复杂的工程力学问题。 第一部分：Abaqus 有限元分析基础理论与建模准备 本部分是理解和运用 Abaqus 的基石。我们将从有限元方法的基本原理出发，深入浅出地讲解其核心概念，如单元类型、节点、离散化、插值函数、刚度矩阵、位移向量、力向量等。这部分内容将帮助读者建立起扎实的理论基础，从而更好地理解 Abaqus 的计算过程和结果的物理意义。 紧接着，我们将详细介绍 Abaqus 软件的整体架构和用户界面。从安装与配置，到启动软件、熟悉工作空间布局，再到各个模块（Part、Property、Assembly、Step、Interaction、Load、Mesh、Job、Output）的功能与使用流程，都将进行细致的讲解。我们将强调建模前的准备工作，包括明确分析目标、选择合适的单元类型、定义材料属性、划分网格策略等，这些对于获得准确可靠的分析结果至关重要。 在几何建模方面，本书将覆盖 Abaqus/CAE 模块强大的草图绘制、特征创建、布尔运算等基本操作。同时，我们将重点讲解导入外部 CAD 模型（如 STEP, IGES, Parasolid 等）的技巧，以及对导入模型进行修复和简化的实用方法，以应对复杂工程模型带来的挑战。 第二部分：Abaqus 材料建模与本构关系 材料是构成工程结构的基本要素，精确的材料建模是有限元分析准确性的关键。本部分将深入探讨 Abaqus 中丰富的材料模型库，并讲解如何根据实际工程需求选择和定义合适的材料本构关系。 我们将从线弹性材料模型讲起，详细介绍其杨氏模量、泊松比等参数的定义。在此基础上，我们将重点讲解非线性材料模型，包括： 塑性模型： 详细介绍屈服准则（如 Von Mises、Tresca）、流动法则（如关联流动法则、非关联流动法则）以及硬化模型（如等效塑性应变硬化、随动硬化）的应用。我们将结合实例，演示如何定义不同类型的金属材料和高分子材料的塑性行为。 损伤力学模型： 讲解材料在加载过程中出现的损伤现象，以及 Abaqus 中提供的损伤模型，如基于能量的损伤模型、基于应变的损伤模型等，并探讨其在预测材料失效过程中的应用。 粘弹性与粘塑性模型： 针对具有时间依赖性材料的分析，我们将详细介绍 Maxwell、Kelvin-Voigt 等经典粘弹性模型，以及 Burgers 模型等。同时，讲解粘塑性模型在模拟材料蠕变和应力松弛行为中的作用。 复合材料建模： 介绍 Abaqus 中对复合材料的强大支持，包括层合板的定义、铺层顺序、材料方向、失效准则（如 Tsai-Wu、Tsai-Hill）的应用，以及纤维增强复合材料的宏观与微观力学行为模拟。 橡胶材料建模： 讲解 Abaqus 中针对橡胶类材料的本构模型，如 Mooney-Rivlin、Ogden 模型等，以及超弹性假设的应用。 用户自定义材料（UMAT/VUMAT）： 对于软件内置模型无法满足的特殊材料行为，本书将引导读者学习如何通过 Fortran 语言编写用户自定义子程序（UMAT/VUMAT）来实现更为灵活和精确的材料模拟。我们将提供详细的子程序接口说明和编写示例。 第三部分：Abaqus 分析类型与求解器应用 Abaqus 提供了多种分析类型，以满足不同工程问题的需求。本部分将系统地介绍 Abaqus 的主要分析类型，并指导读者如何根据具体问题选择最合适的分析类型及相应的求解器选项。 静态分析： 讲解静态线性分析和静态非线性分析。重点讨论几何非线性（大变形、材料非线性（塑性、损伤）、接触非线性）的处理策略。 动态分析： 介绍瞬态动力学分析（显式和隐式）、模态分析、谐响应分析、随机响应分析。我们将讲解其在碰撞、冲击、振动、疲劳分析等领域的应用。 屈曲与后屈曲分析： 详细阐述特征屈曲分析和非线性屈曲分析，以及后屈曲分析在预测结构失稳和承载能力极限中的重要性。 热应力耦合分析： 讲解如何进行稳态和瞬态热分析，以及热-结构相互耦合分析，适用于模拟温度变化引起的应力与变形。 接触分析： 这是工程分析中最复杂也最常用的模块之一。我们将详细介绍接触的定义、接触属性（如摩擦、粘附）、接触类型（如面-面、点-面、边-面），以及接触算法的选择（如罚函数法、拉格朗日乘子法）。同时，我们将深入探讨接触的收敛性问题和解决方案。 失效分析： 结合材料模型，我们将讲解如何利用 Abaqus 进行渐进损伤分析，预测结构的破坏模式和剩余承载能力。 其他高级分析类型： 简要介绍疲劳分析、断裂力学分析、流固耦合（FSI）分析、显式动力学分析（用于高速碰撞、爆炸等）、隐式动力学分析等。 第四部分：Abaqus 交互作用与载荷施加 交互作用（Interaction）是连接不同部件、定义边界条件和施加外部载荷的核心。本部分将全面讲解 Abaqus 中的交互作用概念和具体应用。 约束（Constraints）： 详细介绍内置约束（如 Tie, Connector）和用户自定义约束的应用。我们将重点讲解如何定义不同部件之间的刚性连接、柔性连接、以及运动学约束（如 Embedded Region）。 接触（Contact）： 重复强调接触的重要性，并提供更深入的案例分析，例如复杂装配体中的接触问题、自接触问题等。 载荷（Loads）： 讲解位移、力、压力、温度、加速度、重力等各种载荷的施加方式。我们将重点介绍分布式载荷、面载荷、集中力、以及如何施加随时间变化的载荷。 边界条件（Boundary Conditions）： 详细介绍固定约束、平动约束、转动约束等。我们将强调如何根据实际工程情况，准确地定义结构的边界条件，以避免不必要的约束或不自然的边界效应。 集中质量与转动惯量： 讲解如何为结构添加集中质量和转动惯量，以模拟实际系统中未被完全建模的附加质量和惯性效应。 第五部分：Abaqus 网格划分与求解控制 高质量的网格是获得准确分析结果的关键。本部分将深入讲解 Abaqus 的网格划分技术和求解控制策略。 网格划分原则与技巧： 介绍结构化网格、非结构化网格的生成方法。我们将重点讲解网格密度、网格质量（如长宽比、畸变度、雅可比行列式）对分析结果的影响，以及如何根据模型几何和分析需求选择合适的网格类型和尺寸。 网格分区与映射： 讲解如何对复杂几何进行网格分区，以及如何利用映射技术生成高质量的网格。 单元类型选择： 详细介绍 Abaqus 中丰富的单元库，包括一维单元（桁架、梁）、二维单元（壳、平面应力/应变）、三维单元（实体）等。我们将指导读者根据模型的几何特征、分析类型和期望的精度，选择最合适的单元类型，并重点讲解减缩积分单元、自适应网格等高级概念。 求解器控制： 介绍 Abaqus 求解器的收敛准则、增量步（Increment）、时步（Time Period）控制等。我们将重点讲解如何设置最大增量步数、最小增量步长、最大增量步长，以及如何调整收敛参数以提高计算效率和稳定性。 并行计算与资源配置： 讲解如何利用多核 CPU 进行并行计算，以缩短分析时间，并提供相应的配置建议。 第六部分：Abaqus 后处理与结果分析 分析结果的正确理解和有效利用是整个工程分析流程的最终目的。本部分将详细介绍 Abaqus 的后处理功能，并指导读者如何进行科学合理的结果分析。 结果可视化： 讲解如何查看位移、应力、应变、温度、能量等各种结果云图，并对结果进行缩放、旋转、剖面显示等操作。 图表绘制与数据提取： 介绍如何提取特定点、线、面的结果数据，并绘制各种曲线图，如应力-应变曲线、位移-时间曲线等。 探针（Probe）功能： 讲解如何使用探针工具精确获取模型上的特定位置的结果值。 结果的工程解释： 强调如何根据工程背景，理解和解释分析结果的物理意义，避免误读。我们将重点讨论应力集中、塑性变形、结构失稳、损伤累积等关键现象的判断和分析。 误差分析与验证： 介绍如何通过检查收敛信息、对比不同网格密度下的结果、以及与理论解或实验数据进行比对等方法，来评估分析结果的准确性。 报告生成： 讲解如何自定义和生成详细的分析报告，以用于技术文档和工程决策。 第七部分：典型工程应用案例分析 理论与实践相结合是掌握任何工程软件的有效途径。本部分将通过一系列典型的工程应用案例，生动地展示 Abaqus 在实际工程问题中的应用。 结构静力分析： 案例涵盖桥梁、建筑、机械零部件的静强度分析，涉及大变形、材料非线性和接触等问题。 动力学分析： 案例包括汽车碰撞模拟、设备结构的抗震分析、机械设备的振动模态分析等。 热-结构耦合分析： 案例涉及发动机部件的热应力分析、电子元件的散热分析等。 疲劳与断裂分析： 案例可能涉及金属疲劳寿命预测、裂纹扩展模拟等。 复杂装配体仿真： 案例将展示如何处理多个部件之间的复杂接触和约束关系。 每个案例分析都将遵循“问题描述-建模思路-材料定义-载荷边界条件-网格划分-分析设置-后处理与结果解释”的完整流程，并提供详细的操作步骤和关键提示。 附录 Abaqus 常用命令速查表 Abaqus 错误信息与常见问题解答 参考资料与进一步学习资源推荐 本书力求做到内容全面、讲解深入、案例丰富、语言流畅，旨在为读者提供一份极具参考价值的 Abaqus 有限元分析实用工具书，助力您在工程分析领域取得更大的成就。

评分☆☆☆☆☆

我在阅读一些Abaqus的文献和案例时，经常会遇到一些术语和概念，例如“本构关系”、“失效准则”、“损伤演化”等，虽然我大致能理解其含义，但总感觉缺乏系统性的认识。这本书的标题中包含了“Abaqus分析用户手册 材料卷”以及“材料库性能组合应用技术”，这让我觉得它可能是一个非常系统和全面的材料建模指南。我希望它能够从基础的材料力学出发，循序渐进地讲解Abaqus中各种材料模型的数学模型和物理意义，并且会详细介绍每种模型在Abaqus中的实现方式。更重要的是，我希望它能深入探讨不同材料模型之间的相互作用和组合应用，例如如何将粘塑性模型与损伤模型结合，以模拟材料在复杂加载条件下的破坏过程。此外，我对于如何根据工程需求，选择最合适的材料模型，以及如何进行模型的验证和校核，也抱有极大的期待。这本书如果能够提供清晰的指导和丰富的案例，无疑将极大地帮助我提升在Abaqus材料建模方面的专业能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书就像一本精心打磨的工具箱，虽然我尚未深入其中，但仅仅是翻阅目录和大致浏览，就已经能感受到其厚重与实在。我特别期待那些关于材料库性能组合应用的章节，这正是我在实际工程模拟中常常遇到的瓶颈。我一直在寻找一种能够系统性地、深入浅出地讲解如何根据不同工况和需求，灵活调用和组合Abaqus中丰富的材料模型，从而构建出更贴近真实世界力学行为的分析方案。手册中的“性能组合应用技术”听起来正是我需要的“秘密武器”，它或许能帮助我跳出对单一材料模型的局限性认识，掌握更高级、更精妙的分析技巧。此外，我很好奇作者会如何去阐述Abaqus软件本身的一些深层功能，那些隐藏在用户界面之下，但对提升分析效率和精度至关重要的机制。这本书的出现，无疑为我提供了一个宝贵的学习机会，让我能够借此机会，系统地梳理和提升自己在大规模、复杂工程分析领域的理论知识和实践能力，相信它能在我接下来的项目推进中扮演至关重要的角色，助我解决那些棘手的难题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，对我来说就像在一片迷茫的技术海洋中，找到了一盏指引方向的灯塔。我一直以来都在探索如何在Abaqus中实现更贴近实际工程的材料行为模拟，但往往在面对复杂材料的特性时，感到力不从心。这本书的“材料卷”和“性能组合应用技术”这些关键词，让我看到了解决问题的希望。我特别期待它能详细阐述Abaqus内部丰富的材料模型库，不仅是基础的弹性、塑性模型，更希望包含那些能够模拟疲劳、断裂、蠕变、高分子材料非线性行为等的模型。我希望它能教会我如何准确地理解和设置这些模型的参数，如何根据实验数据来“训练”模型，让它能够真正反映材料的内在规律。另外，“性能组合应用技术”这一部分，我推测它会讲解如何将不同的材料模型进行巧妙的组合，以模拟出那些具有多重物理属性的复杂材料，或者是在不同应力状态下表现出不同行为的材料。这本书的价值，在于它能够帮助我从“知其然”上升到“知其所以然”，最终能够独立地解决复杂工程中的材料模拟难题，为我的技术生涯添上浓墨重彩的一笔。

评分☆☆☆☆☆

我是一位刚刚接触Abaqus不久的学生，对于其庞大的功能和复杂的理论体系感到有些不知所措。在选择学习资料时，我尤其看重那些能够提供清晰脉络和循序渐进指导的书籍。这本《Abaqus分析用户手册 材料卷》虽然名字听起来比较专业，但“工程分析软件教程书籍”的副标题让我看到了希望。我希望它不仅仅是一本冷冰冰的命令集，更能够讲述材料模型背后的物理原理，以及这些模型是如何在Abaqus中实现的。特别是关于“材料卷”的部分，我猜想它会涵盖从基础的线弹性模型，到复杂的非线性本构关系，如塑性、损伤、蠕变等，并且会详细讲解每个模型的适用范围、参数设置以及如何根据实际材料试验数据进行校准。我对如何将实验室的材料试验结果转化为Abaqus中的有效模型有着浓厚的兴趣，这本书似乎提供了这样一种桥梁。我期待它能用通俗易懂的语言，配以丰富的图示和实例，帮助我建立起对Abaqus材料建模的坚实基础，从而能够自信地进行各种类型的结构分析。

评分☆☆☆☆☆

作为一个经验丰富的CAE工程师，我平时的工作涉及到各种复杂的工程问题，其中对材料行为的精确模拟是关键。我经常需要处理一些非常规的材料，例如复合材料、橡胶、或者在极端环境下工作的金属。我希望这本书能够提供一些在Abaqus中处理这些复杂材料的技巧和方法。特别是“材料库性能组合应用技术”这一块，我非常好奇它是否会涉及到一些高级的、非标准化的材料定义方式，或者是一些用户自定义材料子程序的（UMAT/VUMAT）的应用实例。我深知，Abaqus的强大之处在于其高度的灵活性，而这种灵活性往往体现在用户如何充分利用其材料建模的接口。我期待这本书能够分享一些鲜为人知的高阶技巧，例如如何利用Abaqus的内置材料模型进行组合，以模拟出更真实的宏观材料响应，或者如何通过参数化建模，快速生成大量不同性能的材料组合，以进行参数化研究。这本书对我来说，可能不仅仅是一本教程，更像是一本“秘籍”，能够帮助我解锁Abaqus在材料模拟方面的更深层次潜力，从而在激烈的行业竞争中保持领先。