有限元素分析軟體 ABAQUS

本研究使用的 ABAQUS 版本為 6.9-1，是由美國 Hibbitt、Karlsson 和 Sorensen 成立之 HKS 公司(現為 Dassault Systemes Simulia Corp.)於西元 1978 年所發展的有 限元素套裝軟體，現今在全球工業中，已被公認是一套解題能力最強、分析結果 最可靠的軟體。HKS 公司一向以品質控製嚴格著稱，該公司並已經通過 ISO-9001 及 ANSI/ASME NQA-19(美國核能安全局)的品質認證。該有限元素分析軟體應用 的範圍相當廣泛，從大型線性結構分析到極度非線性分析的材料變形反應等各種 力學、物理場域問題皆可使用 ABAQUS 模擬及求解，並由於理論背景和程式品管 的嚴謹，ABAQUS 早已成為研究發展單位及產業界解決力學、物理場域問題常用 之有限元素分析軟體。

ABAQUS 是國際上最先進的大型通用有限元素計算分析軟體之一，具有廣泛 的模擬性能，其非線性計算能力特別優異。它擁有大量不同種類的元素模型、材 料模型、分析模式等。無論是分析一個簡單的線彈性問題，或者是一個包括數種 不同材料、承受複雜的機械和熱載荷過程以及變化接觸條件的非線性問題，應用 該軟體計算分析都會得到令人滿意的結果。因此 ABAQUS 被廣泛應用於物理、電 子、機械、土木、建築、水利、環境等領域。

ABAQUS 的 產 品 主 要 分 為 三 大 部 份 ， 分 別 是 ： ABAQUS/Standard 、 ABAQUS/Explicit、ABAQUS/CAE。ABAQUS/Standard、ABAQUS/Explicit 為有限 元素分析模組，兩者的適用範圍及差異比較如下：

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ABAQUS/Standard：為一通用分析模組，採用隱式時間積分法(Implicit time integration)，分析領域廣泛，可處理以下的問題：

1. 線性及非線性的靜力問題。

2. 線性及非線性的動力問題。

3. 幾何非線性問題。

4. 線性及非線性的熱傳問題。

5. 熱力-電導偶合問題。

6. 質量擴散問題。

7. 土壤力學分析。

8. 線性或非線性的地壓應力場分析。

ABAQUS/Explicit：為一專用分析模組，採用顯示時間積分法(Explicit time integration)，可處理以下的問題：

1. 高速(較短的時間間距)的動力問題。

2. 掉落詴驗及結構元件的碰撞分析。

3. 大型擬靜力(quasi-static)、線性的問題。

4. 動態的溫度-位移的偶合問題。

ABAQUS/CAE 是一套視窗化之前後及處理工具，可以讓我們從建構模型、解 題到觀看分析結果，一氣呵成，其中 CAD Translator 可以讓我們透過其他的 3D CAD/CAM 軟體所建構的模型，直接到 ABAQUS 來做網格分割及分析，而目前 ABAQUS 支援的 CAD 軟體有 CATIA、I-DEAS、Pro/E、UG 以及其他可用格式之 軟體。ABAQUS 整個分析流程如下：

1. 建立幾何模型(Geometry)：以 Point、Curve、Surface、Solid 四種幾何構成

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任何的幾何圖形。

2. 建立材料性質(Property)：建立材料性質; 指定剖面種類，如 Solid、Shell 等；選定剖面的類形，如 Homogeneous 等。

3. 組合欲分析的模型(Assembly)：將模型放在一個全域座標，因此如果有數 個模型，則將各個幾何模型組成在一起，成為一個較大的模型

4. 設定分析步(Step)：指定此模型的分析類型、分析方法、分析步驟與各步 驟中的增量步，並設定需輸出的參數。

5. 設定交互作用(Interaction)：各個模型間會有交互作用，如摩擦、碰撞、熱 對流、熱輻射等。

6. 設定邊界條件及施加載重(Load)：將邊界條件及外力狀況施加於模型上。

7. 將幾何模型劃分網格 (Mesh)：將幾何模型上劃分網格，並選擇元素種類。

8. 進行分析工作(Job)：建立分析資料，並進行 ABAQUS 分析。

9. 觀看結果(Visualization)：可觀察模型變形的過程或各種應力、溫度分佈的 狀態，若有輸出參數，亦可對此參數畫圖。

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