ABAQUS二次开发技术在编织型材料微结构设计中的应用

论文摘要

ABAQUS是一套基于有限元方法的工程模拟软件,具有强大的计算分析功能,被广泛应用于材料、航空航天,船舶和土木工程等领域。在ABAQUS/CAE环境下可完成建模、分析、计算等任务,同时结合其二次开发接口创建自定制应用,可实现程序的自动化运行和数据的海量化处理。在工程应用中,随着创建的几何模型越来越复杂,其范围尺度由宏观发展向微观,因此,对于编织结构的设计需要采用多尺度分析方法,即代表性体积单元法(RVE)。该方法具有思路明确、算法简洁的优点。但是,当需要对创建的RVE模型尺寸进行修改时,将会给用户带来很大的困难和不便,即便ABAQUS能够自动选择参数,并且在分析过程中可不断调整参数值,而只有熟悉ABAQUS软件功能和操作,同时具有一定工程背景的研究人员方能胜任。针对以上问题,应用ABAQUS二次开发的强大功能,采用Python对编织材料微结构模型RVE编写内核脚本；并且使用基于有限元法的参数化设计方案,引入其代表性体积单元的参数化函数,同时创建反映该模型几何特征及关键参数的图形用户界面,建立人机交互机制,实现自动建模过程。用户通过自定制图形用户界面,可随机输入纤维增强相中单束纤维的关键性参数,实现基于海量数据处理下编织材料微结构的RVE模型创建。该方法大大提高了重构模型和完成海量化计算的效率。采用二次开发技术,创建新的用户开发平台的思想,在工程设计中具有广阔的应用前景。这一面向用户,旨在满足现代人性化和市场化发展需求的开发技术为材料领域的跨尺度分析提供了新思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 ABAQUS计算机模拟技术的研究和应用
• 1.1.1 计算机模拟在材料科学领域的应用
• 1.1.2 ABAQUS有限元分析方法的应用
• 1.2 材料微结构设计方法的研究及应用
• 1.2.1 材料微结构设计方法的研究
• 1.2.2 材料微观组织结构的有限元模拟
• 1.3 ABAQUS二次开发的背景和意义
• 1.3.1 ABAQUS二次开发的背景
• 1.3.2 ABAQUS二次开发的意义
• 1.4 论文主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 ABAQUS有限元分析方法
• 2.1 有限元软件ABAQUS的功能简介
• 2.1.1 有限元软件ABAQUS简介
• 2.1.2 有限元软件ABAQUS功能介绍
• 2.1.3 ABAQUS/CAE介绍
• 2.2 ABAQUS有限元分析方法的研究
• 2.2.1 有限元分析方法的起源与发展
• 2.2.2 有限元分析方法的基本步骤
• 2.3 ABAQUS参数化设计方法
• 2.3.1 参数化设计方法介绍
• 2.3.2 ABAQUS参数化设计方法的研究
• 2.4 本章小结
• 第3章 ABAQUS二次开发方法
• 3.1 ABAQUS二次开发语言介绍
• 3.1.1 Python介绍
• 3.1.2 ABAQUS与Python
• 3.2 ABAQUS二次开发GUI的方法
• 3.2.1 常用的GUI组件介绍
• 3.2.2 ABAQUS GUI二次开发方法
• 3.3 ABAQUS二次开发内核脚本的方法
• 3.3.1 ABAQUS二次开发内核脚本的意义
• 3.3.2 ABAQUS二次开发内核脚本的方法
• 3.4 基于ABAQUS二次开发的交互机制的设计
• 3.4.1 二次开发交互机制的用途
• 3.4.2 二次开发交互机制的方法
• 3.5 本章小结
• 第4章 ABAQUS二次开发技术的应用实例
• 4.1 GUI二次开发技术在编织型材料微结构设计中的应用
• 4.1.1 GUI二次开发的脚本文件
• 4.1.2 ABAQUS GUI二次开发界面
• 4.1.3 ABAQUS GUI自定制应用的参数化设计
• 4.1.4 ABAQUS GUI消息响应机制
• 4.2 二次开发编织型材料微结构的内核脚本
• 4.2.1 编织型材料微结构的内核脚本中的模块设计
• 4.2.2 编织型材料微结构的内核脚本的可视化
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录