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压力容器分析设计与结构完整性论坛


本届论坛的主题为“共迎压力容器分析设计的新时代”。学术界长期致力于理论研究,具备良好的理论基础,工程界长期进行工程实践,具备丰富的工程经验。本论坛的目的在于通过讨论当今石油化工、核电及能源等领域设备相关的应力分析及结构完整性问题,为学术界和工程界的同仁们提供一个交流的平台,通过论文、报告、案例、海报等交流方式实现各方互通有无,实现产学研的充分融合和合作共赢,促进思想和友谊的交流与升华。

ABAQUS 是一套功能强大的工程模拟的有限元软件,其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。 ABAQUS 包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。并拥有各种类型的材料模型库,可以模拟典型工程材料的性能,其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料。作为通用的模拟工具, ABAQUS 除了能解决大量结构(应力 / 位移)问题,还可以模拟其他工程领域的许多问题,例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析(流体渗透 / 应力耦合分析)及压电介质分析。

  ABAQUS 为用户提供了广泛的功能,且使用起来又非常简单。大量的复杂问题可以通过选项块的不同组合很容易的模拟出来。例如,对于复杂多构件问题的模拟是通过把定义每一构件的几何尺寸的选项块与相应的材料性质选项块结合起来。在大部分模拟中,甚至高度非线性问题,用户只需提供一些工程数据,像结构的几何形状、材料性质、边界条件及载荷工况。在一个非线性分析中, ABAQUS 能自动选择相应载荷增量和收敛限度。他不仅能够选择合适参数,而且能连续调节参数以保证在分析过程中有效地得到精确解。用户通过准确的定义参数就能很好的控制数值计算结果。

  ABAQUS 有两个主求解器模块— ABAQUS/Standard ABAQUS/ExplicitABAQUS 还包含一个全面支持求解器的图形用户界面,即人机交互前后处理模块 — ABAQUS/CAE ABAQUS 对某些特殊问题还提供了专用模块来加以解决。

  ABAQUS 被广泛地认为是功能最强的有限元软件,可以分析复杂的固体力学结构力学系统,特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。 ABAQUS 不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析,同时还可以做系统级的分析和研究。 ABAQUS 的系统级分析的特点相对于其他的分析软件来说是独一无二的。由于 ABAQUS 优秀的分析能力和模拟复杂系统的可靠性使得 ABAQUS 被各国的工业和研究中所广泛的采用。 ABAQUS 产品在大量的高科技产品研究中都发挥着巨大的作用。

  ABAQUS软件与ANSYS软件的对比分析

  1 在世界范围内的知名度:

  两种软件同为国际知名的有限元分析软件,在世界范围内具有各自广泛的用户群。ANSYS软件在致力于线性分析的用户中具有很好的声誉,它在计算机资源的利用,用户界面开发等方面也做出了较大的贡献。ABAQUS软件则致力于更复杂和深入的工程问题,其强大的非线性分析功能在设计和研究的高端用户群中得到了广泛的认可。

  由于ANSYS产品进入中国市场早于ABAQUS,并且在五年前ANSYS的界面是当时最好的界面之一,所以在中国,ANSYS软件在用户数量和市场推广度方面要高于ABAQUS。但随着ABAQUS北京办事处的成立,ABAQUS软件的用户数目和市场占有率正在大幅度和稳步提高,并可望在今后的几年内赶上和超过ANSYS

  2 应用领域:

  ANSYS软件注重应用领域的拓展,目前已覆盖流体、电磁场和多物理场耦合等十分广泛的研究领域。ABAQUS则集中于结构力学和相关领域研究,致力于解决该领域的深层次实际问题。

  3 性价比

  ANSYS软件由于价格政策灵活,具有多种销售方案,在解决常规的线性及耦合问题时,具有较好的性价比。但在实际工程中,非线性是比线性远为普遍的自然现象,线性通常只是非线性的理想化假设。随着研究水平的提高和研究问题的深入,非线性问题必然成为工程师和研究人员面临的课题,并成为制约深入研究和精确设计的瓶颈。购买ABAQUS软件可以很好地解决这些问题,缩短研制周期、减少试验投入,避免重新设计。工欲善其事,必先利其器,使用不恰当或低档的分析工具进行工作的成本要远超过使用合适工具的成本。因此,从综合效益和长远效益而言,ABAQUS软件的经济性也是非常突出的。

  4 求解器功能

  对于常规的线性问题,两种软件都可以较好的解决,在模型规模限制、计算流程、计算时间等方面都较为接近。

  ABAQUS软件在求解非线性问题时具有非常明显的优势。其非线性涵盖材料非线性、几何非线性和状态非线性等多个方面。

  另外,由于ABAQUS/Standard(通用程序)ABAQUS/Explicit(显式积分)同为ABAQUS公司的产品,它们之间的数据传递非常方便,可以很容易地考虑预紧力等静力和动力相结合的计算情况。

  ABAQUS软件的求解器是智能化的求解器,可以解决其它软件不收敛的非线性问题,其它软件也收敛的非线性问题,ABAQUS软件的计算收敛速度较快,并更加容易操作和使用。

  5 人机交互界面

  ABAQUS/CAEABAQUS公司新近开发的软件运行平台,他汲取了同类软件和CAD软件的优点,同时与ABAQUS求解器软件紧密结合。

  与其他有限元软件的界面程序比,ABAQUS/CAE具有以下的特点:

  l 采用CAD方式建模和可视化视窗系统,具有良好的人机交互特性。

  l 强大的模型管理和载荷管理手段,为多任务、多工况实际工程问题的建模和仿真提供了方便。

  l 鉴于接触问题在实际工程中的普遍性,单独设置了连接(interaction)模块,可以精确地模拟实际工程中存在的多种接触问题。

  l 采用了参数化建模方法,为实际工程结构的参数设计与优化,结构修改提供了有力工具。

  6 综合性能对比

  综合起来,ABAQUS软件具有:

  l 更多的单元种类,单元种类达433种,提供了更多的选择余地,并更能深入反映细微的结构现象和现象间的差别。除常规结构外,可以方便地模拟管道、接头以及纤维加强结构等实际结构的力学行为

  l 更多的材料模型,包括材料的本构关系和失效准则等,仅橡胶材料模型就达16种。除常规的金属材料外,还可以有效地模拟复合材料、土壤、塑性材料和高温蠕变材料等特殊材料

  l 更多的接触和连接类型,可以是硬接触或软接触,也可以是Hertz接触(小滑动接触)或有限滑动接触,还可以双面接触或自接触。接触面还可以考虑摩擦和阻尼的情况。上述选择提供了方便地模拟密封,挤压,铰连接等工程实际结构的手段。

  l ABAQUS的疲劳和断裂分析功能,概括了多种断裂失效准则,对分析断裂力学和裂纹扩展问题非常有效。

  7.与其它软件比较

  ABAQUS是目前非线性计算很强的一个软件,结构计算方面比ANSYS强但是没有流体模块所以不能做流体计算,另外一个非线性很强的软件是ADINA它同时具备结构和流体分析模块目前是最好的流固耦合分析软件。