introduction au logiciel abaqus

1

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

Stéphane Bochard(d'après une présentation de Mickaël ABBAS de l'UTC)Mickaël ABBAS de l'UTC)

Introduction au logiciel ABAQUSMécatro 2 - ENSIBS

EN TRAVAUX !EN TRAVAUX !

2

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Introduction

• Descriptif des possibilités du logiciel

exemple Abaqus/CAE

• Structure du logiciel

exemple script inp

• Modularité et analyses complexes

• Exemples

• Conclusion

• Plan

3

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

Deux grands codes:

• ABAQUS/Standard: résolution par un algorithme statique implicite

• ABAQUS/Explicit: résolution par un algorithme dynamique explicite

Version utilisée : 6.8-3

Versions disponibles : 6.6 → 6.11

ABAQUS est un code de calcul par la méthode des éléments finis créé en 1978

• Plan• Introduction

• généralités

4

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

ABAQUS

Standard

ABAQUS

Explicit

Pré-processeur

Fichier .inp

Post-processeur

Fichiers .odb, .fil, .fin, .res

• Plan• Introduction

• généralités

5

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction

• généralités

• commandes

ABAQUS fonctionne sous Linux (et Windows) depuis un terminal :

$ mkdir Abaqus_mes_fichers$ cd Abaqus_mes_fichers$ abaqus cae

Lance ABAQUS/CAE en interactif$ abaqus job=toto

Lance l'analyse du job toto.inp$ abaqus viewer

Lance le post-processeur$ gedit poutre.inp &$ tail -10f toto.msg$ rm job.*

6

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

L'aide est accessible depuis l'UBS à l'adresse :

http://abaqus-doc.univ-ubs.fr:2080

• Plan• Introduction

• généralités

• commandes

7

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction

• généralités

• commandes

• unités

ABAQUS ne gère pas les unités : c'est à l'utilisateur d'utiliser un système d'unités cohérent.

8

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

Description succincte des possibilités d’ABAQUS:

• Analyses

• Éléments

• Non-linéarités

• Plan• Introduction• Descriptif

9

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif

• Types analyse

Domaines physiques:

• Mécanique

• Thermique

• Électrique (piézo et thermique)

• Problèmes couplés

Problèmes:

• Statique et dynamique

• Linéaires et non linéaires

Dynamique des corps rigides: depuis version 6.1

10

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif

• Types analyse• Éléments

Un très large choix d’éléments (plus de 100)

Possibilités de programmer de nouveaux éléments (en FORTRAN, sur ABAQUS/Standard)

11

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif

• Types analyse• Éléments• Non-linéarités

Types de non-linéarités:

• Matériaux

• Géométriques

• Contact

Algorithmes robustes et paramétrables (Newton-Raphson standard à pas adaptatifs et méthode RIKS)

12

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif

• Types analyse• Éléments• Non-linéarités

Non-linéarités matérielles

• Hyper-élasticité

• Plasticité

• Visco-plasticité

• Endommagement

• Non-isotrope (y compris laminates = composites)

Possibilités de programmer de nouvelles lois de comportement (en FORTRAN)

13

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif

• Types analyse• Éléments• Non-linéarités

Non-linéarités géométriques

• Grandes déformations

• Grands déplacements

• Grandes rotations

• Instabilités (bifurcations, points-limites)

Possibilités de remaillage automatique (type r) sur ABAQUS/Explicit

14

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif

• Types analyse• Éléments• Non-linéarités

Non-linéarités de contact

• Grands déplacements

• Contact 2D et 3D

• Rigide/Rigide, Rigide/Déformable, Déform./Déform.

• Lois de frottement diverses et complexes

Possibilités de programmer de nouvelles lois d’interaction (en FORTRAN)

15

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Exemple de la poutre encastrée

• Exemple d’utilisation d’un script et de CAE

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité• Exemples

16

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité• Exemples

• Modèle• Fichier .inp• CAE

CRÉATION PAR CAE

17

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité• Exemples

• Modèle

Modèle de la poutre encastrée

5

50200

1200

18

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif•Abaqus/CAE

Arborescence du modèle

messages

Outils du moduleChoix du module

Zone d'affichage

● Ctrl + alt + bouton gauche = rotation

● Ctrl + alt + bouton centre = déplace

● Ctrl + alt + bouton droit = zoom

● Rotation molette centre = zoom

19

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif•Abaqus/CAE

1.

3.

2.

PARTcréation de la géométrie

20

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

1.• Plan• Introduction• Descriptif•Abaqus/CAE

2.

3. = section (épaisseur) PROPERTYmatériau et section

21

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif•Abaqus/CAE

1.

ASSEMBLYinstance et assemblage

2.

22

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif•Abaqus/CAE

1.

STEPNlgeom et incrémentation

2.

3.

4.

23

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif•Abaqus/CAE

LOADchargement et CL

1.

2.3.

24

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif•Abaqus/CAE

MESHmaillage

1. 2.

25

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif•Abaqus/CAE

JOBlancer et suivre le calcul

1.

2.

3.

26

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif•Abaqus/CAE

VISUALIZATIONpost-traitement

1. 2.

27

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure

• Généralités

Abaqus/CAE

inp

Abaqus/StandardAbaqus/Explicit

odb

Abaqus/Viewer

dat

cae

msg

stares

ps

fichier ascii fichier binaire

CAO externePre Processing

Analysis

Post Processing

Status file

Message filePrinted output

Restart file

Postscript

rptReport file

éditeur

28

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité• Exemples• Conclusion

ABAQUS est:

• Puissant

• Évolutif

• Modulaire

Questions particulières ?

29

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité• Exemples

• Modèle• CAE• Fichier .inp

CRÉATION PAR script INP

30

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

Description de la structure d’ABAQUS:

• Structure et fonctionnement du logiciel

• Syntaxe du fichier d’entrée

• Fichiers produits par ABAQUS

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure

31

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

Méthodes pour générer un fichier d’entrée (.inp):

• À la main (fichier texte)

• Avec ABAQUS/CAE

• Avec un logiciel annexe (I-DEAS, NASTRAN,…)

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure

• Généralités• Le fichier d’entrée

32

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

Syntaxe du fichier d’entrée

** ** Poincon-1** *Node1,4.,-3.1232,2.61507,-3.123*Element, type=R2D21, 1, 2

Commentaire

Commande

Données

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure

• Généralités• Le fichier d’entrée

33

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

* HEADING

…

…

* STEP

…

* END STEP

* STEP

…

* END STEP

Définition du modèle

Définition de l’analyse

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure

• Généralités• Le fichier d’entrée

34

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

Définition du modèle

1/ Géométrie: nœuds, éléments et surfaces

* NODE

* ELEMENT

* NSET

* ELSET

…

*Node 1034, -0.114164, -0.609972 1035, -0.100693, -0.468336*Element, type=CPS4R866, 1039, 1040, 1070, 1069867, 1040, 1041, 1071, 1070*Nset, nset=ToronF-1._G2, generate 1034, 1088, 1*Elset, elset=ToronF-1._G2, generate 866, 909, 1

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure

• Généralités• Le fichier d’entrée

35

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

Définition du modèle

2/ Lois de comportement

* MATERIAL

* DENSITY

* ELASTIC

* PLASTIC

* FRICTION

…

*Material, name=Cuivre*Density 8.9e-09,*Elastic130000., 0.29*Plastic166., 0.254., 0.275

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure

• Généralités• Le fichier d’entrée

36

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

Définition du modèle

3/ Attribution des propriétés élémentaires

* SOLID SECTION

* BEAM SECTION

* SHELL SECTION

* SPRING

* MASS

* DASHPOT

…

*Solid Section, elset=Connecteur, material=Cuivre3.4,

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure

• Généralités• Le fichier d’entrée

37

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

Définition du modèle

4/ Conditions limites

* BOUNDARY

* CLOAD

* DLOAD

* AMPLITUDE

* CONTACT

…

*Amplitude, name=Amplitude1, smooth=0.25, def=smooth step0., 0., 0.0002, 1.*Boundary, amplitude=Amplitude1NdPoincon, 1, 1NdPoincon, 2, 2, -3.9NdPoincon, 6, 6

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure

• Généralités• Le fichier d’entrée

38

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

Définition de l’analyse

1/ Type analyse

* STATIC

* DYNAMIC

…

*STEP*STATIC0.1,1*END STEP

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure

• Généralités• Le fichier d’entrée

39

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

Définition de l’analyse

2/ Analyse non linéaire

* Géométrique non-linéaire *STEP,NLGEOM

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure

• Généralités• Le fichier d’entrée

* Analyse non-linéaire

*STATIC0.1 , 1. , 0.001 , 1.

Pas de temps max.Pas de temps min.

Période du « STEP »Pas de temps initial

40

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

Définition de l’analyse

3/ Sorties

* NODE PRINT

* EL PRINT

* NODE FILE

* OUTPUT

…

*Output, field, op=NEW, number intervals=20, time marks=NO*Node OutputU, V, A, RF*Element OutputS, PE, PEEQ*Output, history, op=NEW, time interval=1e-05*Energy Output, elset=Cable_ConnecteurALLAE, ALLCD, ALLVD, ALLIE, ALLKE, ALLPD, ALLSE*FILE OUTPUT,number interval=20*Node fileU,RF

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure

• Généralités• Le fichier d’entrée

41

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

Fichiers .inp, .res

Pré-processeur ABAQUS

Calcul ABAQUS

Fichiers .dat, .res, .odb, .log, .fil, .msg, .sta

Fichiers .dat, .res, .odb, .log, .fil

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure

• Généralités• Le fichier d’entrée• Les autres fichiers

42

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

Fichier .fil (BINAIRE-Compatibilité descendante)

*FILE OUTPUT

*NODE FILE

*EL FILE

*MODAL FILE

*CONTACT FILE

Possibilité de le transformer en fichier ASCII .fin

Post-processeur extérieur

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure

• Généralités• Le fichier d’entrée• Les autres fichiers

43

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

Fichier .dat (ASCII-Compatibilité descendante)

*NODE PRINT

*EL PRINT

*MODAL PRINT

*CONTACT PRINT

Utilisé pour le débogage des fichiers d’entrée

Post-processeur extérieur

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure

• Généralités• Le fichier d’entrée• Les autres fichiers

44

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

Fichier .res (BINAIRE-Pas de compatibilité)

*RESTART

Utilisé dans l’analyse multi-étapes

Pré-processeur ABAQUS (reprises)

Post-processeur ABAQUS/Post

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure

• Généralités• Le fichier d’entrée• Les autres fichiers

45

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

Fichier .odb (BINAIRE-Pas de compatibilité)

Possibilité de traitement par un script+ABAQUS/CAE

Post-processeur ABAQUS/Viewer

Post-processeur ABAQUS/CAE

Post-processeur Catia

*NODE OUTPUT

*EL OUTPUT

*OUTPUT, FIELD

*OUTPUT, HISTORY

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure

• Généralités• Le fichier d’entrée• Les autres fichiers

46

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité• Exemples

• Modèle

Modèle de la poutre encastrée

5

50200

1200

1 3 5 7 9 11

I II III IV V

47

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité• Exemples

• Modèle• Fichier .inp

* HEADING

Exemple de poutre cantilever

* NODE

1, 0., 0.

11, 200., 0.

* NGEN,NSET=BEAMS

1, 11, 2

* ELEMENT, TYPE=B21

1, 1, 3

* ELGEN, ELSET=BEAMS

1,5,2,1

* BEAM SECTION,SECTION=RECT,ELSET=BEAMS, MATERIAL=MAT1

50., 5.

48

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité• Exemples

• Modèle• Fichier .inp

* MATERIAL,NAME=MAT1

* ELASTIC

2.E5, .3

* PLASTIC

200, 0.0

250, 0.05

300, 0.10

* BOUNDARY

1, 1, 6

49

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité• Exemples

• Modèle• Fichier .inp

* RESTART,WRITE,FREQ=3

* STEP,NLGEOM,INC=500

Application de la force concentrée

* STATIC

.01, 1., .001, 1.

* CLOAD

11, 2, -1200

50

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité• Exemples

• Modèle• Fichier .inp

* NODE PRINT, FREQ=1

U, RF

* EL PRINT, FREQ=1

S, E

Fichier .dat

51

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité• Exemples

• Modèle• Fichier .inp

* NODE FILE,FREQ=1

U, RF

* EL FILE,FREQ=1

S, E

Fichier .fil

52

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité• Exemples

• Modèle• Fichier .inp

* OUTPUT, FIELD, FREQUENCY=10

* ELEMENT OUTPUT, VARIABLE=PRESELECT

* NODE OUTPUT, VARIABLE=PRESELECT

* OUTPUT, HISTORY, FREQUENCY=1

* NODE OUTPUT,NSET=BEAMS

U, RF

* END STEP

Fichier .odb

53

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

La modularité d’ABAQUS:

• Génération automatique de modèle

• L’analyse multi-étapes

• Utilisation de Python et de CAE

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité

54

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

Automatisation et modularisation des modèles

• Utiliser les commandes *INCLUDE et *INPUT

• Utiliser Python et la commande *PARAMETER

• Utiliser Python en conjonction avec CAE

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité

55

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Commande INPUT

*Node, INPUT=/mod/noeuds1.num*Element, type= CPS4R, INPUT=/mod/elem1.num

1034, -0.114164, -0.6099721035, -0.100693, -0.468336

866, 1039, 1040, 1070, 1069867, 1040, 1041, 1071, 1070

Fichier: /mod/noeuds1.num

Fichier: /mod/elem1.num

N’est pas utilisable pour toutes les commandes

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité

• Input & Include

56

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Commande INCLUDE

*INCLUDE, INPUT=/mod/Acier.mat

*Material, name=Acier*Density7.8E-09,*Elastic210000., 0.30

Fichier: /mod/Acier.mat

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité

• Input & Include

57

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité

• Input & Include• Python

Le langage de script Python est:

• Gratuit et libre (www.python.org)

• Modulaire (librairies de toutes sortes)

• Structuré et à logique « objet »

Les commentaires sont indiqués par #

Python est sensible à la casse

58

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité

• Input & Include• Python• Python/CAE PYTHON ABAQUS/CAE

Fichiers .inp

Environnement extérieur

Calcul ABAQUS

Fichiers .odb

Fichiers .py

59

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité

• Input & Include

• Python

• PythonCAE

• Reprises

L’analyse multi-étapes:

• Correspond à une réalité physique

• Simplifie et structure l’analyse

Commandes de base:

• STEP, END STEP

• RESTART

60

Introduction à ABAQUS

Version du 18/09/2012

• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité

• Input & Include

• Python

• Parameter

• Python/CAE

• Reprises

Exemple:

*STEP*STATIC0.1,1*CLOAD1,1,102,2,20

*STEP*STATIC0.1,1*CLOAD,OP=MOD2,2,303,1,20

*STEP*STATIC0.1,1*CLOAD,OP=NEW2,2,103,1,30

10

20

30

1

2

3