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1第1章Inp文件用法Inp文件是ABAQUS中昀关键、昀核心的文件。本章主要讲述inp文件格式（文件结构和约定）、完整编写和部分编写inp文件的实例。通过本章的学习，应善于综合运用ABAQUS/CAE和inp文件编写技巧（即部分编写inp文件），提高计算工作效率。1.1Inp文件格式参考：1．ABAQUSKeywordsReferenceManual2．GettingStartedwithABAQUS/Standard:KeywordsVersion：2.2Formatoftheinputfile3．模型输入文件（*.inp）是沟通前处理器（通常为ABAQUS/CAE）与分析求解器（通常为ABAQUS/Standard）的桥梁，包含了一个数值模型的完整描述。它是易于辨识的、基于关键字的文本文件，可使用文本编辑器方便地进行修改。实际上，对于简单的模型，采用直接输入*.inp文件将非常方便。一个完整的模型输入文件（*.inp）包含模型数据（modeldata）和历史数据（historydata）两部分。模型数据包含了定义所分析结构的所需信息，包括节点、单元、材料特性等；历史数据定义了模型发生情况，如载荷顺序、结构响应序列等，历史可被分为一系列的分析步（steps），每个分析步定义了一个单独的模拟过程（包括分析类型、加载和输出需求等），例如第一个分析步定义一个静态荷载，第二个分析步定义一个动态荷载。提示：每个分析步以*STEP开始，用*ENDSTEP结束。*STEP是模型数据和历史数据的分界点，第一次出现*STEP之前的是模型数据，之后的是历史数据。一个简单的inp文件例子（anoverheadhoist桥式吊架），如图1.1所示。可以看出，inp文件由大量的选项块（Optionblock）组成，每个选项块由关键字行（keywordline）开始，其后紧跟一个或多个数据行（dataline）。关键字行和数据行每行不得超过256个字符。（1）关键字行（keywordline）关键字或选项（Keywordsoroptions）总是由*开头。例如，*NODE是用来指定节点坐标的关键字，*ELEMENT是用来指定单元连接的关键字。关键字后常紧跟多个参数，有些参数是必须的。由于在定义单元时必须给定单元类型，因此在*ELEMENT选项中参数TYPE是必须的。例如，*ELEMENT,TYPE=T2D2其作用是定义单元T2D2（二维二节点桁架单元）。许多参数是可选的，只有在需要的时候进行定义，如*NODE,NSET=PART1表示把该选项块内定义的节点放到集合PART1中。把这些节点放到集合PART1中，并不是必须的（即NSET参数不是必须的）。关键字和参数对大小写不敏感（但是唯一的例外是文件名区分大小写），应使用足够的字符以保证其唯一性（某些情况下关键字和参数可简写，但不推荐使用）。参数之间用逗号（，）隔开。如果需要为参数赋值，应采用等号（＝）把参数和值联系起来，且紧邻等号（＝）两侧不得有逗号。每个关键字行不得超过256字符。但有时参数太多在一行放不下时（即超过256个字2符），这时应在该行末尾加一个逗号（，）作为续行标志符。如，*ELEMENT,TYPE=T2D2,ELSET=FRAME就是一个有效的关键字行。关键字行中可存在空格（但关键字本身不能含有空格，如*Node将是无效的）。图1.1input文件实例提示：每个inp文件必须以*HEADING开头。（2）数据行（dataline）关键字行后通常都会紧跟数据行。在数据行中，可方便地列出所有所需的数据（如节点坐标、单元连接、材料属性表格（如应力应变曲线）），比在关键字行上参数赋值方便。每个选项块都有特定的数据需求。例如，以下选项块用来定义节点：*NODE101,0.,0.,0.102,1.,0.,0.103,2.,0.,0.104,0.5,0.866,0.3105,1.5,0.866,0.其中每行的第一个整数表示节点号，第二、第三、第四个浮点数表示节点坐标（x1、x2、x3）。数据行中数字之间用逗号（，）隔开，数据之间允许任意多个空格。如果数据行只有一个数据，应在行后加一个逗号（，）。（3）注释行（commentline）为了便于阅读和理解，可在inp文件中除第一行外的任何行插入注释行。注释行以**开头。在ABAQUS模拟计算时，注释行将不被执行。除以上介绍的语法规则之外，inp文件还应遵守以下语法规则：（1）*.inp文件中不能包含空行。提示：*.inp文件中包含空行，是许多ABAQUS模拟运算不正确的原因之一。应该引起用户的足够重视。1.2编写完整inp文件实例：桥式吊架问题描述：桥式吊架是一个简支的铰接桁架，左端为固定铰支座，右端为滑动支座。各杆件可绕节点自由转动。桁架的离面运动已被约束。当作用一个10kN荷载时，请分析结构中杆件的位移和峰值应力（图1.2）。由于该问题非常简单，所以很容易编写input文件。所有杆件均为圆形钢棒，直径5mm。材料属性：ρ＝7800kg/m3E＝200×109Pav＝0.3图1.2桥式吊架示意图1.2.1编写inp文件使用任何一种文字处理器（如记事本、写字板），创建一个名为frameinp.inp的文件（ABAQUS模型输入文件的文件名后缀为inp）。1．单位此实例中采用国际单位制SI。2．单位系统ABAQUS中的全局坐标系是右手、矩形（迪卡尔）坐标系。本例中，1坐标采用吊架4的横轴，2坐标采用竖直轴（图1.3），3坐标垂直于吊架平面。原点（x1=0、x2=0、x3=0）为吊架坐下角的端点。原点图1.3模型原点和坐标系3．网格为模型划分网格时，必须指定单元类型和网格密度。用户应逐渐积累网格划分技巧。本例中使用桁架单元（仅能承受轴向拉、压应力，是模拟铰接结构如桥式吊架的理想单元）来模拟吊架的各个杆件，如图1.4所示。桁架单元节点图1.4有限单元网格桥式吊架中桁架单元的连接，如图1.5所示。其节点和单元号是唯一的标示符，一般由ABAQUS/CAE或其他前处理器自动生成。对节点和单元号的唯一要求是其必须为正整数。编号时允许有间隔，编号顺序也随意。已定义的任何节点，如果没有与单元相联系，该节点将被自动删除，并不会包含在模拟计算中。图1.52节点桁架单元（T2D2）的连接本例中，使用如图1.6所示的单元和节点编号。5图1.6吊架模型中的节点和单元4．模型数据（Modeldata）inp文件的第一部分必须包含所有的模型数据。这些数据定义了分析的结构。本例中，吊架模型包含以下部分：（1）几何节点坐标、单元连接、单元截面属性（2）材料特性标题（Heading）ABAQUS模型输入文件的第一个选项必须是*HEADING。紧跟该选项的数据行是描述所模拟问题的文本。为便于以后阅读，用户应给出足够精确的描述。同时，昀好给定系统单位、全局坐标系统的方向。例如，本例中*HEADING选项块包含以下内容：*HEADINGTwo-dimensionaloverheadhoistframeSIUnits1-axishorizontal,2-axisvertical数据文件打印选项（Datafileprintingoptions）默认情况下，ABAQUS不会在打印输出文件（.dat）中打印输入文件的echo或者模型数据、历史定义数据。（Bydefault,ABAQUSwillnotprintanechooftheinputfileorthemodelandhistorydefinitiondatatotheprintedoutput(.dat)file.）但是，建议用户在分析运算之前，用datacheck选项检查模型和历史定义。如果需要打印输入文件、模型和历史定义数据，应在输入文件中添加以下语句：*PREPRINT,ECHO=YES,MODEL=YES,HISTORY=YES节点坐标（Nodalcoordinates）当用户选择了网格设计和节点编号规则后，可以用*NODE选项为每个节点定义坐标。该选项的每个数据行具有以下形式：nodenumber,x1-coordinate,x2-coordinate,x3-coordinate本例中的节点定义为：*NODE101,0.,0.,0.102,1.,0.,0.103,2.,0.,0.104,0.5,0.866,0.105,1.5,0.866,0.提示：用户在定义节点时，应慎重考虑所采用的网格和单元类型。如果未考虑好之前，就贸然编写节点和单元，在以后修改时，将不仅影响节点和单元本身，还会影响边界条件、载荷6等的施加。针对所研究的问题，设计好适宜的网格是编写输入文件（*.inp）成功的一半。单元连接（Elementconnectivity）桁架单元的每个数据行格式为：elementnumber,node1,node2其中node1和node2是单元两端的节点。例如，单元16连接单元103和105，所以这个单元的数据行为：16,103,105*ELEMENT选项块中的TYPE参数必须给定，以指定单元类型。本例中使用T2D2桁架单元。ABAQUS中昀有用的功能之一是采用节点和单元集（sets）。使用*ELEMENT选项块中的ELSET参数，可将所有在该选项块中定义的单元添加到名为FRAME单元集中去。提示：集合名必须以字母开头，昀多可含有80个字符。本例中完整的*ELEMENT选项块如下：*ELEMENT,TYPE=T2D2,ELSET=FRAME11,101,10212,102,10313,101,10414,102,10415,102,10516,103,10517,104,105单元截面属性（Elementsectionproperties）每个单元必须指定一个单元截面属性。对于T2D2单元，必须使用*SOLIDSECTION选项块，并在其后一个数据行中给定单元横截面。如果数据行为空，横截面假定为1.0。本例中，所有杆件均为圆形钢棒，直径为5mm，其截面积为1.963*10-5m2。大多数单元截面选项块中的MATERIAL参数，应为单元材料属性定义的名字。提示：材料属性名必须以字母开头，昀多可含有80个字符。单元通过单元名与材料属性相联系。本例中的所有单元被添加到单元集FRAME中。单元集FRAME被赋予为单元截面属性中的ELSET参数。将下列选项块添加到输入文件中：桁架单元的横截面积输入文件中所有以**开头的行将被视为注释行材料（Materials）在ABQAQUS中，在所有的单元中可使用几乎所有的材料模型。ABQAQUS中含有大量的材料模型，本例中使用昀简单的材料模型：线弹性模型。该模型由两个常量来表征：杨氏模量E和泊松比v。ABAQUS输入文件中的材料定义，以*MATERIAL选项开始。参数NAME与单元截面属性中的材料名相同。例如，7*MATERIAL选项后紧跟材料子选项。可能需要多个材料子选项，所有材料子选项必须包含在昀近的*MATERIAL选项块中。本例中的材料子选项由*ELASTIC定义，具有如下形式：*ELASTICE,v本例中完整的材料定义如下：*MATERIAL,NAME=STEEL*ELASTIC200.E9,0.3至此，模型定义部分全部完成。5．历史数据（Historydata）历史数据定义了模拟过程中的相关事件。荷载历史被细分成一系列的分析步（steps），每个分析步定义了结构荷载的一部分，包含以下信息：模拟分析类型（静态、动态等）、载荷和约束、输出需求。本例中，关心的是中部10kN载荷对桥式吊架的静态响应，吊架左下端完全固定，右端滚动约束。只需要一个分析步就可完成整个模拟过程。每个分析步以*STEP开始，其后紧跟包含分析步描述的数据行。本例中，使用以下形式的*STEP选项块：*STEP,PERTURBATION10kNcentralloa