Abaqus FEA (раніше ABAQUS) — пакет програмного забезпечення для аналізу скінченних елементів і систем автоматизованого проєктування. Назва і логотип даного програмного забезпечення створені на основі розрахункового інструменту абак). Пакет Abaqus складається з п'яти основних програмних продуктів, а саме:
Abaqus/CAE, або «Complete Abaqus Environment» — програмний додаток, що використовується як для моделювання та аналізу механічних вузлів і агрегатів (з попередньою обробкою) і візуалізацією результатів аналізу методом скінченних елементів. Підмножина Abaqus/CAE включає тільки модуль подальшої обробки, яка може бути запущена незалежно одна від одної в продукті, наприклад, Abaqus/Viewer. Abaqus/Standard — аналізатор скінченних елементів загального призначення, який використовує неявну схему інтеграції (традиційний підхід). Abaqus/Explicit — аналізатор скінченних елементів спеціального призначення, який використовує явну схему інтегрування для вирішення нелінійних систем з багатьма складними даними при перехідних навантаженнях. Abaqus/CFD — обчислювальна гідродинаміка прикладного програмного забезпечення, яка забезпечує розширену обчислювальну гідродинаміку та можливість з великою підтримкою попередньої обробки, представленої в Abaqus/CAE. Abaqus/Electromagnetic — програмний додаток обчислювального електромагнетизму, який розв'язує обчислювальні електромагнітні проблеми. Продукти Abaqus використовуються з відкритим вихідним кодом мови програмування Python для різних сценаріїв. А також Abaqus/CAE використовує кросплатформну бібліотеку інструментів для розробки графічного інтерфейсу користувача.
Історія
Компанія Abaqus була заснована в 1978 році Девідом Хібітт, Бенгтом Карлссон, і Полом Соренсен з оригінальною назвою Hibbitt, Karlsson & Sorensen (HKS). Пізніше назва компанії була змінена на ABAQUS до придбання Dassault Systèmes в 2005 році. Після цього вона стала частиною Dassault Systèmes корпорації SIMULIA. Штаб-квартира компанії перебувала в місті Провіденс, Род-Айленд до 2014 року, а з 2014 року, штаб-квартира компанії знаходиться в Джонстоні, Род-Айленді і США.
Версія AbaqusДата релізу5.41994?… ?6.1 ?6.2 ?6.320026.420036.520056.620066.720076.820086.920096.1020106.1120116.1220126.1320136.1420142016201520172016
Застосування Abaqus широко застосовується в автомобілебудуванні, аерокосмічній галузі та загальному промисловому виробництві. Програмний комплекс є популярним серед академічних і дослідницьких інститутів у галузі машинобудування завдяки великому вибору моделей матеріалів. Крім того, Abaqus надає широкі можливості для мультифізичного моделювання (зокрема акустико-структурного та п'єзоелектричного), що робить його ефективним інструментом для задач, де необхідно враховувати взаємодію кількох фізичних полів.
Серед основних задач, що розв'язуються за допомогою Abaqus, слід відзначити:
розрахунок втомної міцності та довговічності конструкцій під впливом довільного в часі навантаження з урахуванням пластичного стану; оптимізацію параметрів конструкцій (наприклад, оптимізацію геометрії за напруженнями, що виникають при заданих навантаженнях); розрахунок конструкцій на статичні, динамічні, сейсмічні та вітрові навантаження, а також на їх складні комбінації (багатофакторне навантаження); розрахунок тріщиноутворення та оцінку концентраторів напружень; моделювання прогресуючого руйнування.
Abaqus початково розроблявся для аналізу нелінійної поведінки матеріалів і систем. Завдяки цьому пакет має широкий спектр моделей матеріалів, зокрема для опису еластомірних (гумоподібних) та гіпереластичних середовищ (наприклад, м'яких біологічних тканин).
Ось деякі приклади:
Послідовність рішень Кожен повний аналіз методом скінченних елементів складається з трьох окремих етапів:
Препроцесинг (попередня обробка / моделювання): на цьому етапі створюється геометрична модель, накладається скінченноелементна сітка, задаються властивості матеріалів і граничні умови. Результатом є вхідний файл (input file), який передається в розв'язувач (solver). Розрахунок (обчислення): розв'язувач обробляє вхідний файл, розв'язує систему рівнянь та ґенерує файл із результатами розрахунку. Постпроцесинг (аналіз результатів): на цій стадії з файлу результатів ґенеруються графіки, колірні карти напружень/деформацій, анімації та підсумкові звіти.
Модулі Abaqus FEA та порядок їх використання:
Abaqus/CAE — це інтегроване графічне середовище, яке використовується як для препроцесингу (створення моделей і налаштування розрахунку), так і для постпроцесингу (візуалізації результатів та моніторингу перебігу обчислень). Проте підготовку вхідного файлу (препроцесинг) можна також виконати за допомогою будь-якої сумісної CAD-системи або навіть у текстовому редакторі. Abaqus/Standard, Abaqus/Explicit та Abaqus/CFD — це безпосередні розв'язувачі (обчислювальні модулі), які виконують безпосередній аналіз і розрахунок задач (статичних, динамічних чи гідрогазодинамічних відповідно).
Порівняння обчислень
Нижче наведені порівняння можливостей Abaqus/Standard і Abaqus/Explicit. ВластивістьЗагальналише ABAQUS/Standardлише ABAQUS/ExplicitЕлемент бібліотекиКомплекснаБез обмеженьТільки елементи, які підходять для явних рішеньМатеріальні моделіКомплекснаТільки моделі текучостіМоделі текучості та розривуМетоди обчисленняНеявна інтеграція потребує розв'язування множинного пов'язаного рівняння за допомогою стабільної матриці K (F=Ku). Явне інтегрування; Метод step by step; Метод sometimes not stable; За допомогою невеликих кроків по часу.Необхідний дисковий простірповторювані обчислення, ймовірно, займають багато місцявідсутність повторного обчислення нормальноТипи проблем Лінійна Нелінійна Контактні Звичайні системи можна вирішити можна вирішити можна вирішити, якщо не складне Оптимальний при стаціонарних навантаженнях можна вирішити Оптимальна, навіть якщо нелінійна Оптимальна. навіть для складних і мінливих обставин Оптимальний при перехідних навантаженнях, як удар, імпульс і вибухи
Альтернативне програмне забезпечення Advanced Simulation Library (open source: AGPL) ANSYS CalculiX CLAWPACK Code Saturne (GPL) Coolfluid (LGPLv3) COMSOL Multiphysics deal.II FEATool Multiphysics FreeCFD Gerris Flow Solver Nektar++ OpenFVM SU2 code (LGPL) Nogrid points (proprietary software ) NASTRAN
Примітки
Посилання Dassault Systemes to acquire Abaqus Inc for 413 mln usd cash". Forbes.com. Forbes. 17 May 2005. Retrieved 7 July 2010. http://www.3ds.com/support/certified-hardware/simulia-system-information/abaqus-612/system-requirements-for-abaqus-612-products http://www.3ds.com/support/certified-hardware/unix-certified-hardware/ «Product Index». SIMULIA web site. Dassault Systèmes. Archived from the original on 29 May 2010. Retrieved 7 July 2010. «ABAQUS CEO Interview» . Retrieved 4 December 2012 «ABAQUS 6.9 User Documentation». Internet Manual. Simulia. Retrieved 10 September 2011. ABAQUS/CAE manual Advanced Simulation Library Homepage http://prima.lnu.edu.ua/faculty/mechmat/Departments/mathstat/DVVS/2015-16/magistry/imitaciyne-modelyuvannia-system-masovoho-obsluhovuvannia.pdf Імітаційне моделювання систем масового обслуговування