abaqus在岩土工程方面功能的一些简介
一、ABAQUS简介
ABAQUS 是一套功能强大的工程模拟有限元软件，解决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。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。ABAQUS 除了能解决大量结构（应力 / 位移）问题，还可以模拟如热传导、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）及压电介质分析等广泛的工程领域问题。
ABAQUS 采用最先进的有限元技术，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，具有独特的系统级模型分析能力。 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 以其优秀的分析能力、模拟复杂系统的嘎度可靠性而被各国的工业和研究中所广泛的采用。
ABAQUS 为用户提供了广泛的使用便捷的功能。通过选项块的不同组合模拟大量复杂问题。ABAQUS 有两个主求解器模块— ABAQUS/Standard 和 ABAQUS/Explicit。ABAQUS 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 ，和与CATIA V5的无缝集成模块 ABAQUS for CATIA。 ABAQUS 对某些特殊问题还提供了专用模块来加以解决。 ABAQUS/Standard 用于隐式分析，是是全球最好的隐式分析软件， ABAQUS/Explicit用于显式分析，当今最好的显式分析为LS/DYNA。
ABAQUS/Standard是一个通用分析模块，求解广泛的线性和非线性问题，包括结构的静态、动态、热和电响应等。对于几何、材料和接触类组合非线性采用自动增量控制技术处理。ABAQUS拥有CAE工业领域最为广泛的材料模型，它可以模拟绝大部分工程材料的线性和非线性行为，而且任何一种材料都可以和任何一种单元或复合材料层一起用于任何合适的分析类型。
ABAQUS/Explicit利用显式的时间积分求解动力学方程。该模块适合于分析如冲击和爆炸这样短暂、瞬时的动态事件，对高度非线性问题也非常有效，包括应力 / 位移分析、完全耦合的瞬态温度－位移分析、声固耦合分析，模拟加工成形过程中接触条件改变的问题。这两种分析模块无缝集成，输入文件的格式相同，并可以互相传递结果数据。
ABAQUS/CAE是ABAQUS有限元分析的前后处理模块，也是建模、分析和仿真的人机交互平台。 该模块具有许多独特功能与特，例如CAD建模方式、参数化建模、数据管理系统等极大的方便了ABAQUS用户。
快速地创建高质量的模型
熟悉现代 CAD 系统的用户欣赏基于特征的、参数化建模方法所带来的高效率和机动性。 ABAQUS/CAE 是唯一提供这种几何建模方法的有限元前处理程序。用户能够创建参数化几何体如：拉伸、旋转、扫略、倒角和放样。同时也能够由各种流行的 CAD 系统导入几何体，并运用上述建模方法进行进一步编辑。 全面支持 ABAQUS 的分析功能 ，ABAQUS/CAE 支持广泛的 ABAQUS 分析功能并且为初学者和经验丰富的用户提供人机交互的使用环境。熟悉的 ABAQUS 分析概念，如分析步、接触、约束和预设条件等，能够通过操作简便的界面得以实现。 ABAQUS/CAE 还提供了完全的后处理和可视化功能，即使最大规模的 ABAQUS 分析结果也可以高速、高质量地进行绘图。
混合建模方法的使用
在实际的分析过程中，几何体和网格体往往共同存在于模型中， ABAQUS/CAE 通过混合建模方法能够非常容易的处理这种情况。用户可以处理基于几何体的数据，同时也可以处理导入的纯的节点和单元数据，这些数据没有任何几何拓扑关系。接触、载荷以及边界条件能够施加在几何体上或者直接施加在单元的节点、边或面上。这种允许几何体与网格体混合使用的建模环境，为用户分析特定问题提供了最佳的灵活性。
流程化和自动化处理
ABAQUS/CAE 建立在一个开放的可拓展的平台之上，用户可以对成熟的工作流程进行二次开发。从基本的宏功能和重放文件到完全集成的企业级应用， ABAQUS/CAE 提供了一个丰富的工具包来自动化处理各种任务和流程，并容易将 ABAQUS 的有限元分析功能向更广阔的用户群推广。
ABAQUS for CATIA V5 产品为用户提供了在 CATIA V5环境中，利用CATIA V5 卓越的几何建模功能和灵活强大的三维复杂图形的处理能力，采用功能强大的ABAQUS求解器进行非线性有限元分析的功能。
ABAQUS for CATIA V5 基于CATIA V5的框架内增加了两个ABAQUS的求解分析平台：结构分析和热分析。用户在CATIA V5的操作界面下进行几何建模，可在几何点、面和体元素上施加载荷、定义边界条件和接触，使CATIA 模型同时成为ABAQUS 模型，CAD和FEA工程师无需脱离CATIA的界面就可以运用ABAQUS强大的非线性有限元分析功能，计算得到的结果文件也可以在CATIA中查看。
二、ABAQUS对于岩土工程的适用性
ABAQUS拥有者丰富的岩土相关本构模型，如Elasticity、Mohr-Coulomb Model、Modified Drucker-Prager Models、Linear Drucker-Prager Model、Hyperbolic Model、Exponent Model、Flow in the Hyperbolic and Exponent Models、Coupled Creep and Drucker-Prager Plasticity、Modified Cam-Clay Model、Modified Cap Model、Coupled Creep and Cap Plasticity、Jointed Material Model，从上面的模型可以看出ABAQUS有着强大的岩土本构，因此非常适合于岩土工程研究，可以考虑固结、渗流、稳定、开挖、填方、（温度、应力、渗流等）耦合、地震分析等众多问题。遗憾的是没有邓肯－张模型，但可以自己编写UMAT来实现ABAQUS中的邓肯－张模型。
三、ABAQUS的优势
1、ABAQUS6.5后版本有着强大建模能力（个人认为要优于MARC、ANSYS），采用Proe、CATIA、UG等建模思想，上手容易，可以根据需要建立起复杂的模型。另外ABAQUS还可以利用这些商业软件进行建模，直接导入进行计算，尤其对于CATIA更是容易（ABAQUS已经是达索一员啦！！！）。
2、ABAQUS有着强大的非线形计算能能力，利用其强大的非线形求解能力可以模拟解决很多问题，其隐式分析无条件收敛。ABAQUS使用Newton-Raphson法来求解非线性问题。在非线性分析中的求解不能象线性问题中那样，只求解一组方程即可，而是逐步施加给定的载荷，以增量形式趋于最终解。因此ABAQUS将计算过程分为许多载荷增量步，并在每个载荷增量步结束时寻求近似的平衡构形。ABAQUS通常要经过若干次迭代才能找到某一载荷增量步的可接受的解。所有增量响应的和就是非线性分析的近似解。
3、ABAQUS有着强大的网格剖分能力，针对复杂的模型可以先剖分成超单元，然后可以进一步划分为较为理想的六面体。还可以用PATRAN、HYPERMESH、TRUEGRID作为网格划分软件进而导入ABAQUS计算。
4、ABAQUS有着强大的二次开发能力，留有47个用户接口，可以根据需要编写任何自己的本构、接触单元、用户单元等。在此基础可以做出任何用户需要的东西。
5、丰富的岩土本构模型。
四、ABAQUS的不足、缺点、局限
1、尽管ABAQUS有着强大建模能力，但是比起专业建模软件CATIA、PROE、UG还是有着很大差距，如果只是单单土木、岩土中的应用已经足够，但对于机械方面来说还是有一定不足。
2、ABAQUS手工编写input文件只能是比较简单的平面和立体模型，对于复杂问题还是用CAE或其他软件建模比较方便。当然如果用PYTHON语言建模的话还是非常适合手写input文件。
3、ABAQUS的后处理做的还不是很好，但是可以用HYPERMESH、PATRAN做为ABAQUS的后处理软件，尤其是ABAQUS+HYPERMESH更是强强结合。在ABAQUS中进行岩土工程问题的弹塑性计算时，鉴于常规地质报告所提供的参数，我们常常选用D-P或者M-C本构关系，而岩土材料中有两种典型的材料，一类是没有粘聚力或很小的砂土类，一类是有粘聚力的粘土类，对于后者我们采用任一本构关系均可（相对计算的收敛性而言），但对于前者，如果选用M-C，很多情况下难以收敛，这也是正常的，这是因为这两种本构关系在理论上都是针对有粘聚力的岩土材料，我认为这种情况下选用D-P模型可以解决这个问题（限于ABAQUS软件），因为ABAQUS软件中D-P模型参数的选用完全可以避开C值影响，在硬化参数选用时可以在单轴抗压强度、单轴抗拉强度、纯剪时粘聚力d的三者中任选一种办法，经过算例验证，我认为选用单轴抗压强度更好些，对于单轴抗压强度可以通过C、φ换算而来也可以以地质报告中提供的地基基本承载力作用参考，也就是说粘土类材料可以在M-C和D-P中任选，砂土类材料可以选用D-P，不知各位同行有何感想。
