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1
Présentation du logiciel ABAQUS Principes et
fonctionnement
Mickaël ABBAS Université de Technologie de
Compiègne Laboratoire Roberval / UMR
UTC-CNRS B.P. 20529, 60205 Compiègne Cedex, FRANCE
2

• Plan

• Introduction
• Descriptif des possibilités du logiciel
• Structure du logiciel
• Modularité et analyses complexes
• Exemples
• Conclusion

3

• Plan

• Introduction

4

• Plan
• Introduction

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

• Deux grands codes
• ABAQUS/Standard résolution par un algorithme
  statique implicite
• ABAQUS/Explicit résolution par un algorithme
  dynamique explicite

Dernière version 6.2 (mai 2001) Version
disponible au labo 5.8
5

• Plan
• Introduction

ABAQUS nest pas un logiciel de CAO
Les modèles doivent être prêts à lemploi
ABAQUS attend une géométrie discrétisée (nuds
et éléments)
6

• Plan
• Introduction

• Description succincte des possibilités dABAQUS
• Analyses
• Éléments
• Non-linéarités

• Descriptif

7

• Domaines physiques
• Mécanique
• Thermique
• Électrique (piézo et thermique)
• Problèmes couplés

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Types analyse

• Problèmes
• Statique et dynamique
• Linéaires et non linéaires

Dynamique des corps rigides version 6.1
8

• Catégories déléments
• Milieu continu (2D et 3D)
• Poutres, plaques, coques
• Éléments spéciaux (ressorts, masses,)

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Types analyse
• Éléments

• Géométries
• Approximations linéaires et quadratiques
• Triangles, quadrangles, hexaèdres, tétraèdres,
  pentaèdres

9

• Formulations
• Intégration réduite et complète
• Formulation hybride
• Contrôles des modes  sabliers 
• Modes incompatibles

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Types analyse
• Éléments

Un très large choix déléments (plus de 100)
Beaucoup moins déléments disponibles sur
ABAQUS/Explicit
Possibilités de programmer de nouveaux éléments
(en FORTRAN, sur ABAQUS/Standard)
10
Éléments continus du premier ordre

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Types analyse
• Éléments

• Peu coûteux
• Très efficaces pour le contact
• Efficaces pour la mise en forme
• Efficaces pour la dynamique non-linéaire

• Ne représentent pas bien la flexion
  (verrouillage en cisaillement)
• Des modes sabliers peuvent se propager (int.
  réd.)
• Ne capturent pas bien les concentrations de
  contraintes

11
Éléments continus du second ordre

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Types analyse
• Éléments

• Représentent très bien la flexion
• Capturent bien les concentrations de contraintes
• Efficaces pour la dynamique linéaire

• Sensibles à la distorsion (pas de grandes def.)
• Peu recommandés pour les problèmes de contact
• Peu recommandés pour la dynamique non-linéaire

Lintégration réduite est presque toujours plus
efficace
12
Éléments continus pour les matériaux
incompressibles

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Types analyse
• Éléments

• Éléments à formulation hybride

• Pas déléments à intégration complète

13
Éléments continus à modes incompatibles

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Types analyse
• Éléments

• Très performants pour la flexion
• Pas de modes parasites
• Bon comportement en plasticité et contact

• Très sensibles à la distorsion

14
Types de maillage

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Types analyse
• Éléments

Préférer systématiquement les éléments
quadrilatères ou hexaédriques sur les éléments
triangulaires ou tétraédriques (faible taux de
convergence et problèmes de verrouillage pour les
matériaux incompressibles)
15

• Types de non-linéarités
• Matériaux
• Géométriques
• Contact

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Types analyse
• Éléments
• Non-linéarités

Algorithmes robustes et paramétrables
(Newton-Raphson standard à pas adaptatifs et
méthode RIKS)
16
Non-linéarités matérielles

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Types analyse
• Éléments
• Non-linéarités

• Hyper-élasticité
• Plasticité
• Visco-plasticité
• Endommagement

Possibilités de programmer de nouvelles lois de
comportement (en FORTRAN)
17
Plasticité

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Types analyse
• Éléments
• Non-linéarités

• Écrouissage isotrope et cinématique
• Courbes contraintes vraie/déformation
  logarithmique
• Visco-plasticité (dépendant de la vitesse et/ou
  de la température)

18
Non-linéarités géométriques

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Types analyse
• Éléments
• Non-linéarités

• Grandes déformations
• Grands déplacements
• Grandes rotations
• Instabilités (bifurcations, points-limites)

Possibilités de remaillage automatique (type r)
sur ABAQUS/Explicit
19
Non-linéarités de contact

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Types analyse
• Éléments
• Non-linéarités

• Grandes déplacements
• Contact 2D et 3D
• Rigide/Rigide, Rigide/Déformable,
  Déformable/Déformable
• Lois de frottement diverses et complexes

Possibilités de programmer de nouvelles lois
dinteraction (en FORTRAN)
20

• Plan
• Introduction
• Descriptif

• Description de la structure dABAQUS
• Structure et fonctionnement de logiciel
• Syntaxe du fichier dentrée
• Fichiers produits par ABAQUS

• Structure

21

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Généralités

Pré-processeur
Fichier .inp
ABAQUS Explicit
ABAQUS Standard
Fichiers .odb, .fil, .fin, .res
Post-processeur
22

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Généralités

SERVEUR DE LICENCE (mercurey.utc)
Terminal de pré et post-traitements
Terminal de calcul
Licences
Fichiers
23

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Généralités

Post
Post-processeur (fichiers .res)
Viewer
Post-processeur (fichiers .odb)
Environnement de calcul intégré (fichiers .cae,
.odb, .inp, .igs)
CAE
DSA
Optimisation, analyse de sensibilité
Aqua
Problèmes off-shore
Safe
Problèmes de fatigue
Cat
Interface avec Catia 4
Adams
Interface avec ADAMS
CMold
Interface avec C-MOLD
Moldflow
Interface avec Moldflow
24

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Généralités
• Le fichier dentrée

• Méthodes pour générer un fichier dentrée (.inp)
• A la main (fichier texte)
• Avec ABAQUS/CAE
• Avec un logiciel annexe (I-DEAS, NASTRAN,)

25

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Généralités
• Le fichier dentrée

Syntaxe du fichier dentrée
Poincon-1 Node 1,4.,-3.123 2,2.61507,-
3.123 Element, typeR2D2 1, 1, 2
Commentaire
Commande
Données
26

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Généralités
• Le fichier dentrée

HEADING STEP END STEP STEP END
STEP
Définition du modèle
Définition de lanalyse
27

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Généralités
• Le fichier dentrée

Définition du modèle
1/ Géométrie nuds, éléments et surfaces
Node 1034, -0.114164, -0.609972
1035, -0.100693, -0.468336 Element,
typeCPS4R 866, 1039, 1040, 1070, 1069 867, 1040,
1041, 1071, 1070 Nset, nsetToronF-1._G2,
generate 1034, 1088, 1 Elset,
elsetToronF-1._G2, generate 866, 909, 1
NODE ELEMENT NSET ELSET
28

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Généralités
• Le fichier dentrée

Définition du modèle
2/ Lois de comportement
MATERIAL ELASTIC PLASTIC DENSITY
FRICTION
Material, nameCuivre Density
8.9e-09, Elastic 130000., 0.29 Plastic 166.,
0. 254., 0.275
29

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Généralités
• Le fichier dentrée

Définition du modèle
3/ Attribution des propriétés élémentaires
SOLID SECTION BEAM SECTION SHELL SECTION
SPRING MASS DASHPOT
Solid Section, elsetConnecteur,
materialCuivre 3.4,
30

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Généralités
• Le fichier dentrée

Définition du modèle
4/ Conditions limites
BOUNDARY CLOAD DLOAD AMPLITUDE CONTACT
Amplitude, nameAmplitude1, smooth0.25,
defsmooth step 0., 0., 0.0002, 1. Boundary,
amplitudeAmplitude1 NdPoincon, 1, 1 NdPoincon,
2, 2, -3.9 NdPoincon, 6, 6
31

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Généralités
• Le fichier dentrée

Définition de lanalyse
1/ Type analyse
STATIC DYNAMIC
STEP STATIC 0.1,1 END STEP
32

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Généralités
• Le fichier dentrée

Définition de lanalyse
2/ Analyse non linéaire
Géométrique non-linéaire
STEP,NLGEOM
Analyse non-linéaire
STATIC 0.1 , 1. , 0.001
, 1.
Pas de temps max.
Pas de temps min.
Période du  STEP 
Pas de temps initial
33

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Généralités
• Le fichier dentrée

Définition de lanalyse
3/ Sorties
Output, field, opNEW, number intervals20, time
marksNO Node Output U, V, A, RF Element
Output S, PE, PEEQ Output, history, opNEW, time
interval1e-05 Energy Output, elsetCable_Connect
eur ALLAE, ALLCD, ALLVD, ALLIE, ALLKE, ALLPD,
ALLSE FILE OUTPUT,number interval20 Node
file U,RF
NODE PRINT EL PRINT NODE FILE OUTPUT
34
Fichiers .inp, .res

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Généralités
• Le fichier dentrée
• Les autres fichiers

Pré-processeur ABAQUS
Fichiers .dat, .res, .odb, .log, .fil
Calcul ABAQUS
Fichiers .dat, .res, .odb, .log, .fil, .msg, .sta
35

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Généralités
• Le fichier dentrée
• Les autres fichiers

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
36

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Généralités
• Le fichier dentrée
• Les autres fichiers

Fichier .dat (ASCII-Compatibilité descendante)
NODE PRINT EL PRINT MODAL PRINT CONTACT PRINT
Utilisé pour le déboggage des fichiers dentrée
Post-processeur extérieur
37

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Généralités
• Le fichier dentrée
• Les autres fichiers

Fichier .res (BINAIRE-Pas de compatibilité)
RESTART
Utilisé dans lanalyse multi-étapes
Pré-processeur ABAQUS (reprises) Post-processeur
ABAQUS/Post
38

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Généralités
• Le fichier dentrée
• Les autres fichiers

Fichier .odb (BINAIRE-Pas de compatibilité)
NODE OUTPUT EL OUTPUT OUTPUT, FIELD OUTPUT,
HISTORY
Possibilité de traitement par un scriptABAQUS/CAE
Post-processeur ABAQUS/Viewer Post-processeur
ABAQUS/CAE Post-processeur Catia
39

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure

• La modularité dABAQUS
• Génération automatique de modèle
• Lanalyse multi-étapes
• Utilisation de Python et de CAE

• Modularité

40

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Modularité

Automatiser et modulariser les modèles

• Utiliser les commandes INCLUDE et INPUT
• Utiliser Python et la commande PARAMETER
• Utiliser Python en conjonction avec CAE

41

• Plan
• Introduction
• Structure
• Modularité
• Input Include

• Commande INPUT

Node, INPUT/mod/noeuds1.num Element, type
CPS4R, INPUT/mod/elem1.num
Fichier /mod/noeuds1.num
1034, -0.114164, -0.609972 1035,
-0.100693, -0.468336
Fichier /mod/elem1.num
866, 1039, 1040, 1070, 1069 867, 1040, 1041,
1071, 1070
Nest pas utilisable pour toutes les commandes
42

• Plan
• Introduction
• Structure
• Modularité
• Input Include

• Commande INCLUDE

INCLUDE, INPUT/mod/Acier.mat
Fichier /mod/Acier.mat
Material, nameAcier Density 7.8E-09, Elastic 2
10000., 0.30
43

• Plan
• Introduction
• 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
44

• Plan
• Introduction
• Structure
• Modularité
• Input Include
• Python
• Parameter

Le module ABAQUS/Design permet de faire des
études paramétriques.
Paramètres définis par la commande ltPARAMETERgt
PARAMETER width 2.5 height width 2
Paramètres introduits dans le fichier .inp
BEAM SECTION, SECTIONRECT,ELSETname,MATERIALna
me ltwidthgt,ltheightgt
45

• Plan
• Introduction
• Structure
• Modularité
• Input Include
• Python
• Parameter

Les variations des paramètres sont écrits dans un
fichier script Python .psf.
Définition dune étude paramétrique
aStudy parStudy(par"thick")
Variations des paramètres
aStudy.define(CONTINUOUS,par"thick",domain(10.0,
20.0)) aStudy.sample(NUMBER,par"thick",number5)
Génération des fichiers dentrée
aStudy.generate(template"shell")
Génère un fichier shell.var
46

• Plan
• Introduction
• Structure
• Modularité
• Input Include
• Python
• Parameter

Lancement des calculs
Directement dans le script .psf
aStudy.execute()
Par linterpréteur de commande ABAQUS
abaqus jobjob-name inputinput-file-script
Noms dans le fichier .var
47

• Plan
• Introduction
• Structure
• Modularité
• Input Include
• Python
• Parameter
• Python/CAE

48

• Plan
• Introduction
• Structure
• Modularité
• Input Include
• Python
• Parameter
• PythonCAE
• Reprises

• Lanalyse multi-étapes
• Correspond à une réalité physique
• Simplifie et structure lanalyse

• Commandes de base
• STEP, END STEP
• RESTART

49
Exemple

• Plan
• Introduction
• Structure
• Modularité
• Input Include
• Python
• Parameter
• Python/CAE
• Reprises

50

• Plan
• Introduction
• Descriptif
• Structure
• Modularité

• Exemple de la poutre encastrée
• Exemple dutilisation dun script et de CAE

• Exemples

51

• Plan
• Introduction
• Structure
• Modularité
• Exemples

Poutre encastrée
1/ Générer le fichier dentrée à la main 2/
Générer le fichier dentrée par CAE
52

• Plan
• Introduction
• Structure
• Modularité
• Exemples
• Modèle

Modèle de la poutre encastrée
53

• Plan
• Introduction
• Structure
• Modularité
• Exemples
• Modèle
• Fichier .inp

HEADING Exemple de poutre cantilever NODE 1,
0., 0. 11, 200., 0. NGEN,NSETBEAMS 1, 11, 2
ELEMENT, TYPEB21 1, 1, 3 ELGEN,
ELSETBEAMS 1,5,2,1 BEAM SECTION,SECTIONRECT,EL
SETBEAMS, MATERIALMAT1 50., 5.
54

• Plan
• Introduction
• Structure
• Modularité
• Exemples
• Modèle
• Fichier .inp

MATERIAL,NAMEMAT1 ELASTIC 2.E5, .3
PLASTIC 200, 0.0 250, 0.05 300, 0.10
BOUNDARY 1, 1, 6
55

• Plan
• Introduction
• Structure
• Modularité
• Exemples
• Modèle
• Fichier .inp

RESTART,WRITE,FREQ3 STEP,NLGEOM,INC500 Appli
cation de la force concentrée STATIC .01, 1.,
.001, 1. CLOAD 11, 2, -1200
56

• Plan
• Introduction
• Structure
• Modularité
• Exemples
• Modèle
• Fichier .inp

NODE PRINT, FREQ1 U, RF EL PRINT, FREQ1 S, E
Fichier .dat
57

• Plan
• Introduction
• Structure
• Modularité
• Exemples
• Modèle
• Fichier .inp

NODE FILE,FREQ1 U, RF EL FILE,FREQ1 S, E
Fichier .fil
58

• Plan
• Introduction
• Structure
• Modularité
• Exemples
• Modèle
• Fichier .inp

OUTPUT, FIELD, FREQUENCY10 ELEMENT OUTPUT,
VARIABLEPRESELECT NODE OUTPUT,
VARIABLEPRESELECT OUTPUT, HISTORY,
FREQUENCY1 NODE OUTPUT,NSETBEAMS U, RF END
STEP
Fichier .odb
59

• Plan
• Introduction
• Structure
• Modularité
• Exemples
• Modèle
• Fichier .inp
• CAE

CRÉATION PAR CAE
60

• Plan
• Introduction
• Structure
• Modularité
• Exemples
• Modèle
• Fichier .inp
• CAE
• Automatisation

CRÉATION DE SCRIPTS/CAE
61

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

• ABAQUS est
• Puissant
• Évolutif
• Modulaire

Questions particulières ?