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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 !
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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
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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
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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
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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.*
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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
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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.
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Introduction à ABAQUS
Version du 18/09/2012
Description succincte des possibilités d’ABAQUS:
• Analyses
• Éléments
• Non-linéarités
• Plan• Introduction• Descriptif
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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
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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)
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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)
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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)
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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
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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)
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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
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Introduction à ABAQUS
Version du 18/09/2012
• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité• Exemples
• Modèle• Fichier .inp• CAE
CRÉATION PAR CAE
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Introduction à ABAQUS
Version du 18/09/2012
• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité• Exemples
• Modèle
Modèle de la poutre encastrée
5
50200
1200
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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
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Introduction à ABAQUS
Version du 18/09/2012
• Plan• Introduction• Descriptif•Abaqus/CAE
1.
3.
2.
PARTcréation de la géométrie
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Introduction à ABAQUS
Version du 18/09/2012
1.• Plan• Introduction• Descriptif•Abaqus/CAE
2.
3. = section (épaisseur) PROPERTYmatériau et section
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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.
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Introduction à ABAQUS
Version du 18/09/2012
• Plan• Introduction• Descriptif•Abaqus/CAE
LOADchargement et CL
1.
2.3.
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Introduction à ABAQUS
Version du 18/09/2012
• Plan• Introduction• Descriptif•Abaqus/CAE
MESHmaillage
1. 2.
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Introduction à ABAQUS
Version du 18/09/2012
• Plan• Introduction• Descriptif•Abaqus/CAE
JOBlancer et suivre le calcul
1.
2.
3.
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Introduction à ABAQUS
Version du 18/09/2012
• Plan• Introduction• Descriptif•Abaqus/CAE
VISUALIZATIONpost-traitement
1. 2.
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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
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Introduction à ABAQUS
Version du 18/09/2012
• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité• Exemples• Conclusion
ABAQUS est:
• Puissant
• Évolutif
• Modulaire
Questions particulières ?
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Introduction à ABAQUS
Version du 18/09/2012
• Plan• Introduction• Descriptif• Structure• Modularité• Exemples
• Modèle• CAE• Fichier .inp
CRÉATION PAR script INP
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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