参数化形状变化

形状参数化可以在 Abaqus 输入文件中完成，方法如下：

参数化节点坐标;或

使用形状变化将节点坐标与形状参数相关联。

下面描述了形状参数化的不同方法部分。

节点坐标的参数化

任何单独的节点坐标都可以直接参数化。这是通常价值有限，因为它经常导致设计形状不规则这不能轻易制造。此外，个体节点坐标通常需要过多的参数，以便定义参数化的形状。

与节点结合使用的节点坐标的参数化 generation 提供了一种更实用的形状参数化方法。但是，此方法的实际用途仍然有限，因为简单的节点生成 Abaqus 中提供的功能无法描述复杂的形状。

单个节点坐标的直接参数化

节点坐标参数化的最简单形式是定义单个参数，并使用它们代替要参数化，如参数化建模中所述。例如

PARAMETERx_coord_node_1 = 10.
y_coord_node_1 = 20.NODE1, <x_coord_node_1>, <y_coord_node_1>

使用节点生成对节点坐标进行参数化

形状参数化可以通过参数化坐标来完成，然后使用这些节点生成其他节点及其坐标。例如：

PARAMETERx_coord_node_1 = 10.
x_coord_node_11 = 20.NODE1, <x_coord_node_1>, 50.
11, <x_coord_node_11>, 50.NGEN1, 11, 1

这种形状参数化方法减少了用户定义的通过隐式制作节点进行形状参数化所需的参数生成的节点的坐标取决于形状参数。

通过形状变化的线性组合改变形状

Abaqus 中形状的定义包括一个基本形状以及任意数量的其他形状变体使用线性组合添加到基本形状中。从数学上讲，我们可以表示节点坐标，x, 如

x=x0+∑我=1Ns我p我,

哪里x0是基本形状，s我是我t⁢hshape variation 和p我是我t⁢hshape 参数。此计算始终在全局矩形中完成笛卡尔坐标系。虽然不一定是这样，但确实如此通常，用于定义形状变体的输入只是基本形状的梯度x0相对于相应的 shape 参数进行获取。

您可以通过直接或通过节点提供节点定义，在 Abaqus 输入文件中指定模型的基本形状代;请参阅节点定义。

您可以指定形状变化和关联的形状参数，如此处所述。

此外，您可以将形状的扰动指定为线性其他形状的组合（例如，屈曲模式形状）;请参阅将几何缺陷引入模型。

然后，可以使用四种方法的组合来定义 Abaqus 输入文件中模型的节点坐标：

您可以直接定义单个节点及其各自的坐标;这些坐标是基本形状定义的一部分，x0, 并且可以参数化。
节点生成可用于创建节点及其坐标根据依赖于现有节点的简单几何映射定义;这些生成的坐标也是基本形状 /x0. 如有必要，可以参数化节点生成输入。
参数形状变化可用于改变节点的坐标使用上述方法定义。
几何缺陷可用于扰动节点坐标以前使用上述三种方法的任意组合定义。

使用形状变化进行形状参数化

您可以指定形状，而不是直接参数化节点坐标变化。每个形状变体必须与单个形状相关联参数。与形状变化关联的参数的名称，以便在不区分大小写的方式。形状参数的值是使用参数定义。

对于同一参数，以便可以指定形状变体的不同部分分别。在这些情况下，如果在多个参数中指定了相同的节点 shape variation definitions，则以节点的最后一个定义为准。

在参数形状变体定义下指定的节点，该节点也未直接或通过节点生成定义。

您可以使用三种可能性的组合来指定形状变化：直接指定它们，从备用输入文件中读取它们，以及从辅助分析的结果文件中读取它们。这些方法是在以下各节中介绍。

直接定义形状变化或从备用输入文件中读取它们

您可以通过指定节点来直接定义形状变化数据坐标分量的数量和相应的变体。或者数据可以在 ASCII 文件中给出。

输入文件使用情况

使用以下选项指定形状变化数据径直：

PARAMETER SHAPE VARIATION, PARAMETER=name

使用以下选项指定形状变化数据在备用输入文件中：

PARAMETER SHAPE VARIATION, PARAMETER=name, INPUT=input file

在替代坐标系中定义形状变化

默认情况下，形状变化数据在全局矩形笛卡尔坐标系。您可以指定形状变化数据（直接或在备用输入文件中）为 Cylindrical 或球面坐标系。在这种情况下，形状的计算 variation 的执行方式如下。定义基本形状首先从全局矩形笛卡尔变换坐标系中存储它们的坐标系统设置为指定的坐标系。然后添加形状变化坐标分量以提供更新的坐标分量，这些分量将转换回全局矩形笛卡尔坐标系。最后，将形状变化视为更新的坐标分量与原始坐标分量之间的差异坐标分量，使用以全局矩形表示的分量笛卡尔坐标系。与在计算形状的任何时候都不会使用形状变化变化。

输入文件使用情况

使用以下选项指定形状变化数据在直角坐标系（默认值）中：

PARAMETER SHAPE VARIATION, PARAMETER=name, SYSTEM=R

使用以下选项指定形状变化数据在圆柱坐标系中：

PARAMETER SHAPE VARIATION, PARAMETER=name, SYSTEM=C

使用以下选项指定形状变化数据在球面坐标系中：

PARAMETER SHAPE VARIATION, PARAMETER=name, SYSTEM=S

使用辅助分析生成形状变化

辅助模型是附加的有限元模型，用于为主模型生成形状变化。而不是定义形状变体，辅助模型可用于简化此过程。辅助分析是这些辅助模型。

辅助模型通常具有相同的几何、单元连通性和 Material type 作为主模型。但是，边界条件是通常不同。将载荷应用于辅助模型会产生我们可以将其解释为形状变化的位移。例如，我们可能是对研究 a 的非线性屈曲行为的敏感性感兴趣 structure 中关于结构中的缺陷。在这种情况下，我们可以执行辅助 EigenValue 线性屈曲分析，然后使用生成的振型作为形状变化，以添加到基本几何形状中主模型。（这个特定问题也可以通过使用几何缺陷。

Abaqus 通过用户节点从辅助分析中读取形状变化数据标签。Abaqus 不会检查两次分析运行之间的模型兼容性。形状变化对于根据零件实例的装配体（装配体定义）。

从静态分析结果文件中读取形状变化

根据前一个的变形几何体定义形状变化 static analysis 中，指定结果文件和上一个 static 的步骤分析。或者，您可以指定读取位移数据。（默认情况下，Abaqus 将从 results 文件。此外，您还可以读取指定节点集。

输入文件使用情况

PARAMETER SHAPE VARIATION, PARAMETER=name, 
FILE=results file, STEP=step, INC=inc, NSET=name

从特征值分析结果文件中读取形状变化

根据上一个振型的振型定义形状变化特征值分析，指定结果文件和上一个特征频率提取或特征值屈曲预测分析。或者，您可以指定特征向量数据所来自的模式号读。（默认情况下，Abaqus 将从结果文件。此外，您可以读取指定节点集。

输入文件使用情况

PARAMETER SHAPE VARIATION, PARAMETER=name, 
FILE=results file, STEP=step, MODE=mode, NSET=name

形状参数化和设计敏感性分析

用于使用 Abaqus/Design 进行设计敏感度分析（直接设计敏感度分析）如果为参数形状变化指定的参数也指定为作为设计参数，形状变化用于定义设计渐变相对于设计的节点坐标和节点法线参数。如果您希望对基本 shape，则所有 shape 参数的值都必须为零。此外，如果在参数形状变体定义也被指定为设计参数，则必须指定所有参数形状变化的参数作为设计参数。

在壳体和横梁的 DSA 计算中元素 Abaqus 始终使用设计节点坐标的梯度。要覆盖 Abaqus 计算的渐变，您必须提供节点法线作为节点定义和设计的一部分使用参数 shape variation 的法线渐变。要规定与设计无关的法线，则必须显式提供零设计梯度。对于从结果文件中读取的形状变化，Abaqus 根据位移计算法线的渐变，并忽略节点旋转。

对于横梁单元，Abaqus 会计算n1-方向使用节点坐标和 gradients 的n2-方向使用参数 shape variation 指定。您无法提供形状变体的n1-方向。Abaqus 会忽略在任一梁中隐式提供的任何此类设计渐变截面定义或作为梁单元连接中的附加节点。

如果定义形状变化的数据在圆柱或球坐标系，了解这一点很重要如何从数据计算形状变化。此计算为如上一节所述。

形状变化的可视化

只有在参数化输入文件之后才能可视化形状变化已由 Analysis Input File Processor 处理。因此，至少必须在参数 shape 之前执行数据检查运行可以使用 Abaqus/CAE 可视化变化。

与每个单独的形状参数关联的形状变化可以是在分析的第 0 步可视化为位移形状图。基本的 shape 被解释为未变形的形状，并且通过添加这我t⁢h基本形状的形状变化被解释为我t⁢h位移形状。

添加到基本形状的所有形状变体的组合表示分析的真实未变形形状。

使用 Abaqus/CAE 计算形状变化

Abaqus Scripting Interface 命令提供了计算形状变化的功能_computeShapeVariations（）. 使用该命令需要熟悉 Abaqus 脚本界面以及在 Abaqus/CAE 中执行脚本。使用 Abaqus/CAE 计算形状变化中对必须遵循的过程进行了描述和说明。

文档最后更新时间：2025-06-03 17:28:23

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