Abaqus 仿真自动化工具 — 操作手册

1. 概述

Abaqus 仿真自动化工具 是一款基于图形界面的 Abaqus INP 文件预处理工具，可对 HyperMesh 导出的 INP 文件进行自动格式转换并添加分析步，无需手动编辑 INP 文件即可快速生成符合 Abaqus/CAE 标准格式的仿真输入文件。

编号	模式	说明
1	模态仿真 (Modal)	频率提取分析
2	SAG 仿真	静力重力分析 (Static Analysis with Gravity)
3	冲击仿真 (Shock)	冲击重力分析
4	振动仿真 (VIB)	随机振动分析 (Random Response)
5	机柜冲击仿真 (Shock-Rack)	带导轨边界的机柜冲击分析
6	机柜振动仿真 (VIB-Rack)	带导轨边界的机柜随机振动分析
7	自动提交计算 (AUTO-RUN)	批量生成 Abaqus 作业提交脚本

2. 下载路径📁 本地下载

提示：点击按钮将打开网络文件夹，点击即可下载

文件	版本	格式
`Abaqus仿真自动化工具 v1.0.zip`	v1.0	ZIP

3. 界面说明

启动程序后，窗口包含以下区域：

┌────────────────────────────────────────────┐ │ 分析类型: [下拉选择] │ ← 模式选择 ├────────────────────────────────────────────┤ │ 参数 │ │ INP 文件: [____________] [浏览...] │ ← 动态参数面板 │ 模态阶数: [____] │ (随模式变化) │ ... │ ├────────────────────────────────────────────┤ │ [ 执行 ] │ ← 执行按钮 ├────────────────────────────────────────────┤ │ 输出 │ │ ┌──────────────────────────────────────┐ │ │ │ (黑色控制台输出区域) │ │ ← 运行日志 │ │ │ │ │ └──────────────────────────────────────┘ │ └────────────────────────────────────────────┘

分析类型：下拉选择 7 种分析模式，切换后参数面板自动更新
参数面板：根据所选模式显示对应的输入项
执行按钮：点击后开始处理
输出区域：显示处理过程和结果（黑底亮字控制台风格）

4. 各模式详细说明

4.1 模式 1 — 模态仿真 (Modal)

用途：为 INP 文件添加频率提取分析步，用于计算结构的固有频率和振型。

参数：

参数	说明	示例值
INP 文件	HyperMesh 导出的 .inp 文件	`model.inp`
模态阶数	提取的模态阶数，正整数	`20`

输出文件：<原名>-Modal.inp（例：model.inp → model-Modal.inp）

操作步骤：

选择分析类型 "1 - 模态仿真 (Modal)"
点击「浏览...」选择 INP 文件
输入模态阶数（默认 20）
点击「执行」

技术说明：

使用 Lanczos 特征值求解器
自动检测并替换已有的 *Frequency 行
若无现有 Step 块，则追加完整的 Frequency 分析步
扰动分析 (perturbation)，不计几何非线性

4.2 模式 2 — SAG 仿真

用途：添加静力重力载荷分析步，用于计算结构在自重作用下的应力与变形。

参数：

参数	说明	示例值
INP 文件	HyperMesh 导出的 .inp 文件	`model.inp`
G 值	重力加速度倍数	`3`
方向	重力方向（下拉选择）	`-Y`

可选方向：+X、-X、+Y、-Y、+Z、-Z

输出文件：<原名>-SAG.inp

操作步骤：

选择分析类型 "2 - SAG仿真"
选择 INP 文件
输入 G 值（如 3 表示 3 倍重力加速度）
在下拉框中选择重力方向（如 -Y）
点击「执行」

技术说明：

重力幅值 = G值 × 9810 mm/s²（Abaqus 标准重力常数）
例如 G=3, 方向=-Y → 幅值=29430.0, 方向=(0.0, -1.0, 0.0)
自动添加边界条件 SET-BC, ENCASTRE
几何非线性开启 (nlgeom=YES)

4.3 模式 3 — 冲击仿真 (Shock)

用途：添加冲击工况的重力载荷分析步，适用于瞬态冲击等效静力分析。

参数：

参数	说明	示例值
INP 文件	HyperMesh 导出的 .inp 文件	`model.inp`
G 值	冲击加速度倍数	`30`
方向	冲击方向（自由输入，如 `Z`、`+X`、`-Y`）	`Z`

方向输入规则：

输入单个字母（如 Z）自动补全为 +Z
支持 +X、-X、+Y、-Y、+Z、-Z

输出文件：<原名>-S-<G>G-<方向>.inp（例：model.inp, G=30, 方向=Z → model-S-30G-Z.inp）

操作步骤：

选择分析类型 "3 - 冲击仿真 (Shock)"
选择 INP 文件
输入 G 值（如 30）
输入方向（如 Z 或 -Y）
点击「执行」

技术说明：

与 SAG 共用相同的静态分析步模板
边界条件：SET-BC, ENCASTRE
几何非线性开启

4.4 模式 4 — 振动仿真 (VIB)

用途：添加随机振动分析（频率提取 + 随机响应），用于评估结构在随机激励下的动态响应。

参数：

参数	说明	示例值
INP 文件	HyperMesh 导出的 .inp 文件	`model.inp`
模态阶数	频率提取阶数	`20`
方向	加载方向（X/Y/Z）	`Y`

输出文件：<原名>-V-<方向>.inp（例：model.inp, 方向=Y → model-V-Y.inp）

操作步骤：

选择分析类型 "4 - 振动仿真 (VIB)"
选择 INP 文件
输入模态阶数（默认 20）
在下拉框选择方向（X/Y/Z）
点击「执行」

技术说明：

分析包含两个分析步：

分析步	类型	内容
Step-1	Frequency	频率提取，Lanczos 法，扰动分析
Step-2	Random Response	随机响应，频率范围 5-200Hz，模态阻尼 0.02

边界条件：SET-BC, ENCASTRE

PSD 定义（标准）：

频率 (Hz)	G²/Hz
5	0.001
20	0.01
500	0.01

4.5 模式 5 — 机柜冲击仿真 (Shock-Rack)

用途：与模式 3（冲击仿真）类似，但额外添加机柜导轨边界条件 SET-RAIL-BC, ZASYMM，适用于机柜级冲击分析。

参数：与模式 3 相同（INP 文件、G 值、方向）

输出文件：<原名>-S-R-<G>G-<方向>.inp（例：model.inp, G=30, 方向=Z → model-S-R-30G-Z.inp）

与普通冲击的区别：

项目	普通冲击 (模式3)	机柜冲击 (模式5)
BC-1	SET-BC, ENCASTRE	SET-BC, ENCASTRE
BC-2	无	SET-RAIL-BC, ZASYMM
输出命名	`-S-30G-Z.inp`	`-S-R-30G-Z.inp`
数值格式	标准精度	CAE 风格（format_number）

4.6 模式 6 — 机柜振动仿真 (VIB-Rack)

用途：与模式 4（振动仿真）类似，但额外添加导轨边界条件并使用机柜级 PSD 谱，适用于机柜级随机振动分析。

参数：与模式 4 相同（INP 文件、模态阶数、方向）

输出文件：<原名>-V-R-<方向>.inp（例：model.inp, 方向=Y → model-V-R-Y.inp）

与普通振动的区别：

项目	普通振动 (模式4)	机柜振动 (模式6)
BC	SET-BC, ENCASTRE	SET-BC, ENCASTRE + SET-RAIL-BC, ZASYMM
PSD 谱	标准 PSD	机柜 PSD
输出命名	`-V-Y.inp`	`-V-R-Y.inp`

PSD 定义（机柜）：

频率 (Hz)	G²/Hz
1	0.0001
4	0.01
100	0.01
200	0.001

4.7 模式 7 — 自动提交计算 (AUTO-RUN)

用途：扫描指定文件夹中所有 .inp 文件，生成 Windows 批处理脚本（.bat），实现 Abaqus 批量作业提交。

参数：

参数	说明	示例值
项目名	用于生成 bat 文件名前缀	`Project-X`
文件夹	包含 .inp 文件的目录	`D:\Jobs\`
CPU 核心数	每个作业使用的 CPU 核心数	`4`

输出文件：<项目名>_Run_abaqus_jobs.bat（存放在所选文件夹中）

生成的 bat 文件示例：

@echo off
REM Auto-generated by AUTO-WINDOW
call abaqus job=model-S-30G-Z cpus=4 int
call abaqus job=model-V-Y cpus=4 int
call abaqus job=model-Modal cpus=4 int

操作步骤：

先用模式 1-6 生成各类分析的 INP 文件，全部放入同一文件夹
选择分析类型 "7 - 自动提交计算 (AUTO-RUN)"
输入项目名称
选择包含 INP 文件的文件夹
输入 CPU 核心数（默认 4）
点击「执行」
在文件夹中找到生成的 .bat 文件，双击运行即可批量提交 Abaqus 计算

5. HyperMesh 格式兼容

自动检测与转换

工具会自动检测 INP 文件是否为 HyperMesh 导出的格式（通过扫描文件头部是否包含 HyperMesh 关键字）。若检测到 HyperMesh 格式，自动执行以下转换：

转换项	HyperMesh 格式	Abaqus/CAE 格式
文件头	HM 元数据头部	`Heading` + `Preprint` 标准头
结构	平面结构	Part → Assembly → Instance 层级结构
材料	`*MATERIAL, NAME=XXX`	`*Material, name=XXX`
密度	`*DENSITY`	`*Density`
弹性	`*ELASTIC, TYPE=ISOTROPIC`	`*Elastic`
塑性	`*PLASTIC`	`*Plastic`
曲面	`*SURFACE, NAME=X, TYPE=ELEMENT`	`*Surface, type=ELEMENT, name=X`
节点集	`*NSET, NSET=XXX`	`*Nset, nset=XXX, instance=PART-1-1`
单元集	`*ELSET, ELSET=XXX`	添加 `instance=PART-1-1, internal`
材料数据	含温度尾列 `0.0`	去除温度尾列，CAE 数值格式
TIE 约束	散落各处	提取到 Assembly 段末尾
冗余行	`*****` 分隔行	移除
XML 元数据	`**<?xml...` 块	移除

重要说明

所有分析模式均自动执行此转换，无需用户干预
转换后的 INP 文件可直接导入 Abaqus/CAE 查看和编辑
若 INP 文件已是 Abaqus/CAE 格式（非 HyperMesh），则跳过转换，直接进行参数修改

6. 输出文件命名规则

模式	命名模板	示例
1 - Modal	`<原名>-Modal.inp`	`P980-AG7-Modal.inp`
2 - SAG	`<原名>-SAG.inp`	`P980-AG7-SAG.inp`
3 - Shock	`<原名>-S-<G>G-<方向>.inp`	`P980-AG7-S-30G-Z.inp`
4 - VIB	`<原名>-V-<方向>.inp`	`P980-AG7-V-Y.inp`
5 - Shock-Rack	`<原名>-S-R-<G>G-<方向>.inp`	`P980-AG7-S-R-30G-Z.inp`
6 - VIB-Rack	`<原名>-V-R-<方向>.inp`	`P980-AG7-V-R-Y.inp`
7 - AUTO-RUN	`<项目名>_Run_abaqus_jobs.bat`	`P980_AG7_Run_abaqus_jobs.bat`

输出文件与输入 INP 文件在同一目录下生成。

7. 典型工作流程

完整仿真流程示例

以机柜 P980-AG7 的 Z 向 30G 冲击 + Y 向振动分析为例：

第一步: 准备 INP 文件
  HyperMesh 导出 → P980-AG7.inp

第二步: 生成各工况 INP 文件 (使用模式 1-6)
  模式 3 → P980-AG7-S-30G-Z.inp   (Z向冲击)
  模式 4 → P980-AG7-V-Y.inp       (Y向振动)
  模式 1 → P980-AG7-Modal.inp     (模态分析)

第三步: 批量提交 (使用模式 7)
  将所有 INP 放入同一文件夹
  生成 P980_AG7_Run_abaqus_jobs.bat

第四步: 运行计算
  双击 .bat 文件 → Abaqus 依次求解

8. 技术参数参考

重力常数

G_CONSTANT = 9810.0 mm/s²

所有 G 值均与此常数相乘得到 Abaqus 中使用的加速度幅值。

方向映射表 (DIRECTION_MAP)

方向	X分量	Y分量	Z分量
+X	1.0	0.0	0.0
-X	-1.0	0.0	0.0
+Y	0.0	1.0	0.0
-Y	0.0	-1.0	0.0
+Z	0.0	0.0	1.0
-Z	0.0	0.0	-1.0

DOF 映射表 (DOF_MAP)

方向	DOF
X	1
Y	2
Z	3

VIB PSD 谱（模式 4）

频率 (Hz)	G²/Hz	dB
5	0.001	—
20	0.01	—
500	0.01	—

VIB-RACK PSD 谱（模式 6）

频率 (Hz)	G²/Hz	dB
1	0.0001	—
4	0.01	—
100	0.01	—
200	0.001	—

各模式分析参数汇总

模式	分析步	求解器	几何非线性	边界条件
Modal	Frequency	Lanczos	否 (perturbation)	无
SAG	Static	—	是	SET-BC, ENCASTRE
Shock	Static	—	是	SET-BC, ENCASTRE
VIB	Frequency + Random Response	Lanczos	否	SET-BC, ENCASTRE
Shock-Rack	Static	—	是	SET-BC + SET-RAIL-BC(ZASYMM)
VIB-Rack	Frequency + Random Response	Lanczos	否	SET-BC + SET-RAIL-BC(ZASYMM)

VIB/VIB-Rack 公共参数

频率范围：5 ~ 200 Hz
模态阻尼：0.02（1 到 N 阶统一）
Base Motion：加速度类型，缩放因子 1.0
相关类型：CORRELATED，PSD 参考 Amp-1

9. 常见问题

Q: 点击执行后报错 "请选择 INP 文件"

A: 确保已通过「浏览...」按钮选择了有效的 .inp 文件。

Q: 模态阶数/G值/方向输错了怎么办？

A: 直接修改参数后再次点击「执行」即可重新生成，新文件会覆盖旧的输出文件。

Q: 输出文件在哪里？

A: 输出文件与输入 INP 文件在同一目录下，文件名按命名规则自动生成。控制台会打印完整输出路径。

Q: 支持非 HyperMesh 格式的 INP 文件吗？

A: 支持。工具会先检测是否为 HyperMesh 格式，若是则自动转换；若不是则跳过格式转换，直接修改分析参数。

Q: AUTO-RUN 生成的 bat 文件如何运行？

A: 双击 .bat 文件即可在 Windows 命令行中依次提交 Abaqus 作业。前提是系统 PATH 中已配置 abaqus 命令。

Q: 遇到 "文件夹中没有找到 .inp 文件!" 错误

A: 请确认选择的文件夹路径正确，且文件夹中包含 .inp 后缀的文件。

Q: SAG 和 Shock 模式有什么区别？

A: 两者使用相同的分析步模板（Static + Gravity），主要区别在于输出文件命名和方向输入方式。SAG 方向从下拉框固定选择，Shock 方向支持自由输入。