ABAQUS CAE 利用の手引
東京工業大学学術国際情報センター
2017.06
目次
ABAQUS CAE 利用の手引き 1 1. はじめに 1 1.1 利用できるバージョン 1 1.2 概要 1 1.3 マニュアル 1 2. TSUBAME での利用方法 2 2.1 ABAQUS CAE の起動 2 (1) TSUBAMEにログイン 2 (2) GUIの起動 2 2.2 ABAQUS CAE の起動オプション 4 2.3 ライセンス使用状況の確認 4 2.4. 使用上の注意事項 4 3. モデリング 4 3.1 入力データの作成 4 3.2 入力データ作成手順 5 3.3 ABAQUS/CAE データベースファイルの新規作成 5 3.4 形状の作成 5 3.5 材料特性の設定 10 3.6 解析手法と結果出力の設定 19 3.7 荷重条件と境界条件の設定 21 3.8 メッシュの作成 28 3.9 入力データの書き出し 35 3.10 ABAQUS/CAEの終了 38 4. データチェック，結果表示 38 4.1 データチェック 38 4.2 結果表示 43 4.3 出力指定方法 45 4.4 ハードコピーの取り方 46 改版履歴 48ABAQUS CAE 利用の手引き
1. はじめに
本書は，ABAQUS CAE を東京工業大学学術国際情報センターの TSUBAME で利用する方法について説明しています． ま た，TSUBAME を利用するにあたっては，「TSUBAME利用の手引き」もご覧下さい． 利用環境や注意事項などが詳細に記述 されております． ABAQUSの開発・販売元のSIMULIAでは，ABAQUS に関するWebページを公開しています． 次のアドレスを参照してくださ い． http://www.simulia.com/products/abaqus_fea.html
1.1 利用できるバージョン
TSUBAMEで利用可能なバージョンは次の通りです． アプリケーション名 バージョン ABAQUS CAE 6.8-4, 6.11-2, 6.12-3, 6.13-3, 6.14-2, 20171.2 概要
ABAQUS/CAEは，ABAQUSの入力データ作成，結果表示，結果処理を行うプログラムです． ABAQUSの入力データ作成， 結果表示，結果処理は，ABAQUS/CAEの他にPatranでも行うことができます． なお，以前ABAQUS/Viewer と呼ばれてい た製品は ABAQUS/CAEの機能の一部になっています． 主な機能を以下に示します． プリ処理（ABAQUS入力データの作成） 1. ジオメトリ： 形状モデルを作成する．また，CADデータをインポートすることもできる 2. アセンブリ: モデルの集合（形状，拘束など）を作成する． 3. 解析: 線形解析，非線形解析などの解析手法を選択する． 4. 拘束と相互作用: 接触，荷重条件，境界条件，接続方法(スポット，ボルトなど)を設定する． 5. メッシュ: シェル要素，ソリッド要素などの作成，編集をする． ポスト処理（ABAQUS計算結果の表示・データ処理など） 1. モデルのプロット: 変形前，変形後あるいはその両方のモデルを表示する． 2. 等高線のプロット: カラーの領域あるいは線によって，モデルの表面上に解析変数の値を表示する． 3. ベクトルのプロット: 材料の方向性あるいは変数を，節点からのベクトルとして表示する．4. X-Yプロット: 解析結果あるいはユーザが定義した変数を，X-Yグラフに表示する機能． 通常のX-Yグラフ作成プログラムと しても使用可能．
5. モデルと結果のプリント: モデルと計算結果の画面上のイメージをファイルヘ出力する． 6. アニメーション: 一連のプロッター情報をアニメーションとして表示する．
1.3 マニュアル
プロキシ経由での接続の場合，エラーとなります． この場合は，ABAQUS のドキュメントサーバをプロキシ使用の例外に 設定する必要があります． 以下は，Windows 7 の場合の設定例です． (step-1) [コントロールパネル]→[ネットワークとインターネット]→[インターネットオプション] (step-2) インターネットのプロパティ画面で，接続タブを選択→「LANの設定」をクリック (step-3) ローカルネットワークの設定（LAN）画面で，「詳細設定」をクリック (step-4) 「次で始まるアドレスにはプロキシを使用しない」の箇所に「172.17.230.61」を入力し，「OK」をクリック．
2. TSUBAME での利用方法
2.1 ABAQUS CAE の起動
備考
TSUBAME に接続しての利用は動作が重く，また，ABAQUS/CAE をリモートサーバに接続して利用する方法はベンダ非推 奨となります． そのため，センターでは研究室の PC にインストールして使用できるよう Windows 版の学内配布を行って おります． 配布の詳細は ソフトウェア配布 のWebページをご参照ください． なお，学内端末にインストールした ABAQUS では ABAQUS/CAE の起動はできますが，ジョブの実行は出来ないよう機 能制限しています． そのため，ジョブを実行する際は，TSUBAME に入力ファイルを転送して TSUBAME 上でジョブ実行 し，計算終了後 PC に計算結果のファイルを転送する作業が必要となります．(1) TSUBAMEにログイン
次のコマンドを入力し，TSUBAMEにログインします．$ ssh -YC login-t2.g.gsic.titech.ac.jp -l USER-ID
備考
• -l USER-ID の -l は数字の1ではなくアルファベットLの小文字です．
• GUI 起動のため，cygwin などの X サーバソフトウェアを用いて TSUBAME に接続してください． • ssh コマンドによる TSUBAME へのログインの際，X11転送のため-Y オプションを指定してください． • -C は圧縮用のオプションで，GUI の操作の重さを軽減します．
(2) GUIの起動
次のコマンドにより，起動します． 特にバージョンの指定がない場合は，バージョン6.14-2が起動するようになっています． $ abaqus cae 2. TSUBAME での利用方法 2備考
ビューポートに正しく描画されない場合 -mesa オプションを追加して起動してください
$ abaqus cae -mesa
終了する場合は，[File]-[Exit]を選択してください． ○バージョン 2017 を使用する場合
次のように，ABAQUS 2017 のコマンドへのパスを通してください．
<bash 系の場合> $ export PATH="/usr/apps.sp3/isv/abaqus/2017/Commands/:${PATH}" <csh 系の場合> % setenv PATH "/usr/apps.sp3/isv/abaqus/2017/Commands/:${PATH}" ○バージョン 6.14-2 以前のバージョンを使用する場合
$ abq6133 cae (バージョン 6.13-3) $ /usr/apps/isv/abaqus/Commands/abq6123 cae (バージョン 6.12-3) $ /usr/apps/isv/abaqus/Commands/abq6112 cae (バージョン 6.11-2) $ /usr/apps/isv/abaqus/Commands/abq684 cae (バージョン 6.8-4)
2.2 ABAQUS CAE の起動オプション
主な起動オプションを以下に示します． 出力データベース名を指定しての起動$ abaqus cae database=<出力データベースファイル名>
(例) $ abaqus cae database=beamimpac1.odb
リプレイファイルに書き込まれているコマンドを自動的に処理させる場合 $ abaqus cae replay=<リプレイファイル名>
(例) $ abaqus cae replay=abaqus
2.3 ライセンス使用状況の確認
TSUBAME 全体で同時利用できるユーザ数には上限(10まで ※)があります． 次のコマンドにより，ライセンス利用状況を確 認できます．
$ lmutil lmstat -S ABAQUSLM -c 27030@t2zlic01 ※ 2014年11月に 5 → 10 に増えました．
2.4. 使用上の注意事項
• 大規模なモデルや，計算ステップが多いモデルを扱う時，出力が膨大になる可能性があるので， 出力内容を制限するよ うにして下さい． • 入力されたコマンドは，リプレイファイル(デフォルト：abaqus.rpy)に書き出されます． ファイル名を変更して保管しておく ことを，お勧めします． • 実行中に強制終了させると，ライセンスをしばらく掴んだままの状態になることがあります． FileメニューからExitを選択 して終了するようにしてください． • ABAQUS/CAE上からジョブを投入しないで下さい．システムトラブルを引き起こすことがあり， 他のユーザに迷惑をか けることになります．3. モデリング
3.1 入力データの作成
ここでは，簡単な入力データ作成を通して，ABAQUS/CAEの特徴を説明します． 今回作成するモデルを下に示します． 2.2 ABAQUS CAE の起動オプション 43.2 入力データ作成手順
今回の入力データ作成における手順を以下に示します． （1）Partモジュールで形状を作成する． （2）Propertyモジュールで物性値を設定する． （3）Stepモジュールで解析手法，結果出力を設定する． （4）Loadモジュールで荷重条件と境界条件を設定する． （5）Meshモジュールでメッシュを作成する． （6）Jobモジュールで入力データを書き出す．3.3 ABAQUS/CAE データベースファイルの新規作成
ABAQUS CAE を起動し，ABAQUS/CAEデータベースファイルを新規に作成します． Start Session ウィンドウの「Create M odel Database」ボタンをクリックします．
Create Partウィンドウが立ち上がります．矩形を作成してから，その矩形を押し出すことで 形状を作成することにします．この ウィンドウにおいて，Modeling Spaceで3D， TypeでDeformable，ShapeでShell，TypeでExtrusionを選択します．Contin ueボタンをクリックします．
3.2 入力データ作成手順
以下のようなグリッドが表示された画面となります．まず，矩形を作成するために， 座標値を入力します．Create Isolated Poi ntボタンをクリックします．座標値を入力します． 入力する座標値は(0,0)，(1,0)，(0,1)，(1,1)です．
座標値の入力が完了したら，それらのポイントを見やすくするために拡大表示します． マウスのホイールを操作することで拡大 縮小が可能です． 先ほど入力したポイントを使い，矩形を作成します． Create Lines: Rectangle(4Lines)ボタンをクリックし ます．
矩形を作成し終えたら，左下の「X」ボタン（Cancel Procedure）をクリックした後， Doneをクリックします． 3.2 入力データ作成手順
Edit Base Extrusionウィンドウが立ち上がります． End ConditionのDepthにて，押し出す深さを指定します．今回はDepth ：5と入力します． OKボタンをクリックします．
これで形状作成は完了です．
3.5 材料特性の設定
材料特性を設定します．ModuleをPropertyに変更します． 3.5 材料特性の設定
まず，材料密度，ヤング率，ポアソン比を設定します． Create Materialボタンをクリックします． 3.5 材料特性の設定
Edit Materialウィンドウが立ち上がります． まず，材料密度を設定します． 「General」⇒「Density」をクリックします．ここでは ，材料密度を「2.71×10^-6」とします．Mass Densityに「2.71E-6」と入力します．
3.5 材料特性の設定
次に，ヤング率，ポアソン比を設定します．「Mechanical」⇒「Elasticity」⇒「Elastic」を クリックします．ここでは，ヤング率を「 7.24×10^3」，ポアソン比を「0.34」とします． Young’s Modulusに「7.24E3」，Poissons’s Ratioに「0.34」を入力します． 入力が終わったら，OKボタンをクリックします．
続いて，断面特性の設定を行います．Create Sectionボタンをクリックします． 3.5 材料特性の設定
Create Sectionウィンドウが立ち上がります．Categoryで「Shell」， Typeで「Homogeneous」を選択します．Continueボタ ンをクリックします．
Edit Sectionボタンが立ち上がります．Shell thicknessに「0.05」を入力します． OKボタンをクリックします． 3.5 材料特性の設定
最後に，これまで設定した内容を形状に反映させます．Assign Sectionをクリックします．
設定した内容を反映させる形状の領域を選択します．すべての形状に対して反映させるので， 全領域をマウスドラッグするこ とで選択します．選択された領域は赤く表示されます． 意図した通りに選択できたら，Section the regions to be assigned a section: Doneをクリックします．
3.5 材料特性の設定
Edit Section Assignmentウィンドウが立ち上がります． 正しく設定されていることを確認したら，OKボタンをクリックします．
材料特性が反映されて領域が緑色になります．Doneをクリックします． 3.5 材料特性の設定
Create Instance ダイアログが出てきます．OKをクリックします．
設定が反映されて，領域が青くなります． 3.5 材料特性の設定
以上でアセンブリの設定は完了です．
3.6 解析手法と結果出力の設定
Moduleを「Step」に変更します．Create Stepボタンをクリックします． 3.6 解析手法と結果出力の設定
Create Stepウィンドウが立ち上がります．Procedure typeで「General」， 「Static, General」を選択します．Continueボタ ンをクリックします．
Edit Stepウィンドウが立ち上がります．今回はデフォルト設定で解析を行います． Description に名前を記述し，内容を確認 できたら，OKボタンをクリックします．
3.6 解析手法と結果出力の設定
これで，解析手法と結果出力の設定は完了です．
3.7 荷重条件と境界条件の設定
ModuleをLoadに変更します．荷重条件を設定します．Create Loadボタンをクリックします． 3.7 荷重条件と境界条件の設定
Create Loadウィンドウが立ち上がります．Categoryに「Mechanical」， Types for Selected Stepに「Concentrated force」 を選択します． 正しく設定したら，Continueボタンをクリックします．
Concentrated forceを適用するポイントをクリックします（下図参照）． 正しく選択していることを確認したら，Selected point s for the load: Doneボタンをクリックします．
3.7 荷重条件と境界条件の設定
Doneをクリックすると，Edit Loadウィンドウが立ち上がります． （CF1,CF2,CF3）=（0,-100,0）と入力します．OKボタンをクリッ クします．
境界条件を設定します．Create Boundary Conditionをクリックします． 3.7 荷重条件と境界条件の設定
Create Boundary Conditionウィンドウが立ち上がります．Categoryで「Mechanical」， Types for Selected Stepで「Sym metry/Antisymmetry/Encastre」を選択します． Continueボタンをクリックします．
下図に示す箇所に完全拘束の境界条件を設定します．「Shift」ボタンを押しながら操作することで， 複数個所の選択が可能 です．境界条件を設定する領域を正しく選択したら， Select regions for the boundary condition: Doneボタンをクリックし ます．
3.7 荷重条件と境界条件の設定
Done をクリックすると，Edit Boundary Conditionウィンドウが立ち上がります． 完全拘束なので，ENCASTREを選択します ．OKボタンをクリックします．
これで，荷重条件と境界条件の設定は完了です．
3.8 メッシュの作成
ModuleをMeshに変更します． 3.8 メッシュの作成
下図の通り「Model-1」⇒「Part」⇒「Part-1」⇒「Mesh(Empty)」を選択します． こうすることで，メッシュを作成する形状にPa rt-1が選択されます．
Seed Part Instanceボタンをクリックします． 3.8 メッシュの作成
Global Seedsウィンドウが立ち上がります．メッシュを作成する際の特徴を与えます． 今回はメッシュサイズに0.2を採用します ．OKボタンをクリックします．
次に，下図の通り全領域をマウスで選択し赤く表示させた状態で， Assign Mesh Controlsボタンをクリックします． 3.8 メッシュの作成
Mesh Controlsウィンドウが立ち上がります．Element Shapeに「Quad」Techniqueに 「Structured」を選択し，OKボタン をクリックします．
Mesh Partボタンをクリックします．OK to mesh the part? で「Yes」をクリックすることで， 下図のようにメッシュが作成されま す．
3.8 メッシュの作成
これでメッシュ作成は完了です．
3.9 入力データの書き出し
ModuleをJobに変更します．Create Jobボタンをクリックします． 3.9 入力データの書き出し
Create Jobウィンドウが立ち上がります．Continueボタンをクリックします．
Edit Jobウィンドウが立ち上がります．ここではデフォルト設定のまま， OKボタンをクリックします． 3.9 入力データの書き出し
Job Managerボタンをクリックします． 3.9 入力データの書き出し
備考
Submitボタンをクリックして， 直接ジョブを実行しないで下さい． ジョブ管理ソフトを経由しないで， ジョブが実行されます． ジョブ管理ソフトを経由しないと， 適切な資源管理ができず， ノード ダウンの原因となります． これで入力データの書き出しは完了です．3.10 ABAQUS/CAEの終了
「File」⇒「Exit」で終了します．その際，モデルデータの保存画面が出ますので， File Name 欄に任意のファイル名を入力し， OKをクリックします． なお，ファイルの保存は「File」⇒「Save」で行うことも出来ます．
4. データチェック，結果表示
4.1 データチェック
ABAQUS/StandardおよびABAQUS/Explicitでdatacheckオプションを指定して実行した場合は， その時作成されたデー タ ベース・ファイルを使用して， 形状・境界条件および荷重条件等のモデルに関する表示ができます． もちろん，計算結果後 でも使用できます．ここでは，ABAQUSの例題を用いて表示方法を解説します． 1. 例題の呼出しabaqus fetch により，例題ファイル「indentfoam_std_visco_2.inp」を取得します． $ abaqus fetch job=indentfoam_std_visco_2
3.10 ABAQUS/CAEの終了
2. ABAQUSの実行 ABAQUSジョブを実行します．
$ abaqus datacheck job=indentfoam_std_visco_2 memory=2gb 3. ABAQUS/CAEの起動
$ abaqus cae database=indentfoam_std_visco_2.odb 以下に示す輪郭図が表示されます．
4. 要素分割図の表示
ツールボックスから Common Options をクリックします．
Visible Edges欄からExteriorを選択して，［OK]ボタンを左クリックすると，要素分割図が表示されます． 3.10 ABAQUS/CAEの終了
5. 節点番号図の表示
ツールボックスから Common Options をクリックします． Lablesタグをクリックします．
Show node Labelsを選択して，[OK]ボタンを左クリックすると，節点番号図が表示されます． 3.10 ABAQUS/CAEの終了
6. 要素番号図の表示
ツールボックスから Common Options をクリックします． Lablesタグをクリックします．
Show element Labelsを選択して，[OK]ボタンを左クリックすると，節点番号図が表示されます． 3.10 ABAQUS/CAEの終了
7. シュリンク機能 ツールボックスから Common Options をクリックします． Otherタグをクリックします． Shrink elementsを選択して，[OK]ボタンを左クリックすると， シュリンク図が表示されます．要素に抜けがないかチェックでき ます． 3.10 ABAQUS/CAEの終了 42
4.2 結果表示
1. 例題の呼出し
上述の5.1と同様の例題を用います．abaqus fetch により， 例題ファイル「indentfoam_std_visco_2.inp」を取得します． $ abaqus fetch job=indentfoam_std_visco_2
2. ABAQUS実行
$ abaqus job=indentfoam_std_visco_2 memory=2gb ジョブ終了を確認したら次へ進んで下さい．
3. ABAQUS/CAEの起動
$ abaqus cae database=indentfoam_std_visco_2.odb 4. 変形図の表示
ツールボックスにある(Plot Deformed Shape )を選択すると， 下図に示す変形図が表示されます． 4.2 結果表示
5. 等高線図の表示
ツールボックスにある Plot Contours on Deformed Shape を左クリックすると， 等応力線図が表示されます． 4.2 結果表示
4.3 出力指定方法
*OUTPUTコマンドで，FIELDパラメータとHISTORYパラメータに2種類の指定が行なえます． (1) FIELDパラメータを指定した場合は，変形図や等高線図を出力することができます． 以下のコマンドと合わせて使用します ． キーワード 説明 *CONTACT OUTPUT 接触に関する出力要求 *ELEMENT OUTPUT 要素に関する出力要求 *NODE OUTPUT 節点に関する出力要求 *RADIATION OUTPUT 輻射に関する出力要求 2. HISTORYパラメータを指定した場合は，X-Yグラフを出力することができます． キーワード 説明 *CONTACT OUTPUT 接触に関する出力要求 *ELEMENT OUTPUT 要素に関する出力要求 4.3 出力指定方法1 *HEADING
2 DYNAMIC LOADING OF AN ELASTOMERIC, VISCOELASTIC 3 FOAM BLOCK
4 ************************************************** 5 ** Step 1: Apply a gravity load on the point mass 6 of the punch in a visco step and let the foam 7 relax fully.
8 ** Step 2: Apply a sinusoidal half-wave force on 9 the punch and measure the displacement, velocity 10 and acceleration response in a dynamic step. 11 ** Step 3: After removing the force, continue 12 measuring the dynamic response.
13 ** (Units: N, mm, sec) 14 ************************************************** 15 *PREPRINT,MODEL=YES,HISTORY=NO 16 *RESTART,WRITE 17 *NODE 18 1, 0., 300. 19 19, 0., 0. 20 481, 300., 300. 21 499, 300., 0. 22 601, 600., 300. 23 619, 600., 0. 24 *NSET,NSET=N1 (途中省略)
142 *STEP,NLGEOM,INC=100,UNSYMM=YES 143 Apply gravity force.
144 *VISCO,CETOL=0.01 145 .01,5.
146 *DLOAD,AMPLITUDE=RAMP 147 PMASS,GRAV,9810.,0.,-1.,0. 148 *OUTPUT,FIELD,FREQUENCY=10
149 *CONTACT OUTPUT,SLAVE=TARGET,MASTER=IMPACTOR, 150 VARIABLE=PRESELECT
151 *NODE OUTPUT 152 U,V,A,RF
153 *ELEMENT OUTPUT,ELSET=FOAM 154 S,LE
155 *OUTPUT,HISTORY,FREQUENCY=1 156 *NODE OUTPUT,NSET=PUNCH 157 U,V,A,RF
158 *ELEMENT OUTPUT,ELSET=CENT 159 MISES,LE22,S22 (以下省略)
4.4 ハードコピーの取り方
メインメニューから[File]-[Print]を選択して，下図に示すPrintボックスを表示させます． 4.4 ハードコピーの取り方 46Rendition : Color Destination : File Print command : test.ps Format : PS
PS Options...ボタンを左クリックして，次に示す出力形式の指定画面を表示させます． 4.4 ハードコピーの取り方
