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ABAQUS

Finite-Elemente-Programm für strukturmechanische Probleme und Wärmeausbreitung

aktuelle Version: SIMULIA 2017

Ansprechpartner: Dienste:
Links:

 

Das SCC hat die Abaqus Lizenzen auf SIMULIA Extended Token Lizenzen erweitert. Damit ist die Nutzung der SIMULIA Produkte Isight, Tosca und fe-safe unabhängig von ABAQUS möglich. Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an den zuständigen Betreuer.

 

ABAQUS ist ein Finite-Elemente-Programm zur Lösung strukturmechanischer Probleme mit besonderen Anwendungsschwerpunkten

  • Umformtechnik
  • große Verschiebungen und Rotationen
  • große Dehnungen
  • Beulen
  • Bruchmechanik
  • Kontaktprobleme
  • gekoppelte Wärme- und Spannungsanalysen
  • Akustik
  • ABAQUS/Standard-ABAQUS/Explicit Cosimulation
  • gekoppelte Euler-Lagrange-Berechnungen (Coupled Euler-Lagrange, CEL)
  • und vieles mehr.

ABAQUS ist in verschiedenen Modulen organisiert:

  • ABAQUS/Standard löst viele Probleme aus dem strukturmechanische und thermische Probleme
  • ABAQUS/Explicit löst kurzzeitdynamische Vorgänge oder Probleme mit großen Verformungen
  • ABAQUS/CAE ist der interaktive Prä-/Postprozessor
  • ABAQUS/Viewer ist der interaktive Postprozessor
  • ABAQUS/Design ermöglicht es, die ABAQUS-Eingabedatei zu parametrisieren und auch Parameterstudien durchzuführen

 

ABAQUS gibt es für viele Betriebssysteme und ist am SCC zentral auf den Linux Clustern bwUniCluster, ForHLR I und ForHLR II installiert.

Es bestehen Schnittstellen zu den Prae- und Postprozessoren Patran, HyperWorks und EnSight. ABAQUS kann vom FTP-Server ftp://ftp.scc.kit.edu/pub/campus/ABAQUS/ (oder http://ftp.scc.kit.edu/pub/campus/ABAQUS/) heruntergeladen werden. Hier findet man auch eine README Datei mit einer kurzen Installationsanleitung.

Studierende erhalten eine kostenfreie ABAQUS Studentenversion samt Tutorials und Unterlagen zur "Einführung in ABAQUS" unter http://academy.3ds.com/software/simulia/abaqus-student-edition/. Die Anwendung der ABAQUS Studentenversion ist KIT Netzwerk unabhängig.

Seit kurzem bietet das SCC den INTEL C++- und Fortran-Compiler an. Diese können vom FTP-Server ftp://ftp.scc.kit.edu/pub/campus/Intel (oder http://ftp.scc.kit.edu/pub/campus/INTEL heruntergeladen werden. Damit lassen sich dann User-Subroutinen in ABAQUS einbinden. Bei der Installation unter Windows ist jedoch ein etwas größerer Aufwand erforderlich. Hier muss zunächst die von ABAQUS angegebene Version des Microsoft Visual Studios installiert werden (nähere Informationen dazu siehe System Voraussetzungen aus den Installationsdateien von ABAQUS). Dieses kann von Studierenden und von allen KIT-Mitarbeitern kostenfrei über die Webseite Microsoft DreamSpark am KIT heruntergeladen werden. Eine Beschreibung der Installation findet man ebenfalls auf dem FTP-Server in der Datei Intel_Compiler_Windows_Anleitung.pdf.

 

Wichtig!
Lesen Sie zu Ihrer Rechtssicherheit unbedingt die Nutzungsbedingungen.

 

 

 

 

 

 

Auszug aus dem ABAQUS Lizenzvertrag

Das SCC hat eine akademische Lizenz von ABAQUS erworben. Diese akademische Lizenz
lässt nur eine akademische Nutzung von ABAQUS zu. Die Dassault Systemes Simulia GmbH
versteht unter akademischer Nutzung Folgendes:

  • Die Nutzung von Abaqus zu akademischen Konditionen ist Institutionen vorbehalten,
    die Lehrveranstaltungen durchführen und akademische Abschlüsse (Diplom, Bachelor,
    Master u.a.) verleihen.
  • Innerhalb dieser Institutionen ist die Nutzung von Abaqus zu akademischen Konditionen
    beschränkt auf Lehrzwecke und auf Zwecke der reinen Forschung.
  • Erlaubt ist die Nutzung der akademischen Lizenz bei nichtkommerziellen Forschungsprojekten ohne Industriebeteiligung, die ausschließlich von öffentlicher Hand finanziert sind und deren Ergebnisse frei veröffentlicht werden.
  • Für andere Zwecke sind kommerzielle Lizenzen zu verwenden.

Details finden Sie im folgenden Auszug aus dem ABAQUS Lizenzvertrag, der die Nutzungsbedingungen
festlegt. Den kompletten Vertrag finden Sie auf dem FTP-Server
ftp://ftp.scc.kit.edu/pub/campus/ABAQUS.

4. Restrictions on Use

Each Abaqus Program may be used only by Institute’s faculty, staff and enrolled students while
they are at, or by remote access to, a Designated Facility.

An Abaqus Program shall only be used at any time, (i) on uniquely identified computer
processors, and/or (ii) by no more than a maximum number of simultaneous users, and/or (iii)
on no more computer processors on a network than the maximum processing capacity
measured by the maximum number of simultaneous usage tokens, as specified in the
applicable License Supplement.

Each Abaqus Program shall be used by Institute only for Institute’s internal purposes. In no
event shall Institute make all or any part of any Abaqus Program available to any third person as
part of a data services operation or otherwise.

All use of any Abaqus Program shall be under the direct supervision and control of a
Responsible Person. Institute hereby asserts that each Responsible Person is fully cognizant of
the terms and conditions of this Agreement, and has the authority to exercise such supervision
and control.

Institute shall not reverse compile, disassemble, or otherwise reverse engineer any Abaqus
Program, or allow anyone else to do so (except only to the extent that such prohibition is
contrary to applicable law), as SIMULIA offers alternatives to facilitate interoperability. Institute
agrees not to remove or destroy any proprietary markings or legends or any encrypted license
keys or similar security devices placed upon or contained within any Abaqus Program.

The Abaqus Programs are made available to Institute under this Agreement at discounted
license fees for academic purposes. Institute shall not use any Abaqus Program for a
commercial purpose or to produce calculations having commercial value, including any project
or calculation of a type performed in the normal course of a business or a professional practice
except during any period for which Institute shall pay non-discounted license fees to SIMULIA
as provided in Section 6.

Institute shall: (i) utilize its best efforts to prevent unauthorized disclosure or use of any Abaqus
Program; (ii) treat all Abaqus Programs with the same degree of care as it treats like information
of its own which it does not want to be publicly disclosed or the subject of unauthorized access
or use; and (iii) not make or permit to be made any more copies of any Abaqus Program than
are necessary for the Institute’s internal use as permitted by this Agreement.

 

 

 

 

 

 

Dokumentation

Folgende Handbücher:

  • ABAQUS Analysis User's Manual
  • ABAQUS User Subroutine Reference Manual
  • ABAQUS Example Problems Manual
  • ABAQUS Verification Manual
  • ABAQUS Keywords Manual
  • ABAQUS Benchmarks Manual
  • ABAQUS/CAE User's Manual
  • ABAQUS Theory Manual
  • ABAQUS Release Notes
  • Getting Started with ABAQUS 
  • Getting Started with ABAQUS/Standard
  • Getting Started with ABAQUS/Explicit
  • u.a.m.

liegen als Online-Dokumentation vor, die man über:

      abaqus doc

aufrufen kann.

Einführungskurs

Einführung in Abaqus 6.11

Kursunterlagen: Folien, ÜbungenLösungen und Beispiele  

 

Einführung in Abaqus/CAE 6.11

Kursunterlagen: Folien

Kurzanleitung

Inhalt

1. Einleitung
2. ABAQUS-Dateien
3. ABAQUS an den Arbeitsplatzrechnern
4. ABAQUS auf den Linux-Clustern
5. Prä- und Postprocessing
6. ABAQUS/Explicit
7. ABAQUS/Design
8. Dokumentation und Beispiele

1. Einleitung

ABAQUS ist ein Finite-Element Programm zur Analyse von strukturmechanischen, thermischen und akustischen Problemen und besonders geeignet für geometrisch und physikalisch nichtlineare Probleme. Das Programm wird laufend von Dassault Systemes Simulia Corp., USA weiterentwickelt.

Das ABAQUS System lässt sich folgendermaßen skizzieren:

Elementebibliotheken

Elementebibliothek für Strukturmechanik:

  • 2- oder 3-Knoten-Stabelemente
  • zweidimensionale Dreiecke und Vierecke für den ebenen Spannungs- und Dehnungszustand und für axialsymmetrische Probleme
  • dreidimensionale Tetraeder, Quader und Prismen
  • gerade und gekrümmte Balken mit zwei oder drei Knoten und verschiedenen Querschnitten
  • Rohre
  • dicke und dünne Schalen
  • kontinuierliche Schalen
  • Krümmer
  • Line Spring Elemente zur Modellierung von angerissenen Schalenstrukturen

Elementebibliothek für Wärmeleitungsberechnungen:

  • eindimensionale Wärmekoppler
  • zwei- und dreidimensionale Elemente
  • Schalen
  • Elementebibliothek für akustische Probleme:
  • ein-, zwei- und dreidimensionale Elemente

Elementebibliothek für gekoppelte Temperatur-/Spannungsberechnungen

Elementebibliothek für Kontaktprobleme:

  • ebene, zylindrische und sphärische Gap-Elemente und
  • Interface-Elemente für kleine und grosse Gleitwege, Gleitlinien- und Gleitflächenelemente
  • Interface-Elemente für gekoppelte Probleme
  • Elemente für hydrostatische Fluide

Kontinuumselemente liegen in verschiedenen Formen vor, als

  • hybride Elemente
  • reduziert integrierte Elemente und
  • inkompatible Elemente

Spezielle Modellierungsoptionen

  • lineare und nichtlineare Federn und Dämpfer
  • Massenterme auch neben der Diagonalen
  • Eingabe in verschiedenen Koordinatensystemen
  • lineare und nichtlineare Nebenbedingungen (auch über Benutzerschnittstelle)
  • Kombination von Versteifungselementen mit beliebigen anderen
  • Nachbildung der Singularität von Rissspitzen mittels isoparametrischen Elementen

Darüberhinaus ist die Modellierung spezieller Probleme bei Pipelines und dem Off-Shore Bereich möglich.

Substrukturen

In ABAQUS sind Substrukturen möglich und werden in Bibliotheksdateien verwaltet.

Materialdefinitionen

ABAQUS stellt in großem Umfang verschiedene Materialeigenschaften zur Verfügung, von denen einige kurz genannt werden:

  • Materialparameter können temperaturabhängig sein. Viele Parameter können auch als Funktionen von Feldgrößen definiert werden.
  • lokales Materialkoordinatensystem
  • Elastizität - Plastizität, Kriechen, Volumenvergrößerung und erweitertes Mohr-Coulomb Modell
  • Zugspannung oder Druckspannung ohne Übertragung
  • Beton
  • Permeabilität
  • Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärme, latente Wärme
  • Wärmeleitung und -strahlung über Zwischenräume
  • Benutzerschnittstelle für eigene Materialdefinitionen

Analysen

  • statische und dynamische Spannungs- Dehnungsanalysen, linear und nichtlinear
  • Eigenformen, Antwortspektren und Random Response
  • Kriech- und Schwellanalyse
  • Hinzufügen und Entfernen von Elementen
  • Instationäre und stationäre Wärmeleitung
  • Beulen
  • gekoppelte Temperatur-/Verschiebungsanalyse
  • gekoppelte Temperatur-/thermische Spannungsanalyse
  • gekoppelte Akustik-/Strukturschwingungsanalyse
  • Massendiffusion
  • Wärme-Strom-Kopplung
  • ABAQUS/Standard-ABAQUS/Explicit Co-Simulation
  • Multiphysics: gekoppelte Euler-Lagrange-Berechnungen (CEL)
  • Multiphysics: Fluid-Struktur-Kopplung mit FLUENT, ANSYS CFX, STAR-CD u.a. über die Kopplungssoftware MpCCI

Lasten

Jede Kraft kann über den Zeitschritt linear oder gemäß einer beliebig vorgegeben Amplitude aufgebracht werden.

Knotenbezogene Lasten:

  • Einzelkräfte und -momente
  • Verschiebungen, Rotationen und Beschleunigungen
  • Temperatur und andere Feldgrößen

Elementbezogene Lasten:

  • Gleichmäßige und ungleichmäßige Volumenkräfte, Druckverteilungen
  • hydrostatische Drücke
  • Zentrifugal- und Corioliskräfte
  • elastische Bettungen
  • Folgelasten

Zu den Lösungstechniken und weiteren Einzelheiten wird auf die Handbücher verwiesen.

ABAQUS besteht aus mehreren Modulen, von denen am Rechenzentrum die folgenden lizensiert sind:

ABAQUS/Standard löst viele Probleme aus dem strukturmechanischen und thermischen Problembereich
ABAQUS/Explicit löst kurzzeitdynamische Vorgänge oder Probleme mit großen Verformungen
ABAQUS/CAE ist der interaktive Prä-/Postprozessor
ABAQUS/Viewer ist der interaktive Postprozessor
ABAQUS/Design ermöglicht es, die ABAQUS-Eingabedatei zu parametrisieren und auch Parameterstudien durchzuführen

ABAQUS ist am SCC auf den Linux Clustern Clustern bwUniCluster, ForHLR I und ForHLR II installiert. ABAQUS kann auch
auf Arbeitsplatzrechnern unter Linux und Windows betrieben werden.

Ein ABAQUS-Job besteht aus 2 Teilen:

Preprocessing: Die Daten werden vom Inputfile-Prozessor ABAQUS-Pre eingelesen und es wird eine Datenbasis erzeugt.
Ausführung: Das Programm wird ausgeführt.

Falls vom Benutzer ausprogrammierte Schnittstellen vorhanden sind, steht zwischen dem Preprocessing und der Ausführung ein Compile-Link Teil.

2. ABAQUS-Dateien

Sowohl ABAQUS/Pre als auch das ABAQUS/Standard benötigen eine Reihe von Dateien. Die Namen haben die Form

id.ext

wobei id eine vom Benutzer zu vergebende Identifikation ist und ext eine Namenserweiterung ist, die von ABAQUS vergeben wird und den Zweck der Datei wiedergibt.

ABAQUS/Pre -Dateien:

 

 .inp Eingabedatei für ABAQUS/Pre
 .com Python-Skript zur Steuerung des ABAQUS-Jobs
 .oldres Restart-Read-File von einem vorherigen ABAQUS-Lauf und daher mit einem anderen Identifier
 .dat Ausgabedatei
 .res Restart-Read-File
 .023 ABAQUS-Datenbasis, wird von Pre erzeugt und von Standard gelesen (meist temporär)
 .f  User Subroutine

 

ABAQUS-MAIN-Dateien:

 

 .dat Ausgabedatei
 .res Restart-Write-File
 .mdl Model File
 .stt State File
 .prt Part File
 .fil Ausgabedatei des *FILE-Kommandos
 .odb Output Database, für das Postprocessing mit dem ABAQUS/Viewer
 .sta Status File
 .msg  Message File
 .023 ABAQUS-Datenbasis, wird von PRE erzeugt und von Standard gelesen (meist temporär)
 .sdb Sparse Solver Database (meist temporär)

 

Daneben gibt es noch eine Reihe von weiteren Scratch-Dateien, sowohl in Pre als auch Standard.
 

Bei ABAQUS/Explicit gibt es noch einige andere Dateien

 

 .abq Statusdatei
 .pac Package-File
 .sel Selected Results

 

Das Protokoll des ABAQUS-Laufes wird in die Datei id.log geschrieben. Einige Parameter können auch im ABAQUS Environmentfile vom Benutzer gesetzt werden (s. folgenden Abschnitt).

3. ABAQUS an den Arbeitsplatzrechnern

ABAQUS-Aufruf

ABAQUS wird gestartet, indem der Benutzer die Ausführungsprozedur aufruft. Diese sucht und wertet bis zu 3 Environment-Files aus, in denen die System-Parameter gesetzt sind. Einige der Parameter können auch direkt im ABAQUS-Aufruf spezifiziert werden. Genaueres findet man im folgenden Abschnitt.

Die ABAQUS-Ausführungsroutine erzeugt ein Python-Skript

id.com

das die einzelnen Schritte eines ABAQUS-Jobs initiiert und ausführt.

In diesem Abschnitt beschreiben wir den Standardaufruf von ABAQUS. Der Aufruf mit den wichtigsten Parametern lautet:

 

 abaqus job=id
[analysis|datacheck|parametercheck|continue|
information={environment|local|release|all}]
[input=input-file]
[user={source-file|object-file}]
[oldjob=old-jobname]
[fil={append|new}]
[memory=memory-size]
[cpus=number-of-cpus]
[parallel={loop|tree}]
[mp_mode={mpi|threads}]
[interactive|background|queue=queue-name]
[output_precision={single|full}]

 

 

Eine vollständige Beschreibung der Parameter findet man im ABAQUS Analysis User's Manual Kap. 3. Hier also nur die wichtigsten:

 

 job enthält die Job-Identifikation und ist der erste Namensbestandteil der erzeugten ABAQUS-Dateien; falls der input-Parameter nicht angegeben wird, erwartet ABAQUS die Eingabe in der Datei id.inp.
 analysis der komplette ABAQUS-Lauf wird durchgeführt (Default)
 datacheck es wird nur ein Datencheck durchgeführt
 parametercheck es wird ein Check bei parametrisiertem Eingabe-File durchgeführt
 continue nachdem ein Datacheck-Lauf erfolgreich war, kann mit continue der ABAQUS-Lauf fortgesetzt werden
 information gibt, je nach Option, Informationen in die Standardausgabe oder in die Datei id.log, falls der job-Parameter gesetzt ist
 local lokale Informationen
 release Informationen zum aktuellen ABAQUS Release
 environment gibt das aktuelle ABAQUS-Environment aus
 status Informationen zum ABAQUS-Status
 input enthält den Namen einer Eingabedatei, wenn deren Name nicht die Form id.inp hat
 user enthält den Namen der Datei, die die User-Subroutinen enthält und mit in das ABAQUS-Executable eingebunden werden soll
 oldjob enthält die Job-Id eines vorhergehenden ABAQUS-Laufes, auf den hier aufgesetzt werden soll. Dieser Parameter ist immer dann erforderlich, wenn in der Eingabedatei die Option *RESTART, *POST OUTPUT oder *POST FILE vorkommt.
old-jobname muß verschieden sein von id.
 fil  falls ein Restart-Lauf durchgeführt wird, muß entschieden werden, ob er seine Ergebnisse an eine schon bestehende Datei old-jobname.fil anhängen soll, oder eine neues Ergebnisfile erzeugen soll.
Standard: fil=append.
In beiden Fällen wird eine neue Datei id.fil erzeugt, wobei im ersten Fall die Datei old-jobname.fil nach id.fil kopiert wird und anschließend Ergebnisse des Restart-Laufes angehängt werden
 memory Grösse des Arbeitsspeichers in 64-Bit-Worten (Standard: 33554432 entspr. 256 MByte)
 cpus Anzahl der CPUs, falls der Job parallel berechnet werden soll
 parallel

Parallelisierungsstrategie, Default: tree; s. Kap. 8.1.1 im User's Manual

 mp_mode Parallelmodell: mpi (Default) für Message Passing, threads für threadbasierte Parallelisierung
 interactive/background der Job wird im Vordergrund/Hintergrund gerechnet; Default: background
 queue falls ein Queue-Manager aktiv ist und eine Queue namens queue-name existiert, wird der Job in diese Warteschlange eingereiht
 output_precision Genauigkeit mit der Knotenvariable in das Output-Databasefile geschrieben werden; Def.: single

 

  
Das Protokoll des ABAQUS-Laufes wird in die Datei id.log geschrieben. Einige Parameter können auch im ABAQUS Environmentfile vom Benutzer gesetzt werden (s. folgenden Abschnitt).

Environment-Datei

nach dem Aufruf von ABAQUS, werden bis zu drei sog. Environmentfiles durchsucht und ausgewertet und zwar in der folgenden Reihenfolge:

  • die Standarddatei abaqus_v6.env im Installationsfilesystem; diese ist notwendig und wird vom Programmbetreuer erstellt und inhaltlich festgelegt.
  • abaqus_v6.env im $HOME-Verzeichnis des Benutzers; diese ist optional und überschreibt evtl. Einträge der Standardumgebungsdatei
  • abaqus_v6.env im Arbeitsverzeichnis des Benutzers; diese ist ebenfalls optional und überschreibt evtl. Einträge der beiden anderen Dateien.
    Einträge in der Umgebungsdatei sind von der Form

parameter = "wert"

Eine Liste mit den Parametern und zugelassenen Werten findet man im ABAQUS User Manual, Vol. I, Abschnitt 3.4. Die aktuelle Besetzung erhält man auch durch

abaqus job=id information=environment

Im Standard-Environmentfile sind folgende Besetzungen aktiv:

memory=33554432
scratch="/tmp"
cpus=1

Die Bedeutung ist folgende:

 

 memory  Arbeitspeicher
 scratch  Verzeichnis für die Scratchdateien
 cpus  Anzahl der Prozessoren, auf denen der ABAQUS-Job parallelisiert laufen soll

 

Die Memorygrößen verstehen sich in 64-Bit-Worten und entspricht 256 MByte.

4. ABAQUS auf den Linux-Clustern

Auf den SCC Parallel-Clustern bwUniCluster, ForHLR I und ForHLR II wird ein Modulkonzept eingesetzt. Bevor Sie mit dem ABAQUS Produkt ab der Version 6.14-1 arbeiten können, müssen Sie zuerst das entsprechende Modul laden. Alle vorhandenen Software-Module erhalten Sie, indem Sie

module avail

eintippen. Um das Modul der aktuellen Version von ABAQUS zu laden, geben Sie z.B. auf dem bwUniCluster (UC1) Folgendes ein:

module load cae/abaqus/2017


Auf den Linux-Clustern des SCC sollte die Ausführung von ABAQUS unter Kontrolle eines Job Management Systems stattfinden, welches die Rechnerressourcen für den ABAQUS-Job bereitstellt. Um die Verwendung von ABAQUS auf diesen Clustern zu vereinfachen, wurde das Startskript ‚abqjob‘ bereit gestellt. Der Aufruf des Solvers für den bwUniCluster lautet demnach:

 

 abqjob

-j id
-t CPU-Time (min)
-m Memory (MByte)
-X ABAQUS/Explicit; y oder n (notwendig)
[-p Anzahl der Prozessoren]
[-i Inputfile]
[-o old-jobname]
[-f {append|new}]
[-u Source-File]
[-I Wahl des iterativen Solvers (bei ABAQUS/Standard und Parallelisierung), y oder n (Vorbesetzung: n)]
[-s Text String]

Die Bedeutung der Parameter, die sich auf ABAQUS beziehen, ist übereinstimmend mit denen der anderen Aufrufe. Es gibt spezifische Parameter, die sich auf die Rechnerumgebung beziehen:

 

 -t   CPU-Time (min) gibt die CPU-Zeit in Minuten an, die der Job verbrauchen darf
-m   Memory(MByte) gibt den Hauptspeicherbereich an, den der Job beanspruchen darf
 -I   Auswahl des iterativen Solvers
      (nur bei ABAQUS/Standard)
y der iterative Solver wird angefordert;es muss im ABAQUS Inputfile
   in der *STEP Zeile SOLVER=ITERATIVE gesetzt werden

n der direkte Solver wird angefordert (= Default);
 -s   Text String  hier können in Hochkomma (") eingeschlossen weitere ABAQUS-Parameter eingegeben
werden; z.B. "information=environment"

Weitere Informationen zum Batchsystem erhalten Sie unter diesen Links:

Batch Job Management System des bwUniCluster
Batch Job Management System des ForHLR I und des ForHLR II

 

Die Environment-Variablen sind folgendermaßen gesetzt:

 

memory="2048 mb"

Das Scratchverzeichnis zeigt standardmäßig auf die Umgebungsvariable WORK. Man kann aber auch ein lokales Filesystem TEMP als Scratchverzeichnis wählen. Da die Steuerungssprache von ABAQUS, PYTHON keine $-Zeichen akzeptiert, kann man im ABAQUS-Environmentfile nicht einfach

scratch=$WORK

setzen, sondern man muss einen Umweg über ein Python-Programmsegment machen:

import os
scratch=os.environ['WORK']

Die Cluster sind in ein paralleles Filesystem SFS integriert, welches man über die soeben beschriebene Umgebungsvariable WORK erreicht.  Das SFS ist ein permanentes Dateisystem, d.h. es wird zwar nicht gesichert, aber Dateien und Verzeichnisse werden nach Beendigung des Jobs nicht gelöscht. Es bietet sich daher an, das Arbeitsverzeichnis nicht in das Homeverzeichnis zu legen, da dieses kontingentiert ist, sondern in das SFS.

Für das Scratchfilesystem kann auch $TMP gewählt werden. Die Knoten besitzen grosse lokale Platten, die in erster Linie für temporäre Dateien vorgesehen sind. Dieses Filesystem wird über die Umgebungsvariable TEMP angesprochen.

import os
scratch=os.environ['TMP']

ABAQUS kann parallelisiert rechnen, wobei auf den Prozessoren innerhalb eines Knoten im SMP Modus und knotenübergreifend im MPI Modus gerechnet wird.
Der abqjob kopiert zu Beginn ein evt. vorhandenes abaqus_v6.env im Arbeitsverzeichnis um in abaqus_v6.env.orig und ergänzt abqus_v6.env um die Variable mp_hosts_list, die die Liste der Knoten enthält. Am Ende wird das Environmentfile wieder gelöscht und abaqus_v6.env.orig  in abaqus_v6.env umbenannt.

Anmerkungen

  1. Der iterative Solver kann nur bei statischen, quasistatischen und thermischen Probleme eingesetzt werden. Genaueres findet man in der ABAQUS Dokumentation ( Analysis User's Manual, 6.1.5).
  2. Knoten "kennen" nur ihre eigenen lokalen Filesysteme, können also nicht auf das $TMP eines anderen Knoten zugreifen. Das bedeutet, dass bei Parallelisierung über Knotengrenzen hinaus, nur $WORK als Scratch-Filesystem in Frage kommt. Man kann aber im ABAQUS-Environmentfile bekanntmachen, dass es sich bei dem Scratchfilesystem um lokale Filesysteme handelt:

    mp_file_system=(SHARED,LOCAL)
    import os
    scratch=os.environ['TMP']

    Der erste Parameter in der Klammer bedeutet, dass es sich bei dem Arbeitsverzeichnis um ein gemeinsames
    Filesystem handelt, der zweite Parameter bedeutet, dass es sich beim Scratchfilesystem um ein lokales System handelt.
    Bei großen Problemen und bei langen Laufzeiten kann es performanter sein, diese Variante zu wählen.
    Fehlermeldungen in der Standardausgabe und in der Standard-Errordatei können ignoriert werden. 
           

 

5. Prä- und Postprocessing

ABAQUS-Modelle können im einfachsten Fall dadurch erzeugt werden, daß die Input-Datei mit einem Texteditor geschrieben wird. Das ist für komplexe Probleme ein mühsamer Weg, so daß man ein geeigneteres Werkzeug benutzen sollte. Am Rechenzentrum hat man folgende Alternativen:

ABAQUS/CAE

ist der proprietäre Präprozessor, der genau auf die Anforderungen von ABAQUS-Modelle zugeschnitten ist. Das Modul enthält den Postprozessor ABAQUS/Viewer, der auch als eigenständiges Modul aufgerufen werden kann.

Aufruf:

abaqus cae

Patran

ist ein allgemeiner Prä- und Postprozessor mit Schnittstellen zu allen gängigen Analyseprogramme wie ABAQUS, ANSYS, MD Nastran u.v.m. Im ANALYSIS-Menü von Patran kann ein ABAQUS-Eingabefile generiert werden. Dazu muß entweder beim erstmaligen Erzeugen der PATRAN-Datenbasis ABAQUS, oder im PREFERENCES-Menü ABAQUS gewählt werden. Es wird dann eine Datei

id.inp

erzeugt, wobei id der Name der PATRAN Datenbasis ist. Damit kann dann ABAQUS gestartet werden.

HyperWorks

Ebenfalls können mit dem Netzgenerator HyperWorks ABAQUS-Eingabedateien generiert werden.

ABAQUS-Ergebnisse können mit verschiedenen Werkzeugen nachbearbeitet und visualisiert werden:

ABAQUS/Viewer

ist der geeignete Postprozessor, der auch in ABAQUS/CAE integriert ist. Voraussetzung für das Postprocessing mit ABAQUS/Viewer ist die Output Database (das .odb-File), welches im ABAQUS-Inputfile durch *OUTPUT angefordert wird.
Aufruf:

abaqus viewer

Patran und HyperWorks

sind ebenfalls Postprozessoren, die auf der Basis des ABAQUS Ergebnisfiles id.fil arbeitet. Es gibt eine Kurzeinführung in MSC.PATRAN.

EnSight

ist ein Programm, das hervorragend geeignet ist, Ergebnisse von FE-Berechnungen zu visualisieren und zu animieren. Basis für die Arbeit mit EnSight und ABAQUS sind die Ergebnisdateien id.fil und id.dat.

6. ABAQUS/Explicit

Für ABAQUS/Explicit gilt dasselbe wie für ABAQUS/Standard, es kommen lediglich noch einige Parameter im Aufruf und Dateien dazu.

Das Explicit-Modul von ABAQUS wird dadurch gestartet, dass als Prozedur im Step

*DYNAMIC,EXPLICIT

steht, wodurch die explizite Zeitintegration eingeschaltet wird, oder durch

 *ANNEAL

Zusätzlich zu den im 2. Abschnitt aufgeführten Dateien, erzeugt ABAQUS/Explicit einige weitere
(s. ABAQUS Analysis User's Manual, Vol. I, Kap. 3).

 

.abq
.pac
Diese beiden Dateien werden von ABAQUS/Explicit erzeugt. Sie sind nötig, wenn ein für ABAQUS/Standard lesbares Restart-File erzeugt werden soll.
 .sel Selected Resultsfile; in diese Datei werden Ergebnisse geschrieben, die durch die verschiedenen Optionen wie *FILE OUTPUT in Kombination mit
*EL FILE, *NODE FILE und *ENERGY FILE bzw.
*HISTORY OUTPUT in Kombination mit *EL HISTORY, *NODE HISTORY und *ENERGY HISTORY angefordert werden. Die Datei ist nicht mit dem File Output von ABAQUS/ Standard kompatibel.

 

Das Selected Resultsfile entspricht zwar dem File Output von ABAQUS/Standard (id.fil), unterscheidet sich von ihm aber, so daß es nicht zum Postprocessing mit Patran, HyperWorks und EnSight  verwendet werden kann.
In der Aufrufprozedur von ABAQUS werden daher Optionen zur Verfügung gestellt, mit denen die Konvertierung der o.g. Dateien in für ABAQUS/Standard bzw. ABAQUS/Post lesbarer Form durchgeführt wird.

Zusätzlichen Optionen im Aufruf für ABAQUS sind:

bei interaktiven Aufrufen:

convert={restart|select|all}
[analysis|datacheck|continue|recover]
 

in Batchjobs, die über das Job Managementsystem abgewickelt werden:

[-s "{restart|select|all}"]
[-s "{analysis|datacheck|continue|recover}"]
 
Die meisten Optionen wurden im 3. Kapitel erklärt, hier deswegen nur noch die dazugekommenen:

 

 recover startet einen Restart-Lauf, der auf dem letztmöglichen gültigen Step und Inkrement aufsetzt. Dies ist dann wichtig, wenn das Restart-File aufgrund eines Systemfehlers nicht ordentlich abgeschlossen wurde
 convert legt fest, welche der o.g. Dateien konvertiert werden sollen. Falls die Option gleichzeitig mit dem analysis-Parameter gesetzt wird, findet die Konvertierung sofort nach Beendigung des eigentlichen ABAQUS/Explicit-Laufs statt
 all  entspricht beiden Parametern

 

 Weitere Informationen findet man im ABAQUS Analysis User's Manual.

7. ABAQUS/Design

ABAQUS/Design erlaubt im ABAQUS-Inputfile

  • Parameter zu definieren, also Eingabegrößen mit Namen zu versehen
  • Parameterstudien durchzuführen basierend auf Python.

Parametrisierung
Parameter oder Variable werden über die *PARAMETER Option definiert. Eine komplette Beschreibung findet man im ABAQUS Analysis User's Manual.

Ein mit Parameter versehenes Inputfile wird wie ein gewöhnliches Inputfile zur Ausführung gebracht:

abaqus job=id.inp

Anschließend wird eine Datei id.pes generiert, die der Eingabedatei entspricht, in der alle Parameter durch die aktuellen Werte ersetzt sind. Diese wird dann eingelesen und zur Ausführung gebracht.

Parameterstudien
Will man Parameterstudien durchführen, d.h. einen oder mehrere Parameter variieren lassen und für jeden Wert oder Wertekombination einen ABAQUS-Lauf durchführen, muß ein Script erzeugt werden,

  • das den Parameterraum definiert,
  • das die Parametervariation festlegt,
  • das für jeden Parameter oder jede Parameterkombination ein ABAQUS-Eingabefile erzeugt und ausführt
  • das die Ergebnisse aus den einzelnen Läufen sammelt und ausgibt.

Der Name des Script-Files ist von der Form study.psf, und die Parameterstudie wird durch

abaqus job=bla script=study

gestartet. Aus dem parametrisierten ABAQUS-Inputfile id.inp werden dann eine Reihe von Inputfiles mit den Namen id_aStudy_*.inp erzeugt. aStudy ist der Name der Parmaterstudie, der im Script-File vergeben wird. Der * steht für eine Numerierung, die je nach Art der Parameterkombination automatisch vergeben wird. Das Inputfile id.inp wird im Scriptfile referiert.

Aus dem Script-File study.psf wird ein Script-File study_X.psf erzeugt, das die einzelnen ABAQUS-Jobs ausführt. Für jeden Parameter bzw. jede Parameterkombination wird aus id_aStudy_*.inp eine Datei id_aStudy_*.pse erzeugt, die ausgeführt wird. Demzufolge gibt es u.U. eine Menge von Dateien als Ergebnis, also

id_aStudy_*.dat, id_aStudy_*.fil, id_aStudy_*.log, id_aStudy_*.msg, id_aStudy_*.sta und id_aStudy_*.res.

Eine Datei study.var enthält alle Parametervariationen, die berechnet werden. Es werden ebenfalls Dateien id_aStudy_*.pes und id_aStudy_*.pmg erzeugt. Das Ergebnis der Parameterstudie steht in einer Datei der Form study_nnn.psr. nnn ist eine Buchstaben-Zahlenkombination.

Man kann die Parameterstudie auch interaktiv steuern. Dies und weitere Möglichkeit findet man im User's Manual.

8. Dokumentation, Beispiele

Die ABAQUS Manuals liegen komplett als Online Dokumentation vor. Durch Aufruf von

abaqus doc

hat man Zugriff auf

ABAQUS Analysis User's Manual
ABAQUS/CAE User's Manual
ABAQUS Theory Manual
ABAQUS Verification Manual
ABAQUS Example Problems Manual
ABAQUS Benchmark Problems
ABAQUS Keywords Manual
ABAQUS Release Notes
Getting Started with ABAQUS
Getting Started with ABAQUS/Standard
Getting Started with ABAQUS/Explicit
u.a.m.

Die Beispiele aus den Example Manuals liegen alle auch als Input File vor. Zum Herunterladen verwendet man das Fetch-Modul von ABAQUS.

abaqus fetch job=Input-File

Der Name des Input-Files gehorcht einer Konvention, die dem Einführungskapitel der Example Manuals erklärt ist.