仿真学习 | Abaqus版本差异详解：哪版更适合你的仿真作业？

引言

在上一篇文章《仿真学习 | Fluent版本迭代一览及选择指南》中，我们深入探讨了Fluent的不同版本以及如何根据自身需求选择最合适的版本。今天，我们将把视线聚焦于Abaqus——另一款在工程仿真领域中备受推崇的软件。

在有限元分析领域，Abaqus软件因其强大的功能和广泛的应用而备受推崇。自1978年首次发布以来，Abaqus经历了多个重要版本的更新。在本文中，我们将详细分析这些重要版本的功能特点及适用场景，为你提供一份科学的版本选择指南。

01 Abaqus各版本迭代差异

Abaqus 6.14版本特点

1. 用户界面

ABAQUS/CAE是完整的ABAQUS 运行环境，为生成 ABAQUS 模型、交互式的提交作业、监控和评估 ABAQUS 运行结果提供了一个一致的、风格简单的界面。

窗口组件功能详解：

菜单栏：显示所有可用的菜单，用户可以通过菜单栏调用相对应的功能；
工具栏：为用户提供菜单栏中的一些快捷方式；
环境栏：用于各功能模块的切换，不同模块会有不同的工具区；
模型树：包含了该分析项目的所有模型和分析任务，可实现菜单栏中的大多数功能。

2. 功能特点

接触和约束方面：

Abaqus/Standard 有边-边接触用于壳/体单元，使用惩罚接触改善了能量计算；
Abaqus/Explicit 妥善处理壳接口处的壳偏移，并行热关系域。

材料方面：

有适用于焊料合金的三款蠕变模型、综合 Czone 复合冲击求解、适用于牵引 - 分离弹性的不同张 / 压响应、支持不可压缩行为的 UMAT 杂交元等。

3. 并行的稀疏矩阵求解器

ABAQUS/Standard 提供并行的稀疏矩阵求解器，对于各种大规模计算问题，该求解器都能十分可靠地快速求解。

解决需求：

大规模并行计算技术，用于模拟与仿真大型工程系统。同时，还支持性能提高、建模简化、适用性提高，以及材料整合、元素操作等。

Aabqus 2016版本特点

1. 新增Fe-safe分析软件

一种高性能的高级疲劳分析工具。

2. 新增Tosca优化软件

与求解器无关的非线性拓扑和形状优化工具。

3. 新增Isight

参数优化和流程自动化引擎。

解决需求：

Abaqus软件安装包首次同时包含了完整的软件间综合通信平台。这几个整合的附加模块，使其功能更加全面，综合性提高，适合多种工程应用。

Abaqus 2022 版本特点

1. 作业可视化

集成了建模、分析、作业管理和结果可视化；
支持在定义复合铺层时使用分析字段来指定各个层的厚度；
支持从ODB文件中移除所选数据，显著减小文件大小；
支持小位移通用接触（small-sliding general contact）在Abaqus/Standard中的使用。

2. 结构力学功能

Abaqus/Standard中提供了纤维增强复合材料的LaRC05损伤启动条件；
Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit提供了适用于延展性金属的Hosford-Coulomb损伤启动条件；
Abaqus/Standard中添加了Valanis-Landel超弹性材料模型用于分析橡胶类材料。

3. 分析技术

扩展的有限元方法（XFEM）添加了支持具有温度自由度的程序；
周期性对称分析技术可以在Abaqus/Explicit中用来缩短仿真时间和减少内存要求；
Abaqus/Standard中现在允许在一个作业中运行多个非线性载荷实例。

4. 接触和约束

Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit中的部分功能解决了之前版本的稳定性、精准性和易用性问题，并引入了新的方法以提升仿真性能。

5. 线性动力学

模态分析中增加了Connector单元的输出，提高了响应谱分析性能，并加强了随机响应分析。

6. 线性方程及迭代求解器

使用AWS解决大规模的特征问题，并实现AWS特征求解器的GPU加速和迭代求解器的功能增强。

7. 子结构

对子结构数据库功能进行了重大的重新设计；
使用直接稳态动力学分析和子结构生成分析的组合定义基于频率的子结构。

8. Abaqus/Explicit的技术和性能增强

主要涉及Co-simulation和Hybrid Message Parallelism (HMP)并行功能增强。

Abaqus 2024 版本特点

1. Python 3.10 升级

Abaqus 2024 将其 Python 接口更新至 Python 3.10

    解决需求：

  这一变化不仅与开源社区的最新标准保持一致，还提供了更安全和高效的脚本编程环境。用户可以利用新的升级脚本工具轻松将旧版 Python 2 代码迁移到新版本。

    注：现有插件可能需要调整以适应新的 Python 环境。

2. 可视化渲染样式

增强了对连续粒子元素的可视化支持，用户可以选择线框、隐藏、填充和阴影等多种渲染样式。

解决需求：

这一功能改善了数据展示效果，使得用户在分析结果时能够更清晰地识别元素特征。

3. 步骤相关的一般接触

允许在任何分析步骤中定义一般接触。

4. 接触质量缩放

允许用户通过调整接触表面的质量来优化模拟过程，从而减少所需的增量。

5. 新增功能

分析功能：

导入分析中的关系约束生成
伴随敏感性分析用于尺寸优化
对锂离子电池老化和退化过程的建模

新增均匀化模型：

更好地模拟复合材料在固化过程中的行为，提升了对材料特性的捕捉能力。

6. 性能升级

求解器性能提升，提高了处理大规模模型（如超过1600万节点）的能力。
新输出变量引入，如局部法向刚度、复数表面法向运动等
线性化接触能力优化，通过激活线性化接触设计，能够更快速地解决小滑动、无摩擦条件下的接触问题，从而加快特定类别接触问题的求解速度。

02 实际应用影响

03 选择指南

Abaqus 6.14 经过多年的实践检验和优化，功能稳定可靠，在众多传统工程领域应用广泛，其强大的非线性分析功能得到了高端用户群的认可。相关的学习资料和技术支持较为丰富，便于初学者获取、学习和参考。但与最新版本相比，在一些新功能和技术的应用上可能相对滞后，例如对一些新兴的材料模型和复杂的耦合分析功能的支持可能不够完善。

Abaqus 2024作为最新版本，在功能、性能和用户体验方面进行了进一步的优化和创新，引入了新的分析方法、材料模型或求解技术，能够满足不断发展的工程需求。但是，由于版本较新，可能会与一些现有的自定义子程序或第三方插件存在兼容性问题，需要进行相应的调整和适配，有一定的经验门槛。

因此，如果您不是追求最新功能来解决复杂工程问题的专业人士和科研人员，但是也对新技术和性能有一定的需求，综合下来，选择Abaqus 2022是一个不错的选择。

04 结语

Abaqus作为工程仿真领域的重要工具，其不同版本之间的差异体现在多个方面：从计算模块的增强到新材料的支持，从图形界面的优化到并行计算的提升，综合来看，随着模块和功能的增加，Abaqus的版本间差异对于学习、科研和工作有着直接的影响，平衡个人的需求侧重选择合适的版本能够显著提高仿真效率和精度。