Abaqus模型分析技巧

2016-10-26 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1.什么是子結(jié)構(gòu)

子結(jié)構(gòu)也叫超單元,子結(jié)構(gòu)并不是abaqus里面的新東東,而是有限元里面的一個(gè)概念,所謂子結(jié)構(gòu)就是將一組單元組合為一個(gè)單元(稱為超單元),注意是一個(gè)單元,這個(gè)單元和你用的其他任何一種類型的單元一樣使用。

2.為什么要用子結(jié)構(gòu)

使用子結(jié)構(gòu)并不是為了好玩,凡是建過大型有限元模型的兄弟們都可能碰到過計(jì)算一個(gè)問題要花幾個(gè)小時(shí),一兩天甚至由于單元太多無法求解的情況,子結(jié)構(gòu)正是針對(duì) 這類問題的一種解決方法,所以子結(jié)構(gòu)肯定是對(duì)一個(gè)大型的有限元模型的,譬如在求解非線性問題的時(shí)候,因?yàn)閷?duì)于一個(gè)非線性問題,系統(tǒng)往往經(jīng)過多次迭代,每次這個(gè)系統(tǒng)的剛度矩陣都會(huì)被重新計(jì)算,而一般來說一個(gè)大型問題往往有很大一部分的變形是很小的,把這部分作為一個(gè)子結(jié)構(gòu),其剛度矩陣僅要計(jì)算一次,大大節(jié)約了計(jì)算時(shí)間。

3.那些情況可以使用子結(jié)構(gòu)

前面提到的非線性問題,包括了很小變形的或者線彈性部分可以使用子結(jié)構(gòu),特別是當(dāng)模型中有很多相同的部分時(shí),提到的最多的一個(gè)例子就是桌子的四條腿,四條腿作為子結(jié)構(gòu)(因?yàn)榛緯r(shí)彈性變形)可以包括了很多的實(shí)體單元,可以大大提高效率,再一個(gè)就是問題確實(shí)太大,只有采用子結(jié)構(gòu)將問題分成很多塊,計(jì)算出結(jié)果后再次采用子結(jié)構(gòu)分塊計(jì)算,一直到能對(duì)每塊單獨(dú)計(jì)算為止。

4.abaqus中子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及要注意的問題

子結(jié)構(gòu)是一組單元的集合,但是在子結(jié)構(gòu)中僅僅只有你指定的那些節(jié)點(diǎn)的自由度會(huì)保留子結(jié)構(gòu)。

5.在abaqus中子結(jié)構(gòu)的用法

一般包括如下部分,首先你要利用substructure generate和retained nodal dofs定義一個(gè)子結(jié)構(gòu),然后你可以定義子結(jié)構(gòu)的內(nèi)部荷載,邊界條件一旦你已經(jīng)定義了子結(jié)構(gòu)以后你就可以象利用一般的單元一樣使用子結(jié)構(gòu)了,譬如輸出請(qǐng)求等等。因?yàn)閮?nèi)容太多只能另外的文章再述了,大家也可以直接看看手冊(cè),要注意的是,abaqus cae是不支持子結(jié)構(gòu)的。

如何在不同的分析步改變材料的參數(shù)

1.最強(qiáng)大的當(dāng)然是采用umat的方式,不過需要有深厚的有限元基礎(chǔ),一般人不推薦使用

2.采用場(chǎng)變量,不過功能相對(duì)簡單

3.采用abaqus的import命令將前面分析的結(jié)果傳遞到新的分析之中

這里介紹下第二種方法

*什么是場(chǎng)變量

所謂場(chǎng)變量,我的理解就是一個(gè)環(huán)境變量,它建立了一個(gè)與材料參數(shù)之間的中介,雖然不能直接指定材料參數(shù)在不同的分析步具有不同的值,但是通過場(chǎng)變量,間接的達(dá)到了目的。

*怎樣使用場(chǎng)變量

其實(shí)場(chǎng)變量用的較多的實(shí)在熱力學(xué)和流體力學(xué)的分析種,這里介紹的僅僅是在固體力學(xué)中的用法

1.定義場(chǎng)變量

*你可以在initial中指定場(chǎng)變量的值,格式如下

initial conditions,type=field,variable=n(場(chǎng)變量的編號(hào))

Set-1(你定義的結(jié)點(diǎn)集),1.0(場(chǎng)變量的值)

場(chǎng)變量是通過編號(hào)來識(shí)別的,一次只能定義一個(gè)場(chǎng)變量

*你也可以直接在分析步中指定場(chǎng)變量的值,格式如下

*field, variable=1

Set-1,1

當(dāng)然也可以同時(shí)使用initial和field,當(dāng)你指定的場(chǎng)變量改變時(shí),默認(rèn)材料的參數(shù)是

在增量步間線性變化的。

2.建立材料參數(shù)和場(chǎng)變量之間的聯(lián)系

如果你用cae,在prop模塊里面的材料參數(shù)一般都有Number of field variables,

場(chǎng)變量都是從1開始的,你也可以選擇多個(gè)場(chǎng)變量。填入場(chǎng)變量的值和材料參數(shù)間的關(guān)系,譬如楊是模量泊松比field1

200.E9, 0.3, 1.

180.E9, 0.3, 2.

如果你用的是命令格式,則在inp文件里面鍵入:

*ELASTIC, DEPENDENCIES=1

200.E9, 0.3, , 1.

180.E9, 0.3, , 2.

第四個(gè)參數(shù)表示場(chǎng)變量的值

3.注意

場(chǎng)變量在不同分析步中的值有你在不同的分析步中指定,如果沒有指定,材料參數(shù)默認(rèn)為是場(chǎng)變量1的值,例如

*STEP,name=step1

*STATIC......

*FIELD, VARIABLE=1

NALL, 1.

*END STEP

*STEP,name=step2

*STATIC......

*FIELD, VARIABLE=1

NALL, 2.

*END STEP

cae步支持場(chǎng)變量,所以你必須自己更改inp文件,

4.技巧

如果材料的參數(shù)變化比較復(fù)雜,一般是利用副職曲線來定義場(chǎng)變量值的變化,

*FIELD, VARIABLE=1,amplitude=???

對(duì)幅值曲線步清楚的自己可以看手冊(cè)

*模型的重啟動(dòng)分析-restart

按理說restart不應(yīng)該算是一個(gè)分析的技巧,而是一個(gè)常識(shí),不過呢可能有很多朋友沒有建過大型模型導(dǎo)致restart也用的較少,所以也介紹下

1.什么是restart

你的job可能包含多個(gè)step,可是如果你的模型很大,可能會(huì)有這樣一種情況,當(dāng)你花了幾天幾夜,終于分析好的時(shí)候,你發(fā)現(xiàn)the first step的邊界條件設(shè)置的有問題,這對(duì)于你真是晴天霹靂,于是你只好重新來過,可是低二天你發(fā)現(xiàn)你的電腦restart,這時(shí)的你可能只能問上帝了,how can i do?

*restart,就是將一個(gè)復(fù)雜的模型分析過程分成很多的階段,甚至是一個(gè)increatment step

一個(gè)階段,你可以對(duì)每個(gè)階段的結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn),然后進(jìn)入下一個(gè)階段進(jìn)行分析。

2.重啟動(dòng)需要那些文件

對(duì)于standard來說,.res,.mdl,.stt,.prt,.odb,這些文件是用于重啟動(dòng)的,explict是.abq,.stt,.prt,.odb.

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