Abaqus應(yīng)用之常見問題處理 (二)

說(shuō)明:本次內(nèi)容參考曹金鳳、 石亦平老師所著的《ABAQUS有限元分析常見問題解答》 ;

1、 常見問題1 :ABAQUS/Standard與ABAQUS/Explicit的比較

Abaqus應(yīng)用之常見問題處理 (二)的圖1

2、 常 見 問 題 2 : 場(chǎng) 變 量 輸 出( field ) 和 歷 程 輸 出(history )

(1) 場(chǎng)變量輸出:

在通常情況下, 后處理模塊采用變形形狀 、 等直線或矢量圖來(lái)看實(shí)時(shí)輸出結(jié)果, 由ABAQUS生成的實(shí)時(shí)輸出結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)文件都很大, 因此可以通過(guò)輸出要求來(lái)限制結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)的大小。

(2) 歷程輸出:

ABAQYUS對(duì)模型中指定點(diǎn)產(chǎn)生歷程輸出數(shù)據(jù) 。 在大多數(shù)情況下可以使用后處理模塊在XY坐標(biāo)系中查看歷史輸出結(jié)果 。 結(jié)果的輸出頻率依賴于如何使用計(jì)算生成的各種數(shù)據(jù), 輸出頻率可以很高。 可以建立歷史輸出要求,通過(guò)該要求限制歷史輸出頻率。在建立歷史輸出要求時(shí)可以指定某一個(gè)獨(dú)立的變量寫入輸出結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)。

3、 常 見 問 題 3 :分 析 步(time increment )

在Abaqus步進(jìn)設(shè)置中,有四個(gè)關(guān)鍵參數(shù):最大增量數(shù)、初始增量、最小增量和最大增量。

要理解這個(gè)問題,首先必須掌握Abaqus的計(jì)算過(guò)程和收斂難題。Abaqus首先使用初始增量值進(jìn)行迭代計(jì)算。如果結(jié)果收斂,軟件將使用相同的增量值進(jìn)入下一步。如果結(jié)果沒有收斂,Abaqus會(huì)自動(dòng)減少時(shí)間增量并重試,直到收斂后才進(jìn)入下一步。

但是,如果時(shí)間增量減少到最小增量值,結(jié)果仍不收斂,

Abaqus將終止計(jì)算。因此,最大和最小增量值設(shè)定了收斂過(guò)程中時(shí)間增量的上下限。同時(shí),分析的總時(shí)間等于(時(shí)間增量×增量次數(shù))之和。當(dāng)時(shí)間增量很小時(shí),所需的增量數(shù)會(huì)增加,導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間延長(zhǎng)。因此,最大增量數(shù)一般應(yīng)設(shè)置為一個(gè)相對(duì)較大的值。最小增量值不應(yīng)設(shè)置得太小,原因有二:

(1)增量次數(shù)會(huì)增加,從而導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間增加;

(2)Abaqus的計(jì)算精度約為10^(-5),當(dāng)時(shí)間增量小于此值時(shí),結(jié)果將變得毫無(wú)意義。

有限元分析的收斂性與最小空間元素尺寸/時(shí)間增量的比率有關(guān)。如果將最小增量設(shè)為10^(-5)仍不能達(dá)到收斂,那么減小空間元素尺寸(即細(xì)化網(wǎng)格)可能會(huì)有所幫助。當(dāng)然,還有其他方法可以改善收斂性。如果其他方法都不奏效,這可能表明模型本身存在問題,在這種情況下,可能需要切換到顯式分析。

總之,最大增量應(yīng)設(shè)置為一個(gè)合理的大值。初始增量可以適度減少(例如減少兩到三個(gè)數(shù)量級(jí))。最小增量(通常約為10^(-5))不應(yīng)修改,最大增量值影響不大,一般不需要調(diào)整。

4、 常 見 問 題 4 : 質(zhì) 量 縮 放(Mass Scaling )

●在ABAQUS中,質(zhì)量縮放(Mass Scaling)是用于提高計(jì)算效率的一種技術(shù)。它通過(guò)在數(shù)值模擬中人為地增加模型的質(zhì)量,從而使得時(shí)間步長(zhǎng)增大,以加快顯式分析的計(jì)算過(guò)程。質(zhì)量縮放通常用于顯式動(dòng)力學(xué)分析(Explicit Dynamics),因?yàn)樵陲@式分析中,

時(shí)間步長(zhǎng)與模型中的最小特征尺寸和最高聲速成反比,因此較小的時(shí)間步長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

●質(zhì)量縮放的基本原理是通過(guò)增加質(zhì)量來(lái)提高臨界時(shí)間步長(zhǎng),從而加快計(jì)算速度。ABAQUS提供了兩種質(zhì)量縮放方法:固定時(shí)間步長(zhǎng)的質(zhì)量縮放:在這個(gè)方法中,用戶指定一個(gè)期望的時(shí)間步長(zhǎng),ABAQUS會(huì)自動(dòng)調(diào)整模型中各元素的質(zhì)量,以實(shí)現(xiàn)這個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)。固定質(zhì)量的時(shí)間步長(zhǎng)調(diào)整:在這個(gè)方法中,質(zhì)量縮放在分析的初始階段被激活,之后程序會(huì)根據(jù)質(zhì)量縮放的需求逐步調(diào)整時(shí)間步長(zhǎng)。

●質(zhì)量縮放的注意事項(xiàng):物理準(zhǔn)確性:過(guò)度的質(zhì)量縮放可能會(huì)導(dǎo)致不真實(shí)的模擬結(jié)果,因?yàn)樗淖兞四P偷馁|(zhì)量分布,從而可能影響動(dòng)態(tài)響應(yīng)。質(zhì)量縮放因子:

ABAQUS允許用戶手動(dòng)設(shè)置質(zhì)量縮放因子,但通常建議在必要時(shí)使用默認(rèn)的自動(dòng)質(zhì)量縮放功能。

●實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景:沖擊分析、動(dòng)態(tài)屈曲分析。

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