ABAQUS中的能量平衡

    ABAQUS中的能量名目非常豐富,有內能、動能、應變能、外部力做的功、阻尼耗能、塑性耗能、損傷耗能、時間相關量耗能、周邊媒介耗能。。。這些能之間的關系如何,是如何保持能量守恒?


    1).能力守恒依然遵守的是熱力學第一定律

    2).各關系如下:

      Eu+Ek+Ef-Ew-Eqb=constant

式中:Eu內能;

      Ek動能;

      Ef:模型接觸摩擦耗能;

      Ew:外部荷載作功;

      Eqb為周邊媒介阻尼耗能;

    3). Ew=E_面力+E_體力

       Eu=Ei+Ev=Es+Ep+Ec+Ev

       Ev阻尼耗能,包括粘滯阻尼,材料阻尼。

       Ei剩下的內能,包括彈性應變能Es,塑性能Ep以及時間相關量耗能Ec(例如蠕變等)

       Es=Ee+Ed;彈性應變能又包含了損傷耗能Ed和可恢復能Ee。

   4). 常規工程能量耗能分布:

   一是彈性應變能和動能;二是塑性耗能;三是阻尼耗能;

最后以幾張能量圖作為范圖,該圖表達的是一核心筒受到ELCENTRO波時的動力時程反應分析。

[ABAQUS] <wbr alt='ABAQUS中的能量平衡的圖1' referrerpolicy='origin-when-cross-origin' /> <wbr>能量平衡

能量圖:動能:ALLWK(external work for whole model)

        內能:ALLIE(internal energy for whole model)

        外部荷載功:ALLKE(Kinetic energy for whole model)





[ABAQUS] <wbr alt='ABAQUS中的能量平衡的圖2' referrerpolicy='origin-when-cross-origin' /> <wbr>能量平衡

內能、應變能、塑性耗能

內能:ALLIE(internal energy for whole model)

應變能:ALLPD(Platic dissipation for whole model)

塑性耗能:ALLSE(strain energy for whole model)





[ABAQUS] <wbr alt='ABAQUS中的能量平衡的圖3' referrerpolicy='origin-when-cross-origin' /> <wbr>能量平衡
損傷耗能、應變能


順上耗能:ALLDMD(damage dissipation energy for whole model)

應變能:ALLPD(Platic dissipation for whole model)


 


關于本文網友的疑問:

   根據莊茁老師《基于ABAQUS分析的有限元分析和應用》書中(9.6.1節)表述:整體模型的能量平衡可以寫為:

   ALLIE+ALLVD+ALLFD+ALLKE-ALLWK=ETOTAL=constant (公式1)

即,內能+粘性耗散能+摩擦耗散能+動能-外力功=常量


   ALLIE=ALLSE+ALLPD+ALLCD+ALLAE (公式2) 

即,內能=存儲的應變能+非彈性耗散能+粘彈性耗散能(或者蠕變耗散能)+偽應變能

問題是:
1、ABAQUS中ALLWK指的是外荷載所做的功,我認為它應該等于其它能量項之和,比如說公式1中,外力功=內能+粘性耗散能+摩擦耗散能+動能,這樣的話,ETOTAL應該是在0附近變化(<1%);如果我的理解有誤,不知ETOTAL的物理含義是什么?
2、我分析的是結構在地震波作用下的反應,通過查看資料發現,能量方程有兩種,即相對能量方程和絕對能量方程,相對能量方程是動力方程兩邊對“相對位移”積分得到的,絕對能量方程式動力方程兩邊對“絕對位移”積分得到的,我在ABAQUS幫助文件中沒有找到這些能量項計算的公式說明,請問這些能量項的計算公式在哪本資料上能夠查的到?還想再問下,如果求地震波輸入結構中的能量,是否就是外力功ALLWK這項呢?
3、根據您博客中的內容,內能=彈性應變能(Es)+塑性能(Ep)+阻尼耗能(Ev)+蠕變耗能(Ec),而彈性應變能(Es)=損傷耗能(Ed)+可恢復能(Ee),這里的損傷耗能Ed是ABAQUS中變量ALLDMD(Damage dissipation  energy)嗎?它代表什么意思呢?
比對公式2,如果ALLSE指的是可恢復的彈性應變能,那么是否公式2中少了一項損傷耗能(Es),不知該怎么理解?

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