基于Hypermesh和Abaqus的子模型分析
子模型（Submodel）分析技術，可以在全局模型（Globalmodel）分析結果的基礎上，使用細化網格對模型的局部作進一步分析，從而以較小的計算代價得到更精確的結果。
子結構（Substructure）分析技術。在Abaqus中還可以使用子結構分析技術，它在名稱上與子模型很相似，但含義卻完全不同，從某種意義上來說，二者代表的是相反的過程。子模型是在全局模型的基礎上，對局部進行網格細化，作進一步分析；子結構是將模型的局部作為一個整體來處理，縮聚其內部自由度，只保留與外部有連接關系的自由度，從而減小剛度矩陣和質量矩陣的規模和計算量。子結構往往用于具有相同特征和性質的重復性局部結構。
1.子模型分析的幾個基本概念
1）子模型邊界（Submodel boundary）。子模型是從全局模型上切下來的一部分，子模型邊界是指將子模型從全局模型切下來的分割面。
2）驅動變量（Driven variable）。一般是位移。全局模型在子模型上的位移結果，被作為邊界條件來引入子模型。如果全局模型和子模型在子模型邊界上的節點分布不同，Abaqus會對全局模型在此處的位移結果進行插值處理。
3）原來作用在全局模型上的邊界條件、載荷、接觸和約束，如果是位于子模型區域之內的，則在子模型中要保持不變；如果位于子模型區域之外，則在子模型中不再出現。
4）一種容易產生的想法是：能不能去掉所有邊界條件、載荷、接觸和約束，而把整個子模型的所有邊界都定義為子模型邊界，直接讀入全局模型在相應部位的位移結果？這種做法的問題在于，全局模型的網格較粗糙，其位移結果并不能精確地代替子模型中的邊界條件、載荷、接觸和約束。因此，子模型邊界不能隨意設定。
5）全局模型在子模型邊界上的位移結果是否準確，會在很大程度上影響子模型分析結果精度。因此要保證全局模型在子模型邊界上有足夠細化的網格，另外還要盡量選擇位移變化不劇烈的位置作為子模型邊界。
2.子模型分析簡單實例
1）支架幾何模型及其網格劃分
注1：單個零件劃分網格時，為了劃分方便，可能在Hypermesh中創建了多個Component組件以放置零件分割后不同部位的網格。在輸出inp文件之前，使用Hypermesh的Organize功能將網格放在同一個Component中。
注2：Component的名稱不能出現數字，否則導入到Abaqus中將可能出現沒有網格信息的情況。
2）子模型屬性設置和子模型邊界條件設置
子模型屬性設置中需輸入全局模型的結果文件名。需要讀入的全局模型結果文件包括.odb文件（或.fil文件）和.prt文件，這些文件都應該在該計算模型所對應的工作路徑下。
上述子模型邊界條件設置的含義為：子模型邊界上的驅動變量為位移U1、U2和U3，讀入全局模型中第一個分析步的位移結果。對于同一個分析步，全局模型和子模型的增量步長可以不一樣，Abaqus會自動對其進行插值處理（對于大變形分析也沒有問題）。
建立第一個子模型時仍然使用全局模型在此部位原有的網格，將子模型的分析結果和全局模型的分析結果相比較，如果二者幾乎完全相同，就可以初步驗證子模型的各項參數是正確的。
然后再對子模型進行網格細化，得到更精確的分析結果。
子模型分析包括以下幾個基本步驟。
（1）完成對全局模型的分析，并保存子模型邊界附近的分析結果；
（2）創建子模型，定義子模型邊界；
（3）設置各個分析步中的驅動變量；
（4）設置子模型的邊界條件、載荷、接觸和約束；
（5）提交對子模型的分析，檢查分析結果。
3）支架靜力分析載荷和邊界條件
4）支架等效應力云圖和變形云圖
全局模型等效應力云圖
全局模型變形云圖
子模型等效應力云圖（原有全局模型網格）
子模型變形云圖（原有全局模型網格）
子模型等效應力云圖（細化網格）
子模型變形云圖（細化網格）
文章來源：DeepFEA公眾號
工程師必備
- 項目客服
- 培訓客服
- 平臺客服
TOP
