準靜態分析
關注創建者：仿真彭于晏 創建時間：2019-04-19
準靜態分析的視頻教程
【ABAQUS】隱式與顯式分析（落錘試驗、準靜態分析）
【ABAQUS】隱式與顯式分析（落錘試驗、準靜態分析） ? ? ? ?本課程是本人即將推出的?“ABAQUS 結構工程分析專題教程”?中的其中一個收費專題。（歡迎點擊“試看”，貨比三家，本課程性價比絕對高） 【課程概要】 ? ? ? ?較為簡潔清晰地厘清ABAQUS中隱式求解法（指隱式靜力學）與顯式求解法的基本原理和區別，并介紹了與之相關的準靜態分析方法。
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基于abaqus和Isight的結構力學性能準靜態分析和多目標優化
視頻是一系列的建模技術和分析。 第一章：設計的結構為帶狀簧片，它用于太陽能帆板連接，在純彎曲時表現為大變形小應變，包括簧片的靜態分析和準靜態分析技術。 第二章：涉及到基于Isight的簧片多目標優化和Isight與abaqus的聯合計算。 第三章：解決了Isight和abaqus聯合仿真時計算結果一直不變的問題，給大家示范了錯誤和怎樣糾正錯誤。
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準靜態分析的實例教程
準靜態分析、動態分析和瞬態分析是工程領域中常用的三種分析方法，它們在研究物體受力響應時有不同的應用場景。
1. 準靜態分析
準靜態分析是一種在結構工程領域常用的數值仿真方法，主要用于分析結構在靜態或者準靜態加載條件下的行為。
準靜態分析是一種動態分析的特例，它考慮了時間，但是假設系統的響應相對緩慢，可以在一定時間范圍內近似為靜態問題。結構響應是相對較慢加載下的位移和應力分布。
在準靜態分析中，我們假設加載作用在結構上的時間相對較長，因此結構的響應可以近似為靜態狀態。這意味著在分析過程中，我們不考慮加載的瞬時效應和動態響應，而只關注結構在加載下的靜態變形和應力分布。
準靜態分析的基本概念包括：
1）靜態平衡：
在準靜態分析中，結構被認為處于靜態平衡狀態。這意味著所有受力和受力點的力矩都平衡，從而結構不會運動或旋轉。在這種情況下，結構內部的應力和變形可以通過解靜力學方程得到。
2）加載時間相對較長：
準靜態分析假設結構在加載下的響應相對緩慢，即加載時間相對較長。這種假設使得我們可以忽略瞬時加載引起的慣性效應和動態效應，集中精力分析結構在穩定加載條件下的響應。
3）不考慮加速度效應：
與動態分析不同，準靜態分析不考慮結構加速度和相關效應。這樣簡化的假設使得分析問題的復雜度大大降低，適用于很多實際工程問題。
4）時間因素的忽略：
在準靜態分析中，時間被認為是一個常數，不是一個變量。這就意味著分析是基于結構的幾何和材料屬性，而不是隨時間變化的。這樣，我們可以將時間因素從分析中剝離出來，使得問題更容易處理。
5）適用范圍：
準靜態分析通常適用于那些加載速度相對較慢，可以近似為靜態的結構問題。例如，建筑物的靜力分析、一般機械零部件的穩定性分析等都可以使用準靜態分析方法。
2.
展開 1、準靜態過程：
準靜態過程是這樣的過程，在過程中任意時刻，系統都無限地接近平衡態，因而任何時刻系統的狀態都可以當平衡態處理。也就是說，準靜態過程是由一系列依次接替的平衡態所組成的過程。這個概念起源于熱力學。這是一個理想的過程，實際上是辦不到的。
2、ABAQUS/Explicit準靜態分析：
在求解準靜態問題上，顯式求解方法已經證明是有價值的，另外ABAQUS/Explicit在求解某些類型的靜態問題方面比ABAQUS/Standard更容易。在求解復雜的接觸問題時，顯式過程相對于隱式過程的一個優勢是更加容易。此外，當模型很大時，顯式過程比隱式過程需要較少的系統資源。
將顯式動態過程應用于準靜態問題需要一些特殊的考慮。根據定義，由于一個靜態求解是一個長時間的求解過程，所以在其固有的時間尺度上分析模擬常常在計算上是不切合實際的，它將耗費大量的時間和計算資源。因此，為了獲得較經濟的解答，必須采取一些方式來加速問題的模擬。但是帶來的問題是隨著問題的加速，靜態平衡的狀態卷入了動態平衡的狀態，在這里慣性力成為更加起主導作用的。我們的目標是在保持慣性力產生不顯著影響的前提下，用最短的時間進行模擬。
3、分析方法：
用提高加載速率的方法來加快準靜態分析的速度是較簡單的一種方法，對于準確和高效的準靜態分析，要求施加的載荷盡可能的光滑。突然、急促的運動會產生應力波，它將導致振蕩或不準確的結果。以可能最光滑的方式施加載荷要求加速度從一個增量步到下一個增量步只能改變一個小量。如果加速度是光滑的，隨其變化的速度和位移也是光滑的。所以我們使用ABAQUS自帶的光滑幅值曲線（smooth step）定義加載位移。
展開 Dyna準靜態擠壓分析 ￥10
關鍵字
*MAT_RIGID
*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID
*DEFINE_CURVE_SMOOTH
*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE_ID
*CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE_ID
*CONTACT_TIED_SHELL_EDGE_TO_SURFACE_ID
光滑曲線加載
計算結果動畫
能量曲線
如何確定準靜態分析合理的計算時間？
先計算箱體模態，1階模態頻率為76.8Hz，對應的時間周期為0.013s，考慮到加載到150mm停止后的時間，取0.015s作為1倍周期時間。
分別取1倍，10倍，50倍周期時間作為計算時間，結果如下圖：
藍色曲線為擠壓力曲線，紅色曲線為剛性墻反力曲線。
對比3種計算時間下的擠壓力曲線：
對于準靜態分析，10倍周期以上的計算時間能得到相對準確的結果。1倍周期的計算時間得到的結果帶有明顯的動態效應。
附件為K文件：
展開 準靜態分析或某些動態分析中，少數尺寸較小的單元控制穩態時間增量，為提高計算效率，經常采用質量縮放的方法。
顯示動態過程常用于解決以下兩類問題：瞬時動態響應計算和含復雜非線性效應（最常見的是復雜的接觸條件）的準靜態模擬。由于求解動態方程時采用了顯示中心差分法，平衡方程中離散的質量矩陣對計算效率和精度都起到了關鍵性的影響。如果恰當地運用質量縮放方法，可以在保證計算精度的情況下，大大提高計算效率。然而，最適合于準靜態模擬的質量縮放技術與動態分析中必須采用的質量縮放方法存在很大差異。
1、準靜態分析
對于應變率無關材料的準靜態分析，自然時間并不重要。為節省計算時間，有效的辦法是有兩種：減少分析的時間步長或人為地增加模型的質量（質量縮放）。對于率無關材料，這兩種方法產生的效果相同；但如果模型中含有率相關材料，首選質量縮放方法，因為該方法保留了自然時間。
準靜態分析的質量縮放方法通常用于整個模型上執行。然而，當模型各部分的剛度和質量不同時，常選中模型的某部分進行質量縮放或對每部分分別進行縮放。任何情況下，都沒有必要減小模型質量的實際值，并且隨意地增加質量通常都會影響到計算精度。對于大多數準靜態問題，一定程度的質量縮放可以增加ABAQUS/Explicit時間增量，從而減小計算時間。然而，必須保證質量的改變和隨之增加的慣性力對計算結果沒有顯著影響。
2、動態分析
動態分析中，自然時間度量非常重要，為了獲得瞬態響應，必須精確地表示模型的實際質量和慣性。然而，許多復雜的動態模型包含了一些尺寸極小的單元，使顯示動態分析采用很小的時間增量。這些小尺寸單元通常是在生成復雜網格時形成的。通過在分析步起始時對這些控制單元的質量進行縮放，可以顯著地增加穩態時間增量，而對整個模型的動態行為的影響可以忽略不計。
展開 本文詳細介紹了 Abaqus/explicit 中的準靜態分析及其提高求解速度的方法。
我如何知道我的模擬是否是準靜態的？
準靜態問題是通常可以使用 Abaqus/Standard 解決的問題之一，但由于觸或材料的復雜性，可能難以收斂，從而導致大量迭代。具有挑戰性的非線性準靜態問題通常涉及：
接觸條件非常復雜，Abaqus/Standard 可能會因接觸問題而無法收斂；
非常大的變形可能導致嚴重的網格變形；
例如，通常在金屬成形分析中，我們面臨這樣的困難：用 Abaqus/Standard 來模擬這樣的問題確實很困難。
示例：模擬拉深過程中的撕裂
Abaqus/Explicit顯式準靜態分析問題
Abaqus/Explicit 對于高度非線性靜態（準靜態分析）問題的建模更加有效。對于涉及接觸和金屬成型等非常大變形的三維問題尤其如此。
應用 Abaqus/Explicit 模擬準靜態事件需要特別考慮。在自然時間段內對過程進行建模在計算上是不切實際的。從字面上看，需要數百萬次的時間增量。因此，我們在模擬中人為地提高加載過程的速度以獲得經濟的解決方案。
使用 Abaqus/Explicit 獲得經濟的準靜態分析解決方案的兩種方法是：
1、人為提高加載速率
我們可以通過提高加載率來人為地減少該過程的時間尺度。增加的加載速率會減少模擬的時間。將加載速率提高 f 倍，分析速度提高 f 倍。
2、采用質量縮放
它增加了穩定時間增量的大小，因此完成作業所需的增量更少。人為地將材料密度（質量縮放）增加 f*f 倍，可以將分析速度提高 f 倍。
在本文中，我們的重點是提高加載速率的方法。
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準靜態分析的最新內容
一套基于 MATLAB/Fortran 編寫的二維鍵基近場動力學（Bond-based Peridynamics）數值仿真代碼。程序采用經典的動態松弛算法（Dynamic Relaxation），將動力學方程轉化為解決準靜態問題的工具，模擬二維材料在單軸壓縮載荷下的響應及裂紋擴展過程。
準靜態模擬方案：利用動態松弛代碼，通過人為阻尼迭代，穩定求解準靜態單軸壓縮過程。
概述
玩具無人機需要在現場承受各種載荷（如有效載荷、推力等）時保持結構完整性。仿真有助于檢查設計是否存在任何結構限制。在本例中，我們將研究無人機葉片在壓力載荷下的結構完整性。
目標
觀察無人機葉片在壓力載荷下的變形和應力。
步驟
1. 打開 Ansys Workbench，創建一個"靜態結構分析"系統。
2. 定義材料屬性。從本示例提供的 .xml
由于這是準靜態分析，不應使用粘性沙漏控制選項。所有其他案例均使用默認的截面控制。
邊界條件
運動學邊界條件為：在軸線上對稱（位于 r=0 的節點，屬于節點集AXIS，被施加了 ur=0 的約束）以及關z=0 平面對稱（所有位于 z=0 的節點，屬于節點集 MIDDLE，被施加了 uz=0 的約束）。
一期一會 | 什么是顯式動力學？6個月前
準靜態結構分析
在某些動態結構分析中，如果系統中的慣性效應小到足以被忽略的程度，系統在整個過程中實際上始終處于平衡狀態。金屬成形就是上述情況的一個良好示例——其之所以是動態問題，原因在于材料屬性（尤其是塑性）與時間相關，但金屬的慣性不會影響其塑性變形。
什么是隱式動力學？
在討論顯式動力學時，很難不提及隱式動力學。
對于ABAQUS/Standard的準靜態分析中的自動時間增量（基于標準蠕變率積分技術），不允許在UMAT中控制。</span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">在每一次調用UMAT前，PNEWDT被設置為一個足夠大的值。
質量縮放系數8個月前
如何選擇合適的縮放方法** - **對于準靜態分析**（如金屬成形、緩慢加載）：這類問題對慣性效應不敏感。可以采用**全局質量縮放**，直接指定一個目標時間增量（`Scale to target time increment`）。 - **對于真正的動態分析**（
在后續的計算中，同樣采用 Abaqus Standard 求解器，用準靜態分析多個卡扣的復雜接觸問題， SimLab 劃分的網格具有明顯的優勢，由于整體網格質量顯著高于其它軟件，解決了之前計算不收斂的問題。
在后續的計算中，同樣采用 Abaqus Standard 求解器，用準靜態分析多個卡扣的復雜接觸問題， SimLab 劃分的網格具有明顯的優勢，由于整體網格質量顯著高于其它軟件，解決了之前計算不收斂的問題。
基LS-DYNA的超薄件拉延及回彈分析10個月前
</p><p>o 優點：</p><p>o 缺點：</p><p>? 適用場景</p><p>o 需要高精度的靜態或準靜態分析（如鈑金成形）。</p><p>o 復雜彎曲或剪切變形占主導的問題。
梁模擬 – 靜態結構分析11個月前
本項目對一根定制設計的工字梁進行靜態結構分析，該梁使用 SolidWorks Simulation 進行建模和仿真。該梁由普通碳鋼制成，承受中心點載荷。本研究評估了該梁在彎曲作用下的結構性能，并根據馮·米塞斯應力準則確定了其安全系數 (FOS)。
項目詳情：
軟件：SolidWorks 2024（模擬插件
