隱式轉(zhuǎn)顯式
關(guān)注創(chuàng)建者：君成序 創(chuàng)建時(shí)間：2019-04-21
隱式轉(zhuǎn)顯式的視頻教程
隱式轉(zhuǎn)顯式的實(shí)例教程
我們?cè)谧?em>顯式動(dòng)態(tài)分析時(shí)經(jīng)常會(huì)碰到模型中需要考慮螺栓預(yù)緊力，重力場(chǎng)，過(guò)盈配合，預(yù)應(yīng)力等的情況，此時(shí)我們便需要用到abaqus隱式轉(zhuǎn)顯式的方法。
通過(guò)一個(gè)預(yù)緊力的小例子（隱式加載9000N預(yù)緊力，顯式工況為空載）來(lái)加以說(shuō)明。
計(jì)算結(jié)果
通過(guò)調(diào)整接觸算法，得到誤差更小的接觸力。(方法2預(yù)緊力誤差為0.22)
電池包結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)的預(yù)應(yīng)力載荷如壓板預(yù)壓力，綁帶式模組綁帶的預(yù)張力，緩沖墊的預(yù)壓縮（過(guò)盈配合裝配）及螺栓預(yù)緊力等。
在仿真分析中如果不考慮預(yù)應(yīng)力的影響，得到的結(jié)果往往是偏保守的，甚至?xí)玫藉e(cuò)誤的結(jié)果和結(jié)論。
如何考慮帶預(yù)應(yīng)力的機(jī)械沖擊分析
在有限元分析中，預(yù)應(yīng)力的加載一般都是靜態(tài)分析模擬，而機(jī)械沖擊是一個(gè)動(dòng)態(tài)分析，我們需要在預(yù)應(yīng)力分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行一個(gè)動(dòng)態(tài)分析，這樣便能實(shí)現(xiàn)帶預(yù)應(yīng)力的機(jī)械沖擊分析。
不同的仿真軟件隱式轉(zhuǎn)顯式的方法各不相同，但基本思路是一樣的。即先進(jìn)行預(yù)應(yīng)力工況分析，再通過(guò)重啟動(dòng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力工況結(jié)果的傳遞。
Abaqus實(shí)現(xiàn)隱式轉(zhuǎn)顯式的方法
先用Abaqus standard進(jìn)行預(yù)應(yīng)力工況分析，并設(shè)置重啟動(dòng)；再通過(guò)重啟動(dòng)及關(guān)鍵字*import來(lái)完成Abaqus standard到Abaqus explicit的轉(zhuǎn)換。
Dyna實(shí)現(xiàn)隱式轉(zhuǎn)顯式的方法
Dyna中實(shí)現(xiàn)隱式轉(zhuǎn)顯式的方法很多，有dynain文件法，隱式轉(zhuǎn)顯式法，臨界阻尼法，動(dòng)力松弛法，準(zhǔn)靜態(tài)加載預(yù)應(yīng)力的方法等。考慮到各種方法的局限性和便捷性，建議使用動(dòng)力松弛法。
Dyna動(dòng)力松弛
在LS-DYNA中的動(dòng)力松弛是顯式求解器對(duì)線性和非線性的靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)問(wèn)題進(jìn)行近似求解，其原理是通過(guò)增加阻尼使系統(tǒng)的動(dòng)能降低為零，求解得到問(wèn)題的近似解。
動(dòng)力松弛關(guān)鍵設(shè)置如下：
DRTOL收斂容差，默認(rèn)為0.001。理論上只要收斂容差設(shè)置足夠小，就可以使動(dòng)力松弛結(jié)果與靜態(tài)分析的結(jié)果一致。但是收斂容差太小會(huì)造成動(dòng)力松弛求解過(guò)程耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)甚至不收斂，所以在保證收斂的情況下適當(dāng)調(diào)小收斂容差即可。
IDRFLG設(shè)為1調(diào)用動(dòng)力松弛。
SIDR項(xiàng)取值不同，其意義也不同。默認(rèn)為0，僅進(jìn)行瞬態(tài)分析。設(shè)為1，僅進(jìn)行動(dòng)力松弛分析；設(shè)為2，先進(jìn)行動(dòng)力松弛分析，然后接力瞬態(tài)分析。
展開(kāi) 通過(guò)本案例，您將掌握以下內(nèi)容：
沖擊動(dòng)力學(xué)中兩種求解預(yù)壓縮變形的計(jì)算方法（隱式轉(zhuǎn)顯式求解方法、動(dòng)力松弛轉(zhuǎn)顯式求解方法，求解、輸出控制卡片參數(shù)詳細(xì)設(shè)置，詳見(jiàn)k文件）
接觸卡片<*CONTACT_SURFACE_TO_SURFACE_INTERFERENCE>的用法及注意點(diǎn)說(shuō)明
兩種計(jì)算方法下有限元建模時(shí)的注意事項(xiàng)
計(jì)算結(jié)果的解釋及方法使用建議
計(jì)算模型及邊界條件示意圖(未施加其他載荷，顯式計(jì)算時(shí)長(zhǎng)設(shè)為5ms)：
1) 隱式轉(zhuǎn)顯式求解方法計(jì)算結(jié)果：
2) 動(dòng)力松弛轉(zhuǎn)顯式求解方法計(jì)算結(jié)果：
這是關(guān)于LS-DYNA的顯式與隱式計(jì)算地 ppt 講義。
顯式隱式.rar
隱式－顯式順序求解.rar
ABAQUS顯式（explicit）和隱式（standard）算法分別對(duì)應(yīng)著直接積分法中的中心差分法（顯式）和Newmark（隱式）法等。
比較兩種算法，顯式中心差分法非常適合研究波的傳播問(wèn)題，如碰撞、高速?zèng)_擊、爆炸等。顯式中心差分法的M與C矩陣是對(duì)角陣，如給定某些有限元節(jié)點(diǎn)以初始擾動(dòng)，在經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)后，和它相關(guān)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)入運(yùn)動(dòng)，即U中這些節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的分量成為非零量，此特點(diǎn)正好和波的傳播特點(diǎn)相一致。另一方面，研究波傳播的過(guò)程需要微小的時(shí)間步長(zhǎng)，這也正是中心差分法的特點(diǎn)。
而Newmark法更加適合于計(jì)算低頻占主導(dǎo)的動(dòng)力問(wèn)題，從計(jì)算精度考慮，允許采用較大的時(shí)間步長(zhǎng)以節(jié)省計(jì)算時(shí)間，同時(shí)較大的時(shí)間步長(zhǎng)還可以過(guò)濾掉高階不精確特征值對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響。隱式方法要轉(zhuǎn)置剛度矩陣，增量迭代，通過(guò)一系列線性逼近（Newton-Raphson）來(lái)求解。正因?yàn)?em>隱式算法要對(duì)剛度矩陣求逆，所以計(jì)算時(shí)要求整體剛度矩陣不能奇異，對(duì)于一些接觸高度非線性問(wèn)題，有時(shí)無(wú)法保證收斂。
下面分別介紹這兩種算法
abaqus 顯式與隱式的區(qū)別.pdf
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隱式轉(zhuǎn)顯式的最新內(nèi)容
Ansys vs Abaqus：隱式與顯式求解的終極博弈2個(gè)月前
在CAE領(lǐng)域，選擇Standard（隱式）還是Explicit（顯式）求解器，本質(zhì)上是在平衡“計(jì)算精度”與“時(shí)間尺度”。
1?? 隱式求解 (Implicit/Standard)
核心是求解 $Ku=F$。每一步都需要進(jìn)行矩陣求逆和牛頓迭代，以確保力平衡。
特點(diǎn)： 絕對(duì)收斂。步長(zhǎng)可以很大，不受穩(wěn)定性限制。
擅長(zhǎng)： 靜力學(xué)、線性振動(dòng)
摘要： 彎管成型分析方法及注意點(diǎn)，分別采用顯式動(dòng)力學(xué)和隱式動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行彎管成型分析，并對(duì)兩種分析方法進(jìn)行了比較。
素材來(lái)源：
本文中所引用的案例素材來(lái)源于：錢 峰，潘笑譽(yù)，葉小奔. 基于ＡＢＡＱＵＳ的管件彎曲成型的有限元分析[J]. 機(jī)械工程與自動(dòng)化,１６７２－６４１３（２０１７）０４－００１９－０３.
案例中彎管模具以及坯料尺寸皆根據(jù)該論文進(jìn)行建模，論文中未提及的尺寸信息
參考文獻(xiàn)：《Influence of texture distribution in magnesium welds on their non-uniform mechanical behavior: A CPFEM study》
主導(dǎo)孿晶重定向（PTR）方案作為目前處理HCP晶格結(jié)構(gòu)的多晶材料孿晶模擬中最常使用的方案被廣泛討論，然而晶體取向旋轉(zhuǎn)過(guò)程可能會(huì)造成模擬的收斂性問(wèn)題，選擇一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的本構(gòu)框以及迭代變量對(duì)模擬計(jì)算效率的提升是有意義的
在工程領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)分析中，動(dòng)力學(xué)分析是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)，用于模擬結(jié)構(gòu)在外部加載下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。顯式動(dòng)力學(xué)和隱式動(dòng)力學(xué)是兩種常用的數(shù)值模擬方法，各自在特定情境下發(fā)揮著重要作用。在本文中，我們將深入探討這兩種動(dòng)力學(xué)分析方法的概念以及它們分別適用的問(wèn)題。
顯式動(dòng)力學(xué)：
顯式動(dòng)力學(xué)特別適用于模擬高速動(dòng)態(tài)加載、爆炸、碰撞等事件中的結(jié)構(gòu)行為。其特點(diǎn)在于每個(gè)時(shí)間步內(nèi)，結(jié)構(gòu)中的每個(gè)單元的運(yùn)動(dòng)方程都顯式地求解，無(wú)需進(jìn)行迭代
激光沖擊強(qiáng)化是一種相對(duì)而言較新的機(jī)械表面處理方式。就目標(biāo)而言它與機(jī)械噴丸強(qiáng)化類似：在材料的表面和近表面引入有益的殘余壓應(yīng)力。激光沖擊強(qiáng)化使用高功率激光脈沖將表面電離成高壓等離子體，在一個(gè)透明的慣性約束介質(zhì)中（通常是水）進(jìn)行操作。可以使用一種類似黑色鋁箔膠帶的犧牲性涂層作為熱保護(hù)覆蓋層來(lái)保護(hù)靶材表面的完整性。與機(jī)械噴丸相比，使用激光沖擊的制造優(yōu)勢(shì)是可控的準(zhǔn)確性和精度，有害表面改性的減少和疲勞壽命的提高
模型設(shè)置：使用hinge連接器，一端連接剛體參考點(diǎn)，一端使用運(yùn)動(dòng)耦合連接軸孔，在使用顯示求解的時(shí)候運(yùn)動(dòng)耦合參考點(diǎn)出現(xiàn)了下面的錯(cuò)誤，請(qǐng)問(wèn)該錯(cuò)誤會(huì)影響結(jié)果嗎，如果會(huì)該怎么處理。謝謝
The output variables listed below are available in Abaqus/Explicit.
Mechanical analysis–nodal quantities
CFORCE
Field: yes History: no .fil: no
Contact normal force (CNORMF) and frictional
昨日展示了三維的對(duì)比情況，因此這里對(duì)比針對(duì)二維情況，考慮拉伸和剪切變形（即考慮不同的應(yīng)力狀態(tài)和單元類型）
模型包含500個(gè)晶粒，60000個(gè)單元，使用平面應(yīng)變?nèi)?jié)點(diǎn)單元（CPE3）
對(duì)比指標(biāo)：等效應(yīng)力分布，累計(jì)剪切應(yīng)變分布，滑移系統(tǒng)當(dāng)前強(qiáng)度分布
結(jié)果如下（默認(rèn)左側(cè)為顯式結(jié)果，右側(cè)為對(duì)應(yīng)的隱式結(jié)果）：
拉伸情況：
等效應(yīng)力分布;
累計(jì)剪切應(yīng)變分布:
滑移系統(tǒng)當(dāng)前強(qiáng)度分布
黃永剛原始晶體塑性具有良好的收斂性，以及高效的計(jì)算效率，在一般變形下無(wú)需修改，即可直接使用。然而一些特殊的工況，如切削，軋制，沖壓等隱式存在收斂性問(wèn)題。因此通常使用顯示程序進(jìn)行計(jì)算。但從頭完成顯式晶體塑性構(gòu)造對(duì)于一般學(xué)者顯然難度過(guò)高，一個(gè)簡(jiǎn)單的想法就是直接將現(xiàn)成的黃永剛隱式程序改成顯式。abaqus里這是可以實(shí)現(xiàn)的。其基本的步驟是：
1，加入vumat接口程序（見(jiàn)附錄abaqus官網(wǎng)有）
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在之前介紹魔力彈簧Slinky的文章中，我們講到了它有趣的下樓梯動(dòng)作和詭異的自由落體“懸浮”現(xiàn)象。
魔力彈簧下樓梯
魔力彈簧自由落體“懸浮”現(xiàn)象
魔力彈簧自由落體“懸浮”現(xiàn)象的模擬用到了Abaqus中的一個(gè)分析連續(xù)性技術(shù)，即從Abaqus/Standard分析轉(zhuǎn)換到Abaqus/Explicit分析，時(shí)間比較久了還有人問(wèn)到這個(gè)模型，今天的USim小課堂我把建模關(guān)鍵細(xì)節(jié)說(shuō)明一下
