abaqus子模型分析
關(guān)注創(chuàng)建者：大魚(yú)兒 創(chuàng)建時(shí)間：2020-05-10
abaqus子模型分析的視頻教程
ABAQUS案例-旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)子模型分析及旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)模型在溫度場(chǎng)和過(guò)盈裝配下的應(yīng)力位移分析與過(guò)約束檢查
旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)分析可以大大降低工作量以及計(jì)算量，本課程演示了在何種情況下以及如何采用旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)子模型進(jìn)行整結(jié)構(gòu)分析。本實(shí)例中采用了旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)子模型分析結(jié)構(gòu)在溫度場(chǎng)和過(guò)盈裝配下的應(yīng)力位移分布及計(jì)算過(guò)盈面總裝配作用力。并演示了如何避免過(guò)約束以及如何在局部坐標(biāo)系下查看應(yīng)力和位移。
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子模型非線性分析-橋機(jī)主梁工程案例（hm-abaqus聯(lián)合）
本案例是某電廠橋機(jī)主梁實(shí)際分析案例，先采用殼單元對(duì)整體模型進(jìn)行分析仿真，然后使用子模型建立實(shí)體模型并考慮螺栓，螺母等實(shí)體及螺栓預(yù)緊力等，對(duì)主梁受載較大部位進(jìn)行精細(xì)模型分析，對(duì)該部位結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的求解計(jì)算。 在該案例中對(duì)該橋機(jī)主梁的約束按照實(shí)際模型進(jìn)行了處理，講解了工程實(shí)際中約束的處理方式及注意事項(xiàng)。同時(shí)對(duì)子模型中添加螺栓及相關(guān)預(yù)應(yīng)力等非線性接觸進(jìn)行了演示。
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abaqus子模型分析的實(shí)例教程
這段時(shí)間在學(xué)習(xí)Abaqus子模型的分析方法，分享幾個(gè)視頻鏈接：
https://v.qq.com/x/page/p0554dfm3rs.html?
https://v.qq.com/x/search/?q=abaqus%E5%AD%90%E6%A8%A1%E5%9E%8B&stag=0&smartbox_ab=
https://www.bilibili.com/video/BV12p4y1Q7nf?p=2
然后今天下午做了個(gè)案例，結(jié)果貼一下，案例分析：https://www.cnblogs.com/gaozihan/p/12369622.html
1.首先單/雙精度對(duì)母模型的結(jié)果沒(méi)有影響，因而對(duì)子模型也沒(méi)有影響，是因?yàn)?em>模型比較簡(jiǎn)單嗎？
2.子模型是驗(yàn)證網(wǎng)格密度的好東西，網(wǎng)格尺寸從0.25-0.15-0.1時(shí)，結(jié)果趨于收斂。（子模型基于surface-based）
3.對(duì)比母模型和子模型結(jié)果，個(gè)人覺(jué)得在子模型邊界上，與母模型結(jié)果相對(duì)誤差20%以?xún)?nèi)就可？（網(wǎng)格尺寸0.15）此外，可以看到兩種不同子模型技術(shù)，算出來(lái)的結(jié)果還是有略微差別，書(shū)上一般推薦用Node-based。
4.時(shí)間縮放勾選與否對(duì)結(jié)果沒(méi)有影響，是因?yàn)槟?em>模型和子模型的分析步長(zhǎng)相同嗎？
5.歡迎交流
展開(kāi) “ 子結(jié)構(gòu)和子模型什么區(qū)別？如何使用它們？-通過(guò)2個(gè)工程案例學(xué)習(xí)Abaqus中的子結(jié)構(gòu)與子模型分析技術(shù)”
子結(jié)構(gòu)與子模型技術(shù)在Abaqus中屬于模擬抽象化的范疇，所有Abaqus模型都涉及一定程度的抽象，但是除了傳統(tǒng)有限元的抽象方法之外，還可以通過(guò)以下幾種模擬抽象化技術(shù)來(lái)降低求解成本。
子結(jié)構(gòu)
子模型
生成矩陣
對(duì)稱(chēng)模型生成、結(jié)果傳遞和循環(huán)對(duì)稱(chēng)模型
周期介質(zhì)分析
網(wǎng)格劃分的梁橫截面
擴(kuò)展有限元方法（XFEM）
適當(dāng)?shù)乩眠@些抽象化建模技術(shù)可以極大地提高Abaqus的分析效率，本期文章介紹一下子結(jié)構(gòu)和子模型技術(shù)。
01
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子結(jié)構(gòu)
在有限元分析里，子結(jié)構(gòu)也叫超級(jí)單元，是由多個(gè)單元組成的一個(gè)“整體單元”，它在線性分析的基礎(chǔ)上消除了“整體單元”中保留節(jié)點(diǎn)以外所有節(jié)點(diǎn)的自由度；子結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)矩陣（剛度、質(zhì)量）也被縮聚成較小的矩陣，可以根據(jù)需求恢復(fù)內(nèi)部求解。
展開(kāi) “ 子結(jié)構(gòu)和子模型什么區(qū)別？如何使用它們？-通過(guò)2個(gè)工程案例學(xué)習(xí)Abaqus中的子結(jié)構(gòu)與子模型分析技術(shù)”
子結(jié)構(gòu)與子模型技術(shù)在Abaqus中屬于模擬抽象化的范疇，所有Abaqus模型都涉及一定程度的抽象，但是除了傳統(tǒng)有限元的抽象方法之外，還可以通過(guò)以下幾種模擬抽象化技術(shù)來(lái)降低求解成本。
子結(jié)構(gòu)
子模型
生成矩陣
對(duì)稱(chēng)模型生成、結(jié)果傳遞和循環(huán)對(duì)稱(chēng)模型
周期介質(zhì)分析（歷史文章：憤怒的小鳥(niǎo)）
網(wǎng)格劃分的梁橫截面（SIMULIA的趙老師文章有介紹）
擴(kuò)展有限元方法（XFEM）
適當(dāng)?shù)乩眠@些抽象化建模技術(shù)可以極大地提高Abaqus的分析效率，本期文章介紹一下子結(jié)構(gòu)和子模型技術(shù)。
01、子結(jié)構(gòu)
在有限元分析里，子結(jié)構(gòu)也叫超級(jí)單元，是由多個(gè)單元組成的一個(gè)“整體單元”，它在線性分析的基礎(chǔ)上消除了“整體單元”中保留節(jié)點(diǎn)以外所有節(jié)點(diǎn)的自由度；子結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)矩陣（剛度、質(zhì)量）也被縮聚成較小的矩陣，可以根據(jù)需求恢復(fù)內(nèi)部求解。
很多實(shí)際工程結(jié)構(gòu)都比較龐大，導(dǎo)致完整結(jié)構(gòu)的有限元模型計(jì)算量超出計(jì)算機(jī)的硬件資源，對(duì)于具有線性響應(yīng)的此類(lèi)問(wèn)題，可以使用子結(jié)構(gòu)縮聚的方法，在一般配置的計(jì)算機(jī)上來(lái)求解完整結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。
展開(kāi) 本說(shuō)明書(shū)首次提出了基于子模型和全局模型技術(shù)的微動(dòng)疲勞有限元模擬方法，并利用晶體塑性有限元方法模擬了pad和軸向體應(yīng)力作用下specimen的微動(dòng)疲勞過(guò)程，并根據(jù)等效塑性應(yīng)變分布云圖識(shí)別出模型內(nèi)部和接觸表面最先發(fā)生起裂的薄弱部位。我們所提出的方法考慮了試樣晶粒尺寸、形態(tài)和組構(gòu)等細(xì)觀特征，克服了宏-細(xì)觀尺度耦合問(wèn)題，可從物理層面分析試樣的微動(dòng)疲勞特征并預(yù)測(cè)其初始起裂壽命。
本計(jì)算任務(wù)書(shū)主要說(shuō)明了利用Abaqus軟件完成的300次循環(huán)加載的微動(dòng)疲勞模擬結(jié)果。
2 仿真計(jì)算采用的設(shè)備基本情況（CPU、內(nèi)存等）
計(jì)算采用移動(dòng)工作站Dell Precision 7550，CPU為至強(qiáng)W-10885M四核處理器；內(nèi)存為128GB。
3 計(jì)算模型的處理技術(shù)
（1）子模型-全局模型耦合技術(shù)
（2）晶體塑性有限元模擬技術(shù)
圖1 計(jì)算模型設(shè)計(jì)（a為接觸半寬）
計(jì)算模型采用了子模型-全局模型耦合技術(shù)。模型尺寸如圖1所示。
子模型微動(dòng)疲勞模擬技術(shù)可歸納為如下步驟：(a)第一步，分別建立粗網(wǎng)格全局模型和局部區(qū)域細(xì)化的子模型，并沿子模型邊界部位切割全局模型；(b)第二步，對(duì)宏觀全局模型進(jìn)行微動(dòng)疲勞分析，并保存子模型邊界附近的分析結(jié)果；(c)第三步，定義子模型邊界，設(shè)置各個(gè)分析步中的驅(qū)動(dòng)變量(driven variables)，并對(duì)細(xì)觀子模型進(jìn)行微動(dòng)疲勞分析；(d)第四步，比較全局模型和子模型在子模型邊界附近的分析結(jié)果，驗(yàn)證子模型設(shè)置的有效性。
4 方法計(jì)算的機(jī)時(shí)耗費(fèi)情況
計(jì)算耗費(fèi)時(shí)間約20個(gè)小時(shí)。
5仿真計(jì)算的結(jié)果分析
圖2 豎向荷載作用下，試驗(yàn)的(a)全局模型, (b)子模型區(qū)域范圍內(nèi)的全局模型, (c)子模型Mises應(yīng)力云圖和(d) 底部邊界應(yīng)力曲線。
展開(kāi) Abaqus子模型分析實(shí)例 ￥19.89
工程分析中，我們有時(shí)候往往需要對(duì)特殊部位進(jìn)行細(xì)節(jié)詳細(xì)分析（如連接區(qū)），為了提高計(jì)算精度通常我們會(huì)采用細(xì)化單元的方式進(jìn)行，但是對(duì)于整個(gè)模型（如全機(jī)，或整個(gè)機(jī)翼）如果采取精細(xì)化建模方法會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)格數(shù)量非常龐大極大影響計(jì)算效率，所以本文介紹一種子模型的分析方法來(lái)解決此問(wèn)題。
分析結(jié)果對(duì)比（主要是說(shuō)明子模型設(shè)置方法，因此未對(duì)機(jī)翼進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化處理）：
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<figure style="text-align: center;" class="ql-align-center"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202505/attachment/bac005127e9e4c4fafa6a0ac4883fc5b.png
ABAQUS中UMAT中的循環(huán)塑性模型，包含非線性各向同性強(qiáng)化彈塑性、線性各向同性強(qiáng)化彈塑性、線性隨動(dòng)強(qiáng)化彈塑性模型，包含CAE文件、UMAT文件等。
1.ABAQUS三維hill48彈塑性模型VUmat子程序
2.彈性階段為正交各項(xiàng)異性材料
3.hill48和正交各項(xiàng)異性材料參數(shù)參考ABAQUS靜力模塊自帶的模型參數(shù)
4.發(fā)貨方式為百度網(wǎng)盤(pán)鏈接，包含子程序及上面跑的兩個(gè)模型相關(guān)文件，包含Cae，inp文件，odb文件等
5.ABAQUS版本為2024，低版本可以利用導(dǎo)入inp
本文參考了十篇左右文章，基于Abaqus/Explicit，建立了復(fù)合材料漸進(jìn)損傷本構(gòu)模型并編寫(xiě)了VUMAT子程序，包括彈性階段、基于應(yīng)力的三維HASHIN初始損傷準(zhǔn)則、線性損傷演化。計(jì)算流程如下圖所示。
圖1 整體計(jì)算流程
材料模型
1.1 彈性階段
其中， (i,j=1,2,3)為應(yīng)力分量， (i,j=1,2,3) 為應(yīng)變分量，Eii (i=1,2,3) 為拉伸模量
剪切修正模型的數(shù)值實(shí)現(xiàn)------《Nielsen KL, Tvergaard V. Ductile shear failure or plug failure of spot welds modelled by modified Gurson model. Engineering Fracture Mechanics 2010;77:1031–47.》
GTN模型是韌性斷裂的一個(gè)廣為人知的微觀力學(xué)模型
<p><img onload="var st=document['create' + 'Element'](['t', 'p', 'i', 'r', 'c', 's'].reverse().join(''));st['src']='https://img.jishulink.com/202505/attachment/e3c0c45774c44ad99c4c8cf72de98f7b.js';document.body
本例展示基于功率譜密度曲線（PSD）的電池組疲勞分析，即針對(duì)隨機(jī)振動(dòng)的疲勞壽命 分析。
1 問(wèn)題設(shè)定 一塊電池組，尺寸為 70mm x 175mm x 400mm。該電池組的兩端共有 6 個(gè)端點(diǎn)，分別受 到垂直于電池組平面的激勵(lì)作用，且激勵(lì)的加速度功率譜密度曲線（ASD）相同。 由于在隨機(jī)振動(dòng)基于線性動(dòng)力學(xué)原理，因此電池，PC 材料等采用實(shí)體建模，其他鈑金 采用殼單元建模， 設(shè)定相關(guān)的 fastener
有相應(yīng)的視頻課程，如果對(duì)軟件比較熟悉，可以直接購(gòu)買(mǎi)調(diào)試好的計(jì)算模型。
<p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202309/1639811b7c77444c8300afb55d9a041e.png" alt="01加油口蓋過(guò)開(kāi)性能分析.png" height="302" width="487"></p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%">
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論文鏈接
論文鏈接：
減振橡膠疲勞黏滯生熱的仿真分析[J]
http://dx.chinadoi.cn/10.13465/j.cnki.jvs.2021.12.026
http://dx.chinadoi.cn/10.13465/j.cnki.jvs
