ABAQUSStandard的案例
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展開(kāi) ABAQUS中Standard分析模塊和Explicit分析模塊的區(qū)別比較及選擇
一旦模型生成，ABAQUS/CAE可提交并監(jiān)控要分析的作業(yè)，可視化模塊就可用來(lái)顯式結(jié)果。
2、ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit的比較
ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit都具有解決廣泛的各種類(lèi)型問(wèn)題的能力。對(duì)于一個(gè)給定的間題，隱式和顯式算法的特點(diǎn)決定了采用哪一種算法更適合。對(duì)于采用任何算法都可以解決的間題，求解間題的效率可能決定了采用哪種產(chǎn)品。下表列出了兩者之間的主要區(qū)別。
展開(kāi) 發(fā)個(gè)資料：ABAQUS standard 有限元軟件入門(mén)指南(武大)
ABAQUS standard 有限元軟件入門(mén)指南(武大).part1.rar
ABAQUS standard 有限元軟件入門(mén)指南(武大).part2.rar
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ABAQUS/Standard vs. 非線性 (基礎(chǔ)篇)
默認(rèn)Linear，非線性分析步的第一個(gè)增量步之后的每一個(gè)增量上，ABAQUS/Standard通過(guò)從前面的增量外推解來(lái)評(píng)估當(dāng)前增量的解。默認(rèn)情況下，使用100%的線性外推。如果Ti ≤ DE * Ti-1，則放棄外推，DE默認(rèn)為0.1。
【PS】如喜歡本文請(qǐng)掃一下二維碼，關(guān)注一下公眾號(hào)謝謝。
ABAQUS/Standard vs. 非線性 (高級(jí)篇)
高級(jí)篇中我們主要圍繞著如下兩點(diǎn)進(jìn)行更深層次的講解：
?收斂準(zhǔn)則的調(diào)整
?時(shí)間增量的控制
首先需要明確的一點(diǎn)是，ABAQUS官方是不推薦修改這些高級(jí)的參數(shù)的，因?yàn)楹芏喾蔷€性問(wèn)題的不收斂都是出于模型本身的問(wèn)題。這些參數(shù)也都是ABAQUS官方經(jīng)過(guò)很多工程實(shí)例調(diào)整的參數(shù)，既能保持求解的精度，也可以保證大部分問(wèn)題的求解速度。
我個(gè)人認(rèn)為即便我們不修改這些高級(jí)參數(shù)，對(duì)這些參數(shù)有一定的認(rèn)識(shí)也是很不錯(cuò)的。至少能夠理解為什么我們?cè)谧龇蔷€性問(wèn)題的時(shí)候solver會(huì)報(bào)出這些和那些的錯(cuò)誤。以及為什么會(huì)這樣報(bào)錯(cuò)等。
如何找到這些參數(shù)？
Step module: other → General Solution Controls → Edit: 切換打開(kāi)Specify
收斂準(zhǔn)則相關(guān)術(shù)語(yǔ)：
R_n^α收斂準(zhǔn)則是最大的迭代力殘差對(duì)響應(yīng)的平均流量q ?^α的比值。默認(rèn)值R_n^α=0.005，它對(duì)工程標(biāo)準(zhǔn)是相當(dāng)嚴(yán)格的，但是在所有的情況下，除了特殊情況之外，將對(duì)復(fù)雜的非線性保證一個(gè)精確的解。如果為了計(jì)算速度可以犧牲一些精度的話，可以將此比值適當(dāng)放大。
C_n^α 收斂準(zhǔn)則是最大解校正對(duì)最大相應(yīng)增量解的比。默認(rèn)值為C_n^α = 0.01，與殘差控制一起作為收斂準(zhǔn)則中最重要的兩個(gè)參數(shù)。對(duì)于某些分析如果不需要這樣的精確性則允許增加此比值。
q ?^α是ABAQUS/Standard為檢查殘差所使用的平均流量。默認(rèn)的值是通過(guò)ABAQUS/Standard計(jì)算的時(shí)間平均流量，然而可以為平均流量定義一個(gè)不變的q ?_u^α, 在此情況中，整個(gè)分析步上q ?^α= q ?_u^α。
展開(kāi) 基于abaqus/CFD&Standard管道流固耦合變形分析
鑒于abaqus/CFD&Standard/Explicit流固耦合分析的例子少之甚少，我所看到的手冊(cè)中唯一一個(gè)有關(guān)abaqus流固耦合結(jié)構(gòu)應(yīng)力變形分析的
例子是基于abaqus+fluent+mpcci聯(lián)合實(shí)現(xiàn)的，故曾經(jīng)懷疑基于abaqus/cfd&standard/explicit流固耦合涉及結(jié)構(gòu)變形分析目前是否能夠?qū)?現(xiàn)，最近偶爾做了個(gè)基于abaqus/cfd&standard管道流固耦合變形的例子，發(fā)現(xiàn)其實(shí)是可以做的，拿出來(lái)與大家分享一下，當(dāng)然，還有一
些細(xì)節(jié)問(wèn)題有待進(jìn)一步探索，希望有對(duì)此感興趣的同仁一起研究探討，比如結(jié)構(gòu)采用殼單元后，收斂性會(huì)相當(dāng)差，這在基于其它軟件的流固
耦合分析中其實(shí)很少出現(xiàn)問(wèn)題，還有比如流場(chǎng)會(huì)受ALE的影響出現(xiàn)整體網(wǎng)格抖動(dòng)（這個(gè)問(wèn)題是我在做另一個(gè)FSI涉及結(jié)構(gòu)變形的算例中出現(xiàn)的
怪異現(xiàn)象）。
模型采用abaqus/cfd模塊與abaqus/standard模塊進(jìn)行co-simulation，模型見(jiàn)下圖：
相關(guān)計(jì)算結(jié)果：
放大后的結(jié)構(gòu)變形：
結(jié)構(gòu)壓力分布：
流體瞬時(shí)速度矢量分布：
Co-execution-guan_solid_fluid_2-guan_solid.rar
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展開(kāi) ABAQUS/Standard和Explicit混合分析
ABAQUS/Standard求解器和Explicit求解器各有所長(zhǎng)。對(duì)于有些問(wèn)題，如果能巧妙地將二者結(jié)合起來(lái)使用，會(huì)得到意想不到的效果。例如，模擬金屬成形和回彈，在成形階段，使用Explicit進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)分析，在回彈階段，采用Standard求解器，求解效率將大大提高。又例如壓接成形（預(yù)壓階段變形量小，壓接階段為復(fù)雜的非線性階段），如果預(yù)壓階段采用Standard分析，而在壓接階段用Explicit分析，計(jì)算精度和效率都會(huì)大大提高。如果使用ABAQUS/Standard和Explicit混合分析，以下是這一技術(shù)的詳細(xì)資料，一個(gè)例子，與大家分享。
其中：ExplicitStandardInterface.rar是技術(shù)資料，共分三部分。
ExplicitStandardInterface.rar
對(duì)同一個(gè)問(wèn)題用兩種方法分析，VC2DStdExp是用Standard和Explicit混合分析所用的.inp文件和.sta文件。VC2DExp是僅用Explicit分析的.inp文件和.sta文件。
VC2DStdExp.rar
VC2DExp.rar
展開(kāi) Abaqus/Standard與Abaqus/Explicit的材料成型仿真模擬比較
表二 載荷步的位移邊界條件
五、結(jié)果的分析
如下圖4和圖5所示，為用standard求解得到的材料最終成型后的的最大塑性應(yīng)變分布圖與等效應(yīng)力分布圖。可知材料的最大塑性應(yīng)變?yōu)?3.1%。
圖4 毛柸最終成型后的塑性應(yīng)變分布圖
圖5 柸最終成型后的等效應(yīng)力分布圖
六、采用Explicit進(jìn)行求解
此成型模擬過(guò)程也可采用Abaqus的顯示方法 explicit進(jìn)行求解獲得求解結(jié)果。顯示方法對(duì)簡(jiǎn)化求解問(wèn)題以及加快求速度有很大的優(yōu)勢(shì)，主要源于explicit強(qiáng)大的非線性接觸條件和強(qiáng)大的求解算法。因此，本文嘗試?yán)?em>abaqus/explicit方法進(jìn)行求解。
在用abaqus進(jìn)行求解時(shí)，需要確定成型過(guò)程中的加載速率，而加載速率的確定與材料的振動(dòng)頻率有一定的關(guān)系，在使用explict進(jìn)行求解前，需要對(duì)模型的固有頻率進(jìn)行求解。關(guān)于explicit求解速度與模型的固有頻率之間的關(guān)系，可以查閱相關(guān)資料。
由于沖頭、夾具與沖模是解析剛體，在求解模型的固有頻率時(shí)不進(jìn)行考慮，只求解毛柸的固有頻率。在abaqus中對(duì)毛柸進(jìn)行振動(dòng)模態(tài)的求解，選用linear perturbation方法進(jìn)行求解，邊界條件為毛柸左側(cè)斷面的對(duì)稱(chēng)邊界條件。
如圖6所示為毛柸的二階模態(tài)振型示意圖（由于算法的問(wèn)題，在abaqus中零階模態(tài)和二階模態(tài)不具有實(shí)際意義），模型的一階振動(dòng)頻率為137.85Hz，對(duì)應(yīng)的周期為0.00725s，因此最短的分析時(shí)間步為0.00725s，本文采用的加載時(shí)間為0.007s。
圖6 毛柸的一階振動(dòng)模態(tài)圖
采用abaqus/standard求解中，模型中不需要設(shè)置沖頭與毛坯之間的間隙（0.001）來(lái)防止接觸的震顫。部件的單元選用explicit單元庫(kù)。
展開(kāi) 【共軛傳熱】Abaqus/Standard與Abaqus/CFD聯(lián)合仿真-絕緣子與空氣共軛傳熱 ￥189
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</div><p>在Abaqus中，可以將Abaqus/Standard或Abaqus/Explicit求解器與Abaqus/CFD求解器聯(lián)合使用，進(jìn)行共軛熱傳導(dǎo)的計(jì)算。</p><p>高壓線絕緣子發(fā)熱的精確計(jì)算需要使用<strong>共軛傳熱</strong>，我們需要?jiǎng)?chuàng)建兩個(gè)Model，其中一個(gè)是Abaqus/Standard模型，用于求解固體傳熱；另一個(gè)是Abaqus/CFD，用于計(jì)算流體傳熱，通過(guò)耦合界面?zhèn)鬟f變量進(jìn)行耦合。</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/202007/3ea03709d3b54f08a6e98a867cbd37cf.png" title="微信截圖_20200725085324.png" alt="微信截圖_20200725085324.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202007/3ea03709d3b54f08a6e98a867cbd37cf.png?
展開(kāi) abaqus standard/explicit
01
ABAQUS_Standard_63_中文.pdf
ABAQUS_Explicit_63_中文.pdf
ABAQUS_CAE_63_中文.pdf
【接觸分析】詳述ABAQUS接觸分析（1/2）
然后，ABAQUS/Standard進(jìn)行迭代，并利用計(jì)算的修正值來(lái)更新模型的構(gòu)形。
圖為接觸算法流程圖
ABAQUS/Standard首先檢驗(yàn)在從屬節(jié)點(diǎn)上接觸條件的變化，如果在當(dāng)前迭代步中檢測(cè)到任何接觸變化，ABAQUS/Standard將標(biāo)識(shí)其為 嚴(yán)重不連續(xù)迭代（severe discontinuity iteration），并不再進(jìn)行力或力矩的平衡檢驗(yàn)。在第1次迭代后，ABAQUS/Standard修正接觸約束以反映接觸狀態(tài)的變化，并試圖進(jìn)行第2次迭代，重復(fù)此過(guò)程，直到完成迭代并且不改變接觸狀態(tài)。
對(duì)于每個(gè)完成的增量步，在信息文件和狀態(tài)文件中的總結(jié)將顯示出有多少次迭代是嚴(yán)重不連續(xù)迭代和多少次是平衡迭代。對(duì)于每個(gè)增量步，其總的迭代數(shù)目是這兩者之和。如果嚴(yán)重不連續(xù)迭代的數(shù)目很多，并只有很少的平衡迭代，那么ABAQUS/Standard難以確定合適的接觸狀態(tài)。對(duì)于任何需要嚴(yán)重不連續(xù)迭代超過(guò) 12次的增量步，ABAQUS/Standard會(huì)默認(rèn)放棄，而應(yīng)用更小的增量尺度再次進(jìn)行增量步計(jì)算。如果沒(méi)有嚴(yán)重不連續(xù)迭代，從一個(gè)增量步到下一個(gè)增量步的接觸狀態(tài)不會(huì)發(fā)生改變。
五、在ABAQUS/Standard中的剛性表面模擬問(wèn)題
在ABAQUS/Standard中模擬包含剛性表面的接觸時(shí)，必須考慮的幾個(gè)問(wèn)題：
· 在接觸相互作用中，剛性表面總是主控表面。
· 剛性表面必須足夠大，以保證從屬節(jié)點(diǎn)不會(huì)滑出該表面和落到其背面（fall behind）。如果這種情況發(fā)生，解答通常是不收斂的。延展剛性表面或包含沿周邊的角點(diǎn)可防止從屬節(jié)點(diǎn)落到主控表面的背面。
· 為了與剛性表面的任何特征相互作用，變形體的網(wǎng)格要?jiǎng)澐值米銐蚓?xì)，防止剛性特征尺度侵入變形的表面。
展開(kāi) 2）ABAQUS/Explicit
有穩(wěn)定時(shí)間增量的限制： 完成指定分析，一般需要較多的時(shí)間增量；
因?yàn)椴恍枰蠼饩€性方程組，所以每個(gè)增量步的費(fèi)用較低；
所有的計(jì)算費(fèi)用與單元計(jì)算相關(guān)；
適合于模擬高速動(dòng)力學(xué)問(wèn)題；
需要較少的時(shí)間增量，隱式動(dòng)力學(xué)效率較低；
對(duì)于包含不連續(xù)的非線性問(wèn)題，一般更加可靠；
接觸行為是不連續(xù)的，并且包含碰撞，對(duì)于隱式時(shí)間積分，接觸和碰撞將產(chǎn)生求解問(wèn)題；
其它不連續(xù)行為包括屈曲和材料失效。
3、隱式（Standard）或者顯式（Explicit）方法的選擇
隱式或者顯式方法之間的選擇，很大程度上依賴(lài)于問(wèn)題的性質(zhì)。
對(duì)于許多分析，應(yīng)該選擇ABAQUS/Standard還是ABAQUS/Explicit是比較明顯的。例如，對(duì)于求解光滑的非線性問(wèn)題，ABAQUS/Standard更有效；另一方面，對(duì)于波的傳播分析，應(yīng)該明確地選擇ABAQUS/Explicit，然而，有一些靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)問(wèn)題，應(yīng)用任何程序都能很好地進(jìn)行模擬。特別地，有些問(wèn)題一般是使用ABAQUS/Standard進(jìn)行求解的，但是由于接觸或者材料的復(fù)雜性，可能難以收斂，從而導(dǎo)致大量的迭代。由于每次迭代都需要求解由大量線性方程組成的方程組，所以這些使用ABAQUS/Standard的分析，其代價(jià)是相當(dāng)大的。
ABAQUS/Standard必須進(jìn)行通過(guò)迭代確定非線性問(wèn)題的解答，而ABAQUS/Explicit通過(guò)由前一增量步的數(shù)據(jù)顯式地前推動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，確定解答無(wú)須進(jìn)行迭代。應(yīng)用顯式方法，即便對(duì)于一個(gè)給定的可能需要大量時(shí)間增量步的分析，如果同樣的分析應(yīng)用ABAQUS/Standard需要大量的迭代，那么應(yīng)用ABAQUS/Explicit進(jìn)行分析可能是更為有效的。
對(duì)于同樣的模擬，ABAQUS/Explicit的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它需要的磁盤(pán)空間和內(nèi)存遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于ABAQUS/Standard。
展開(kāi) ABAQUS各模塊介紹及對(duì)比
對(duì)于許多分析，應(yīng)該選擇ABAQUS/Standard還是ABAQUS/Explicit是比較明顯的。例如，對(duì)于求解光滑的非線性問(wèn)題，ABAQUS/Standard更有效；另一方面，對(duì)于波的傳播分析，應(yīng)該明確地選擇ABAQUS/Explicit，然而，有一些靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)問(wèn)題，應(yīng)用任何程序都能很好地進(jìn)行模擬。特別地，有些問(wèn)題一般是使用ABAQUS/Standard進(jìn)行求解的，但是由于接觸或者材料的復(fù)雜性，可能難以收斂，從而導(dǎo)致大量的迭代。由于每次迭代都需要求解由大量線性方程組成的方程組，所以這些使用ABAQUS/Standard的分析，其代價(jià)是相當(dāng)大的。
ABAQUS/Standard必須進(jìn)行通過(guò)迭代確定非線性問(wèn)題的解答，而ABAQUS/Explicit通過(guò)由前一增量步的數(shù)據(jù)顯式地前推動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，確定解答無(wú)須進(jìn)行迭代。應(yīng)用顯式方法，即便對(duì)于一個(gè)給定的可能需要大量時(shí)間增量步的分析，如果同樣的分析應(yīng)用ABAQUS/Standard需要大量的迭代，那么應(yīng)用ABAQUS/Explicit進(jìn)行分析可能是更為有效的。
對(duì)于同樣的模擬，ABAQUS/Explicit的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它需要的磁盤(pán)空間和內(nèi)存遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于ABAQUS/Standard。對(duì)于需要比較兩個(gè)程序計(jì)算成本的問(wèn)題，能節(jié)省大量的磁盤(pán)空間和內(nèi)存使得ABAQUS/Explicit更具有吸引力。
從在隱式和顯式分析中網(wǎng)格加密的成本角度來(lái)看，使用顯式方法，機(jī)時(shí)消耗與單元數(shù)量成正比，并且大致與最小單元的尺寸成反比。由于增加了單元的數(shù)量和減小了最小單元的尺寸，因此網(wǎng)格細(xì)劃增加了計(jì)算成本。對(duì)于顯式方法，可以很直接地預(yù)測(cè)隨著網(wǎng)格細(xì)劃帶來(lái)的成本增加，而當(dāng)采用隱式方法時(shí)，預(yù)測(cè)成本是非常困難的。困難來(lái)自于在單元連接和求解成本之間的關(guān)系，而在顯式方法中不存在這種關(guān)系。應(yīng)用隱式方法，經(jīng)驗(yàn)表明對(duì)于許多間題的計(jì)算成本大致與自由度數(shù)目的平方成正比。
展開(kāi) ABAQUS_Standard_終極完美版1
ABAQUS_Standard_終極完美版
