abaqus能量的案例
ABAQUS中的能量平衡
2、我分析的是結構在地震波作用下的反應，通過查看資料發現，能量方程有兩種，即相對能量方程和絕對能量方程，相對能量方程是動力方程兩邊對“相對位移”積分得到的，絕對能量方程式動力方程兩邊對“絕對位移”積分得到的，我在ABAQUS幫助文件中沒有找到這些能量項計算的公式說明，請問這些能量項的計算公式在哪本資料上能夠查的到？還想再問下，如果求地震波輸入結構中的能量，是否就是外力功ALLWK這項呢？
3、根據您博客中的內容，內能=彈性應變能（Es）+塑性能（Ep）+阻尼耗能（Ev）+蠕變耗能（Ec），而彈性應變能（Es）=損傷耗能（Ed）+可恢復能（Ee），這里的損傷耗能Ed是ABAQUS中變量ALLDMD（Damage dissipation energy）嗎？它代表什么意思呢？
比對公式2，如果ALLSE指的是可恢復的彈性應變能，那么是否公式2中少了一項損傷耗能（Es），不知該怎么理解？
展開 Abaqus應用之能量篇
該文檔主要介紹了Abaqus/Explicit分析中的能量相關內容，包括能量平衡表述、輸出及相關特點，具體如下：
一、能量平衡表述
1．能量平衡公式：
其中， EI 為內能，EV為粘性耗散能，EFD是摩擦耗散能，EKE是動能，EW是外加載荷所做的功。這些能量分量的總和為，它必須是個常數。在數值模型中， 只是近似的常數，一般有小于1％的誤差。
2．內能組成
內能是能量的總和，它包括可恢復的彈性應變能EE；非彈性過程的能量耗散（例如塑性）EP；粘彈性或者蠕變過程的能量耗散ECD；和偽應變能EA：
l 彈性應變能EE：可恢復的能量。
l 非彈性耗散能EP：如塑性變形等過程的能量耗散。
l 粘彈性耗散能ECD：粘彈性或蠕變過程的能量耗散。
l 偽應變能EA：包括沙漏阻力及殼和梁單元橫向剪切中的能量，大量偽應變能表明需對網格進行細劃或修改，單元偽應變能密度可查看各單元偽應變能情況，偽應變能ALLSE<5%時沙漏可控制。
3．粘性能：
由阻尼機制引起，包括體粘性阻尼和材料阻尼，與粘彈性或非彈性過程耗散能量不同。
4．外力功
由節點力（力矩）和位移（轉角）定義，指定邊界條件也有貢獻。
展開 ABAQUS能量平衡輸出變量
Total energy output quantities
ALLAE
“Artificial” strain energy associated with constraints used to remove singular modes (such as hourglass control), and with constraints used to make the drill rotation follow the in-plane rotation of the shell elements.
ALLCD
Energy dissipated by creep, swelling, and viscoelasticity.
ALLEE
Electrostatic energy.
ALLFD
Total energy dissipated through frictional effects. (Available only for the whole model.)
ALLIE
Total strain energy. (ALLIE = ALLSE + ALLPD + ALLCD + ALLAE + ALLQB + ALLEE + ALLDMD.)
ALLJD
Electrical energy dissipated due to flow of electrical current.
ALLKE
Kinetic energy.
ALLKL
Loss of kinetic energy at impact. (Available only for the whole model.)
ALLPD
Energy dissipated by rate-independent and rate-dependent
展開 abaqus鋼管壓縮及能量輸出
abaqus鋼管壓縮及能量輸出
ABAQUS動態分析中的能量平衡、沙漏及結果評估
ABAQUS動態分析中的能量平衡、沙漏及結果評估
ABAQUS歷史輸出中，各能量變量（ALLAE、ALLIE、ETOTAL等）意義
ABAQUS中，對于很多動態問題，尤其像高速沖擊模擬中，對結果評價很重要的一點就是要保證模型能量守恒，這就涉及到ABAQUS歷史輸出中各能量變量的意義，下面最各簡單整理：
ALLAE：人工偽應變能，六面體、殼網格中沙漏發生情況指標
ALLCD：蠕變、膨脹以及粘彈性消耗的能量
ALLFD：摩擦消耗的能量
ALLIE：總的內能，ALLIE=ALLSE+ALLPD+ALLCD+ALLAE+ALLQB+ALLEE+ALLDMD
ALLKE：動能
ALLKL：碰撞消耗的能量
ALLVD：粘性消耗的能量
ALLDMD：破壞消耗的能量
ETOTAL：所有能量的總和
NOTE：ALLAE（偽應變能）的理解：偽應變能就是控制沙漏變形所消耗的主要能量。如果偽應變能過高，說明過多的應變能被用來控制沙漏變形了。一般通過比較偽應變能和其他內部能量的值來判斷偽應變能是否過高，以及判斷過高的偽應變能的來源。
展開 Abaqus準靜態小例子: 能量平衡、質量放大
Abaqus準靜態問題小例子
1，定義：將顯示問題用于準靜態問題需要一些特殊的考慮，由于準靜態問題一般是較長時間的求解過程，它將需要大量的時間增量，為了獲得較經濟的解答，采取一些措施是必要的。但是帶的問題是隨著加載速度的增加，慣性力起著越來越多的作用。因此必須保證慣性力的影響不至于影響到結果的準確度。
那么加載的速度應該是多大呢？ 我們知道，結構的最低階模態通常控制著結構的響應。如果知道結構的最低階模態，我們就可以估計出適當的靜態響應所需要的時間，通常理想的加載時間的最低階模態周期的10倍，以確保解答是真正的準靜態。在加載過程中，保證施加的載荷光滑性是非常重要的。光滑幅值曲線為我們提供了一個好的方法。
2 質量放大技術，
利用中心差分法求解時，解的穩定性是時間步長t必須小于該問題求解方程性質中某個臨近值t1—聲波通過該單元的時間.
網格中的最小單元尺寸將決定t1的大小，網格尺寸越小，t1越小從而使計算量越大。t1還可以表示成，t1=L/C ，其中C=sqrt（E/P）—聲波的傳輸速度
P是材料的密度，E是彈性模量，泊松比假設為0.從這個方程上我們可以看出，如果網格中某個單元的尺寸過小，計算量將會產生不合理的增加。如果我們將材料密度認為的增加f^2倍，波速C就會降低f倍，臨界穩定時間t1就會增加f倍。所需要的時間就會相應的減少。對質量縮放的部分，最好是集中在單元尺寸小的網格上。
3，能量平衡
評估模擬是否產生了正確的準靜態響應，當模型太復雜時，單純的通過應力作用不明顯，通常的作法是通過對比能量的角度，能量平衡方程式：
E1+EV+EKE+EFD-EW=Etotal=constant
其中E1是內能增量（包括彈性和塑性應變能），EV是粘性耗散吸收的能量，EKE是系統的動能，EFD是摩擦耗散的能量，EW是外力作的功，Etotal系統中的總能量。
展開 【公益帖】abaqus中的ETOTAL 能量澄清，解釋為何有時為負？
顯式計算中，觀察ETOTOL發現有時能量為負，覺得不太可能，主要原因是大家對ETOTAL的物理含義有誤解，在abaqus的幫助文檔中 4.2.1 Abaqus/Explicit output variable identifiers給出了ETOTAL物理含義，代表的是總的平衡能，具體代表什么呢？ 如下
ETOTAL 總的能量平衡
ETOTAL = ALLKE + ALLVD + ALLSD + ALLKL + ALLFD + ALLJD + ALLIE – ALLWK
ALLKE 動能
ALLVD 耗散能（粘性引起，不包括 ALLSD 和 ALLCD）
ALLSD 耗散能（自動穩定引起，如接觸）
ALLKL 動能損失（沖擊引起）
ALLFD 耗散能（摩擦引起）
ALLJD 耗散能（電流引起）
ALLIE 總應變能
ALLIE = ALLSE + ALLPD + ALLCD + ALLAE + ALLQB + ALLEE + ALLDMD
ALLSE 應變能(可恢復)
ALLPD 耗散能（塑性變形引起）
ALLCD 耗散能（粘彈性、蠕變、膨脹引起）
ALLAE 偽應變能
ALLQB 耗散能（無限單元引起，如無反射邊界）
ALLEE 靜電能
ALLDMD 耗散能（裂紋引起）
ALLWK 外力功
那么出現了ETOTAL能量為負，并不是代表計算就有問題，總能來說ETOTAL月接近零越好。但是有時可能是一個比較大的值，這是否就說明計算有問題嗎？ 也不一定要看ETOTAL與 總動能（或者總勢能）的比值是否可以比擬，如果在1%以內我們認為也是可以接受的。
展開 ABAQUS輸出能量說明（Total energy output）——轉自公眾號CAE仿真空間
拿沙漏現象來講，它是零能模式，需要人為控制，增加一定的剛度，由此產生的能量并不是模型自身存在的，所以屬于偽應變能；而殼單元的面內轉動自由度屬于“虛假自由度”，是為了防止整體剛度矩陣奇異而引入的，所以由此而帶來的能量也不屬于系統自身產生的，也屬于為應變能。
我們都知道，當發現偽應變能過大時候，一般超過5%則需要考慮細化網格或做其它相應處理，否則計算結果可能存在問題。
ALLCD—粘彈性耗散能
材料粘滯性和彈性綜合作用耗散的能量，不包括線性粘彈性規律的超彈性等材料。
ALLFD—摩擦耗散能
整個模型因摩擦作用耗散的能量，僅對整個模型而言。
ALLKE—動能
ALLPD—非彈性耗散能
幫助里寫的是率無關或率相關的塑性變形而耗散的能量
ALLSE—可恢復的應變能
ALLVD—粘性耗散能
主要是因系統粘性阻尼和材料阻尼耗散的能量
ALLWK—外力做的功
僅針對整個系統模型而言
ALLIHE—內部熱能
ALLHF—外部對流的熱能
ALLDMD—裂紋損傷導致的能量損失
ALLDC—單元扭曲控制耗散的能量
ALLFC—流體腔能
針對整個模型而言，是所有流體腔做的負功（？？什么意思？？懂的朋友可以留言講講）
ALLPW—罰函數接觸產生的能量
包含通用接觸對和罰函數/運動學接觸對，僅對整個模型有效。
展開 Abaqus與Dyna電池包沖擊分析結果對比 ￥20
對比二：不同求解器的結果對比
位移結果動畫
計算結果
能量曲線對比
Dyna能量曲線
Abaqus能量曲線
為了更好的解讀計算結果，我們先查看鈑金件的材料曲線
塑性段材料曲線
由計算結果可知：
1. Dyna中減縮積分單元類型2和全積分單元16結果相差較大。16號單元加上沙漏類型8可以很好的處理單元扭曲變形的問題；2號單元由于采用面內單點積分，計算速度很快，對于大變形問題的計算最穩定，但對于單元扭曲變形非常敏感，計算精度相對較差。所以推薦使用單元類型16，這也是各主機廠通常使用的單元類型。
2. Abaqus減縮積分S4R和全積分S4位移結果基本完全一致，單元應力應變結果相近（減縮積分應力應變偏小），而全積分S4外推到節點的應力應變值差異很大，而且外推后應力應變不再滿足材料本構關系（應力340MPa對應的塑性應變為8%）。所以推薦使用整體S4R+局部關心區域S4的方式進行建模，這樣可以兼顧計算速度和計算精度，當然結果處理不要用外推到節點的應力應變。
3. Dyna中16號單元與Abaqus中S4的應力應變結果相近，誤差最大的反而是位移。能量曲線趨勢一致，但數值上相差較大，可能是由于各自的接觸算法和單元理論假定的不同導致。
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付費內容為相應計算文件，包含完整的電池包模型，Dyna和abaqus帶損傷的材料韌性斷裂失效設置，abaqus explicit通用接觸防止接觸厚度自動減小的設置，及其他常規的電池包沖擊分析設置，供大家學習。
展開 采用Abaqus和Marc軟件的疲勞裂紋擴展分析對比
方式2：與Abaqus相類似，指定裂紋擴展距離，獲取相鄰兩次擴展裂紋（裂紋深度a1和a2）的能量釋放率，假設裂紋擴展過程中（a1到a2）的能量釋放率呈線性變化，插值獲取裂紋擴展至各位置（a1和a2之間）的能量釋放率，最后通過對Paris公式進行積分，獲得擴展該距離對應的疲勞周次。
Marc軟件進行疲勞裂紋擴展計算的同時，支持非線性的計算，如定義構件與其它構件的接觸。
3計算結果
一塊長和寬均為20mm，厚度為5mm的板，板中間存在一個長度5mm的初始裂紋。對板的一端進行固定，另一端施加0-300N的拉伸疲勞載荷，對疲勞裂紋的擴展情況進行計算。
僅作為演示，模型較為粗糙。
Abaqus軟件中的模型如圖所示，豎直方向網格單元長度為1mm，水平方向網格進行了19等分。
Marc軟件中的模型如圖所示，豎直和水平方向網格單元長度均為1mm。
Abaqus中形成的初始裂紋如圖，由于采用擴展有限元方式，初始裂紋直接跨過了6個單元，初始裂紋長度變為了6 mm。因此，采用Abaqus進行疲勞裂紋擴展計算時，需多注意網格的劃分問題。
Marc軟件通過網格重劃分建立的初始裂紋如圖，初始裂紋長度為所設的5mm。
計算后，Marc軟件中裂紋長度擴展至17mm經歷了235133次循環，Abaqus軟件中裂紋長度擴展至16mm經歷了249865次循環。Abaqus中的Step time即為疲勞循環周次，Marc軟件中可通過輸出下圖查看裂紋擴展所經歷的循環次數。
兩款軟件所計算的裂紋動態擴展過程見下圖，均放大了500倍進行顯示。
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