abaqus計算能量的案例
如何計算流體仿真中的質量與能量守恒
計算能量守恒
由熱力學第一定律和力學定律，可以得出著名的全局熱平衡方程。
這里，
指換熱率，考慮傳導 熱通量
；輻射 熱通量，
和額外的熱源
；如電磁熱源(
焦耳熱
)，
感應加熱
，或任何用戶定義的熱源。
代表由力學應力引起的應力功率，
是內部能量。
該方程中涉及的應力功率被轉換為熱耗散。應力功率表達式來自連續(xù)體力學理論，可寫為
式中，
是柯西應力張量，
是應變率張量。
對于流體，應力張量可以分為壓力部分和黏性部分
。然后，應力功率變?yōu)閴毫ψ兓龅墓宛ば院纳㈨椀目偤停缦滤荆? 在 COMSOL Multiphysics 中，我們可以選擇添加這些效應中的一種、兩種，或者都不添加。通過非等溫流 多物理場節(jié)點，每個效應都有一個復選框，默認情況下是不被選中的。
包括壓力變化做的功和包括黏性耗散的特征。
對于共軛傳熱分析，即傳熱方程與
納維-斯托克斯方程
和連續(xù)性方程一起求解時，以下總能量通量成為守恒量。
式中，
是總內能。
總能量通量包括對流、傳導和輻射熱通量。它包含了代表對流動能的附加項
，以及對流應力能
。能量平衡方程的形式如下：
在穩(wěn)態(tài)研究中，這個表達式簡化為
對于這個方程的每個量，都有一個預定義的全局變量可供后處理。得出的全局計算值可用于計算變量。下表總結了不同的相關預定義變量的名稱。
因此，使用 COMSOL Multiphysics 中的預定義變量編寫的能量守衡方程為：
使用派生的全局計算值來計算預設變量的能量率。
展開 車門最小關門能量計算（2.4.1 Door Closing Effort）
一旦到了后期如果出現(xiàn)難以關閉的情況（即實際消耗能量超過預定值），在排除裝配因素后，再進行分析與試驗，對比各個因素消耗的能量值就可以迅速對有問題的子系統(tǒng)進行整改。
功能：
1、計算并輸出最小關門能量和各個因素的能量消耗；
2、計算并輸出最小關門速度、最小推門力和最小開門力；
3、輸出開關門過程中力、能量、速度、加速度、聲壓的變化曲線；
操作示例：
1、輸入參數并計算輸出；
2、分析與試驗加速度曲線對比
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Abaqus應用之能量篇
2．時間增量特點
l 顯式方法需許多小時間增量，計算成本低（不必聯(lián)立求解方程）。
l 模型尺寸增加時，顯式方法比隱式方法節(jié)省大量計算成本。
3．穩(wěn)定極限
l 穩(wěn)定極限是保持精度的最大時間增量，ABAQUS/Explicit自動控制其值以保持穩(wěn)定性。
l 材料剛度增加穩(wěn)定極限降低，密度增加則提高；單一材料網格中，穩(wěn)定極限與最小單元尺寸大致成比例。
4．阻尼應用：應用質量比例阻尼減弱低階頻率振蕩，剛度比例阻尼減弱高階頻率振蕩。
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(fā)現(xiàn)，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準靜態(tài)小例子: 能量平衡、質量放大
Abaqus準靜態(tài)問題小例子
1，定義：將顯示問題用于準靜態(tài)問題需要一些特殊的考慮，由于準靜態(tài)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(tài)通常控制著結構的響應。如果知道結構的最低階模態(tài)，我們就可以估計出適當的靜態(tài)響應所需要的時間，通常理想的加載時間的最低階模態(tài)周期的10倍，以確保解答是真正的準靜態(tài)。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(wěn)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(wěn)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(tài)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(tǒng)的動能，EFD是摩擦耗散的能量，EW是外力作的功，Etotal系統(tǒng)中的總能量。
展開 ABAQUS動態(tài)分析中的能量平衡、沙漏及結果評估
ABAQUS動態(tài)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(tài)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(fā)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 【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(fā)現(xiàn)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(wěn)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(xiàn)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
ALLCW—罰函數約束產生的能量
僅針對整個系統(tǒng)模型而言
ALLMW—質量縮放中增加質量產生的能量
僅針對整個系統(tǒng)模型而言，像在準靜態(tài)和動態(tài)分析問題中經常進行質量縮放來提高計算效率
ALLIE—總應變能
ALLIE=ALLSE + ALLPD + ALLCD + ALLAE + ALLDMD+ ALLDC+ ALLFC
ETOTAL—能量平衡
ETOTAL=ALLKE + ALLIE + ALLVD + ALLFD + ALLIHE – ALLWK – ALLPW – ALLCW – ALLMW – ALLHF
能量平衡即為零，一般等于零說明計算模型分析更為可靠。
展開 
ABAQUS 在計算到step3后計算中斷，變形過大
我在原本可以計算的模型的基礎上修改的，只是刪了幾個樓板與梁連接的栓釘
ABAQUS混凝土損傷塑性模型-C30EXCEL計算表格（含計算結果）
這是根據GB50010-2010中混凝土結構設計規(guī)范中的混凝土本構模型，結合文獻所述的損傷因子定義，編制的計算C30混凝土非彈性應變和損傷因子的EXCEL表格。也是邊學變做，希望能和大家多交流。
C30砼本構（損傷塑性模型）.rar
ABAQUS混凝土損傷塑性損傷因子計算依據.rar
Mesh Free-眼鏡剛強度校核計算，附Abaqus計算結果對比
采用Mesh Free對某品牌眼鏡整體剛度、強度進行校核，如下圖所示，Mesh Free支持在不用做幾何清理的前提下進行計算分析，導入模型部件可以包含細節(jié)特征，比如螺釘上的倒角。
眼鏡定義了5種線彈性材料：鏡架主體采用鈦合金；眼鏡片采用樹脂；螺釘等連接件采用鋼；鼻托和鏡片扎線采用兩種不同的尼龍材料。
眼鏡腿一只固定，另一只向上掰，加力1N，模擬分析此種工況下眼鏡整體結構的剛度、強度。
Mesh Free所有接觸面定義為完全剛性連接，Abaqus作同樣處理，不考慮非線性因素，對比二者的線性計算結果。
Mesh Free給出的眼鏡最大變形為23.92mm，Abaqus的結果為23.46mm。
Mesh Free給出的眼鏡最大應力為303.4MPa，Abaqus的結果為308.3MPa。
談談Mesh Free使用感受：
雖然我常用ABQ，但是不得不說，對于包含細節(jié)幾何特征的復雜裝配結構建模分析，Mesh Free真的要比Abaqus高效的多。
據我了解Mesh Free的非線性也在大力的開發(fā)之中，目前已經支持經典塑性材料非線性、邊界條件非線性也可以設置滑動和一般的摩擦接觸。
對不熟悉常規(guī)有限元操作的結構設計人員來說，不用幾何清理、不用劃網格是極好的體驗。
關鍵是Mesh Free的結果也確實很準，目前的CAE無非是追求更準的基礎上算的更快，這兩點Mesh Free無疑是滿足的。
Mesh Free
Abaqus
展開 ABAQUS混凝土損傷塑性模型-C30EXCEL計算表格（含計算結果） ￥3.7
計算表格（如下）中標黃部分的參數可自行設定后，EXCEL程序會自動計算“抗拉強度、非彈性應變、受拉損傷因子”。
