abaqus 各種能量的案例
Abaqus應(yīng)用之能量篇
該文檔主要介紹了Abaqus/Explicit分析中的能量相關(guān)內(nèi)容，包括能量平衡表述、輸出及相關(guān)特點(diǎn)，具體如下：
一、能量平衡表述
1．能量平衡公式：
其中， EI 為內(nèi)能，EV為粘性耗散能，EFD是摩擦耗散能，EKE是動(dòng)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(gè)常數(shù)。在數(shù)值模型中， 只是近似的常數(shù)，一般有小于1％的誤差。
2．內(nèi)能組成
內(nèi)能是能量的總和，它包括可恢復(fù)的彈性應(yīng)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(yīng)變能EA：
l 彈性應(yīng)變能EE：可恢復(fù)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(yīng)變能EA：包括沙漏阻力及殼和梁?jiǎn)卧獧M向剪切中的能量，大量偽應(yīng)變能表明需對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)劃或修改，單元偽應(yīng)變能密度可查看各單元偽應(yīng)變能情況，偽應(yīng)變能ALLSE<5%時(shí)沙漏可控制。
3．粘性能：
由阻尼機(jī)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(jié)點(diǎn)力（力矩）和位移（轉(zhuǎn)角）定義，指定邊界條件也有貢獻(xiàn)。
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中的能量平衡
2、我分析的是結(jié)構(gòu)在地震波作用下的反應(yīng)，通過查看資料發(fā)現(xiàn)，能量方程有兩種，即相對(duì)能量方程和絕對(duì)能量方程，相對(duì)能量方程是動(dòng)力方程兩邊對(duì)“相對(duì)位移”積分得到的，絕對(duì)能量方程式動(dòng)力方程兩邊對(duì)“絕對(duì)位移”積分得到的，我在ABAQUS幫助文件中沒有找到這些能量項(xiàng)計(jì)算的公式說明，請(qǐng)問這些能量項(xiàng)的計(jì)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(jié)構(gòu)中的能量，是否就是外力功ALLWK這項(xiàng)呢？
3、根據(jù)您博客中的內(nèi)容，內(nèi)能=彈性應(yīng)變能（Es）+塑性能（Ep）+阻尼耗能（Ev）+蠕變耗能（Ec），而彈性應(yīng)變能（Es）=損傷耗能（Ed）+可恢復(fù)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(duì)公式2，如果ALLSE指的是可恢復(fù)的彈性應(yīng)變能，那么是否公式2中少了一項(xiàng)損傷耗能（Es），不知該怎么理解？
展開 
ABAQUS動(dòng)態(tài)分析中的能量平衡、沙漏及結(jié)果評(píng)估
ABAQUS動(dòng)態(tài)分析中的能量平衡、沙漏及結(jié)果評(píng)估
Abaqus準(zhǔn)靜態(tài)小例子: 能量平衡、質(zhì)量放大
Abaqus準(zhǔn)靜態(tài)問題小例子
1，定義：將顯示問題用于準(zhǔn)靜態(tài)問題需要一些特殊的考慮，由于準(zhǔn)靜態(tài)問題一般是較長(zhǎng)時(shí)間的求解過程，它將需要大量的時(shí)間增量，為了獲得較經(jīng)濟(jì)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(jié)果的準(zhǔn)確度。
那么加載的速度應(yīng)該是多大呢？ 我們知道，結(jié)構(gòu)的最低階模態(tài)通?？刂浦Y(jié)構(gòu)的響應(yīng)。如果知道結(jié)構(gòu)的最低階模態(tài)，我們就可以估計(jì)出適當(dāng)?shù)撵o態(tài)響應(yīng)所需要的時(shí)間，通常理想的加載時(shí)間的最低階模態(tài)周期的10倍，以確保解答是真正的準(zhǔn)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(gè)好的方法。
2 質(zhì)量放大技術(shù)，
利用中心差分法求解時(shí)，解的穩(wěn)定性是時(shí)間步長(zhǎng)t必須小于該問題求解方程性質(zhì)中某個(gè)臨近值t1—聲波通過該單元的時(shí)間.
網(wǎng)格中的最小單元尺寸將決定t1的大小，網(wǎng)格尺寸越小，t1越小從而使計(jì)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(shè)為0.從這個(gè)方程上我們可以看出，如果網(wǎng)格中某個(gè)單元的尺寸過小，計(jì)算量將會(huì)產(chǎn)生不合理的增加。如果我們將材料密度認(rèn)為的增加f^2倍，波速C就會(huì)降低f倍，臨界穩(wěn)定時(shí)間t1就會(huì)增加f倍。所需要的時(shí)間就會(huì)相應(yīng)的減少。對(duì)質(zhì)量縮放的部分，最好是集中在單元尺寸小的網(wǎng)格上。
3，能量平衡
評(píng)估模擬是否產(chǎn)生了正確的準(zhǔn)靜態(tài)響應(yīng)，當(dāng)模型太復(fù)雜時(shí)，單純的通過應(yīng)力作用不明顯，通常的作法是通過對(duì)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(nèi)能增量（包括彈性和塑性應(yīng)變能），EV是粘性耗散吸收的能量，EKE是系統(tǒng)的動(dòng)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歷史輸出中，各能量變量（ALLAE、ALLIE、ETOTAL等）意義
ABAQUS中，對(duì)于很多動(dòng)態(tài)問題，尤其像高速?zèng)_擊模擬中，對(duì)結(jié)果評(píng)價(jià)很重要的一點(diǎn)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(jiǎn)單整理：
ALLAE：人工偽應(yīng)變能，六面體、殼網(wǎng)格中沙漏發(fā)生情況指標(biāo)
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(nèi)能，ALLIE=ALLSE+ALLPD+ALLCD+ALLAE+ALLQB+ALLEE+ALLDMD
ALLKE：動(dòng)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(yīng)變能）的理解：偽應(yīng)變能就是控制沙漏變形所消耗的主要能量。如果偽應(yīng)變能過高，說明過多的應(yīng)變能被用來控制沙漏變形了。一般通過比較偽應(yīng)變能和其他內(nèi)部能量的值來判斷偽應(yīng)變能是否過高，以及判斷過高的偽應(yīng)變能的來源。
展開 【公益帖】abaqus中的ETOTAL 能量澄清，解釋為何有時(shí)為負(fù)？
顯式計(jì)算中，觀察ETOTOL發(fā)現(xiàn)有時(shí)能量為負(fù)，覺得不太可能，主要原因是大家對(duì)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(dòng)能
ALLVD 耗散能（粘性引起，不包括 ALLSD 和 ALLCD）
ALLSD 耗散能（自動(dòng)穩(wěn)定引起，如接觸）
ALLKL 動(dòng)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(yīng)變能
ALLIE = ALLSE + ALLPD + ALLCD + ALLAE + ALLQB + ALLEE + ALLDMD
ALLSE 應(yīng)變能(可恢復(fù))
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(yīng)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(fù)，并不是代表計(jì)算就有問題，總能來說ETOTAL月接近零越好。但是有時(shí)可能是一個(gè)比較大的值，這是否就說明計(jì)算有問題嗎？ 也不一定要看ETOTAL與 總動(dòng)能（或者總勢(shì)能）的比值是否可以比擬，如果在1%以內(nèi)我們認(rèn)為也是可以接受的。
展開 ABAQUS中的各種文件類型詳解（轉(zhuǎn)）
的分析結(jié)果要寫入此文件中則需要轉(zhuǎn)換，convert=select 或convert=all
10. abaqus.rpy
記錄一次操作中幾乎所有的ABAQUS/CAE命令
11. job_name.lck
阻止并發(fā)寫入輸出數(shù)據(jù)庫，關(guān)閉輸出數(shù)據(jù)庫則自行刪除
12. model_database_name.rec
包含用于恢復(fù)內(nèi)存中模型數(shù)據(jù)庫的ABAQUS/CAE命令
13. job_name.ods
場(chǎng)輸出變量的臨時(shí)操作運(yùn)算結(jié)果，自動(dòng)刪除
14. job_name.ipm
內(nèi)部過程信息文件：?jiǎn)?dòng)ABAQUS/CAE分析時(shí)開始寫入，記錄了從 ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit 到 ABAQUS/CAE的過程日志
15．job_name.log
日志文件：包含了ABAQUS執(zhí)行過程的起止時(shí)間等
16．job_name.abq
ABAQUS/Explicit模塊才有的狀態(tài)文件，記錄分析、繼續(xù)和恢復(fù)命令。為restart所需的文件。
17．job_name.mdl
模型文件：在ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit中運(yùn)行數(shù)據(jù)檢查后產(chǎn)生的文件，.在 analysis和continue 指令下被讀入并重寫，為restart所需的文件。
18．job_name.pac
打包文件：包含了模型信息，僅用于ABAQUS/Explicit ，該文件在執(zhí)行 analysis、datacheck命令時(shí)寫入，執(zhí)行 analysis, continue, recover 指令時(shí)讀入，restart時(shí)需要的文件。
19．job_name.prt
零件信息文件：包含了零件與裝配信息.。
展開 解決Abaqus Python二次開發(fā)各種問題！ 附ABAQUS PYTHON二次開發(fā)攻略文檔下載
網(wǎng)絡(luò)接口的環(huán)境和abaqus的python2環(huán)境是天然隔離的，安裝各種第三方庫自然不在話下了。
說到成果保護(hù)，作者可以精準(zhǔn)對(duì)具體某個(gè)函數(shù)進(jìn)行訪問控制，包括“哪個(gè)賬號(hào)可以訪問？”、“可以訪問幾次？”、“在哪個(gè)時(shí)間段可以訪問？”等等。
而且，這里提到的網(wǎng)絡(luò)可以是局域網(wǎng)。最小的局域網(wǎng)就是同一臺(tái)計(jì)算機(jī)訪問自身的不同端口，所以完全可以在你的計(jì)算機(jī)上配置好網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器應(yīng)用，然后在abaqus的python2環(huán)境中訪問、交互，實(shí)現(xiàn)上述的各種功能。
2、函數(shù)上云
對(duì)于那些飽含作者心血的寶貴函數(shù)，完全可以部署到各種云服務(wù)器上，在代碼“絕對(duì)安全”和用戶“絕對(duì)方便”的前提上讓有需要的人能夠方便快捷的使用到。
以上，都可以基于Abaqus python 漸進(jìn)式二次開發(fā)的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。代碼的使用方法很大程度決定了代碼使用的場(chǎng)景和邊界。
所以，希望突破限制復(fù)制粘貼“長(zhǎng)長(zhǎng)”腳本的你，歡迎參加《Abaqus python 漸進(jìn)式二次開發(fā)（二）》直播課，從基礎(chǔ)的開發(fā)“套路”開始，重新認(rèn)識(shí)Abaqus python二次開發(fā)。
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展開 ABAQUS-MPC各種約束搞清楚了嗎？
很多時(shí)候，在處理復(fù)雜裝配體的時(shí)候，我們都用到MPC和Coupling。那么這么多種約束各適用于什么情況，對(duì)于承載又有什么區(qū)別呢？今天就用一個(gè)shell單元的簡(jiǎn)單案列和大家一起探討一下。
圖1 三維模型
如圖一的T形連接件，通常實(shí)際工程結(jié)構(gòu)是焊接件，但在有限元分析中，我們?nèi)绾翁幚磉@種連接呢？通常我們會(huì)用共節(jié)點(diǎn)來處理，共節(jié)點(diǎn)把兩部分當(dāng)成一個(gè)部件，可以考慮連接處的變形。但也有時(shí)候，要實(shí)現(xiàn)共節(jié)點(diǎn)，需要較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行前處理，因此考慮用MPC來進(jìn)行連接。今天對(duì)于這個(gè)薄壁件（壁厚1mm），我建立6個(gè)模型分別是：1 共節(jié)點(diǎn)2kinematic coupling 3MPC BEAM 4MPC Link 5 MPC Tie 6 MPC Pin ，分別用7種方式處理這個(gè)連接，每個(gè)模型建立三個(gè)分析步，第一個(gè)分析步施加拉伸載荷，第二個(gè)分析步施加豎向載荷產(chǎn)生彎矩，第三個(gè)分析步施加扭轉(zhuǎn)載荷，如圖二所示。
圖2 三種載荷工況
結(jié)果分析
求解過程中，使用MPC-Pin和MPC-Link的兩個(gè)模型算到第二步（彎曲載荷）時(shí)第一個(gè)增量步不收斂，其余模型順利計(jì)算完成。究其原因，我們知道桿單元是不能承受彎曲載荷的，這里的Link便是將兩節(jié)點(diǎn)使用剛性桿單元連起來，而Pin是將兩節(jié)點(diǎn)的三個(gè)平移自由度綁定到一起，也不能承受彎曲載荷。同樣扭矩載荷也是不收斂的。
再看看拉伸載荷工況結(jié)果：6種處理方式在拉伸載荷下結(jié)果幾乎是一致的，可見，它們均可傳遞拉力載荷。
展開 
ABAQUS輸出能量說明（Total energy output）——轉(zhuǎn)自公眾號(hào)CAE仿真空間
拿沙漏現(xiàn)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(chǎn)生的能量并不是模型自身存在的，所以屬于偽應(yīng)變能；而殼單元的面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)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(tǒng)自身產(chǎn)生的，也屬于為應(yīng)變能。
我們都知道，當(dāng)發(fā)現(xiàn)偽應(yīng)變能過大時(shí)候，一般超過5%則需要考慮細(xì)化網(wǎng)格或做其它相應(yīng)處理，否則計(jì)算結(jié)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(guī)律的超彈性等材料。
ALLFD—摩擦耗散能
整個(gè)模型因摩擦作用耗散的能量，僅對(duì)整個(gè)模型而言。
ALLKE—?jiǎng)幽?ALLPD—非彈性耗散能
幫助里寫的是率無關(guān)或率相關(guān)的塑性變形而耗散的能量
ALLSE—可恢復(fù)的應(yīng)變能
ALLVD—粘性耗散能
主要是因系統(tǒng)粘性阻尼和材料阻尼耗散的能量
ALLWK—外力做的功
僅針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)模型而言
ALLIHE—內(nèi)部熱能
ALLHF—外部對(duì)流的熱能
ALLDMD—裂紋損傷導(dǎo)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(duì)整個(gè)模型而言，是所有流體腔做的負(fù)功（？？什么意思？？懂的朋友可以留言講講）
ALLPW—罰函數(shù)接觸產(chǎn)生的能量
包含通用接觸對(duì)和罰函數(shù)/運(yùn)動(dòng)學(xué)接觸對(duì)，僅對(duì)整個(gè)模型有效。
展開 ABAQUS材料庫（常用各種金屬鋼筋混凝土等） ￥2
1606716696(1).png
流程.pdf
在安裝ABAQUS的盤里尋找abaqus_plugins文件夾
然后將附件里的文件復(fù)制
粘貼到制定位置即可
Abaqus/Explicit分析重要概念（2）：各種阻尼的功能及設(shè)置方法/橡膠阻尼
與材料特性相關(guān)的阻尼應(yīng)該在Property功能模塊定義；
與分析求解相關(guān)，幫助Abaqus求解器求解分析的阻尼應(yīng)該在Step模塊中定義；
而與局部效應(yīng)和相互作用相關(guān)的阻尼，則在Property功能模塊和Interaction功能模塊的Speicial菜單中定義；
2、Step模塊中的阻尼系數(shù)通常取默認(rèn)值即可；
Property功能模塊中的材料阻尼通常需要由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定，如果需要定義局部節(jié)點(diǎn)和單元的阻尼，也應(yīng)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)確定；
3、如果用戶希望查閱包含阻尼關(guān)鍵字的INP文件，可以利用abaqus find keyword快速查找（如圖4所示），然后利用abaqus fetch job=***命令提取對(duì)應(yīng)的INP文件（如圖5所示）：
圖4 利用abaqus findkeywor命令快速查閱包含所需關(guān)鍵詞的INP文件
圖5 利用abaqus fetch job=*** 命令提取包含所需關(guān)鍵詞的INP文件
展開 WoundSim2020復(fù)合材料神器，能聯(lián)合abaqus完成各種復(fù)合材料的建模仿真 ￥599
WoundSIM是一個(gè)功能強(qiáng)大的工具，可用于設(shè)計(jì)和模擬各種復(fù)合翹曲壓力容器（COPV）。
自動(dòng)計(jì)算層的厚度，以及不斷變化的風(fēng)角。在整個(gè)COPV中都會(huì)計(jì)算并分配材料屬性。
也可借助集成的FEA軟件轉(zhuǎn)換器，可以生成可運(yùn)行的FEA模型。
WoundSim可以視為SIMULIA開發(fā)的WCM pligin的替代解決方案。
主要特點(diǎn)：
該工具具有一系列綜合功能，可確?？焖僭O(shè)計(jì)和模擬復(fù)合壓力容器儲(chǔ)層：
-具有全面和獨(dú)立用戶界面的民主化工具。
-用戶界面的短時(shí)間響應(yīng)加快了設(shè)計(jì)持續(xù)時(shí)間。
-全面且精心選擇的設(shè)計(jì)參數(shù)，可快速更改圖層。
-快速，全自動(dòng)的FEA模型生成
-繞組問題的預(yù)期。
-智能布局渲染，可進(jìn)行圖層選擇和相交檢測(cè)。
-用于參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)功能設(shè)計(jì)。
-與SIMULIA Abaqus軟件完全兼容
-無需Fortran編譯器對(duì)特定材料的輸出進(jìn)行后處理。
-與纏繞軟件兼容。
-模型校準(zhǔn)和與生產(chǎn)儲(chǔ)層測(cè)量的相關(guān)性。
基本功能
WoundSim是一套綜合功能，可確保快速設(shè)計(jì)和模擬壓力容器。
主要功能如下：
具有全面和獨(dú)立用戶界面的民主化工具。
用戶界面響應(yīng)時(shí)間短，縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間。
全面且精心選擇的設(shè)計(jì)參數(shù)，可快速改變層的形狀。
全自動(dòng)的FEA模型生成，允許以最少的FE知識(shí)執(zhí)行仿真。
繞組問題的預(yù)期。
智能布局渲染，可以選擇圖層和檢測(cè)交點(diǎn)。
用于參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)功能設(shè)計(jì)。
與Abaqus軟件完全兼容，無需Fortran編譯器即可對(duì)特定的物料輸出進(jìn)行后處理。
與纏繞軟件兼容。
建模校準(zhǔn)并與生產(chǎn)的儲(chǔ)層測(cè)量值相關(guān)。
從WoundSIM到FEA模型
在WoundSIM界面中對(duì)疊層進(jìn)行定義和可視化之后，用戶可以生成儲(chǔ)層幾何圖形和相應(yīng)的FEA模型，以執(zhí)行所需的仿真。
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