ABAQUS隱式分析的案例
“神工坊”高性能工業(yè)仿真平臺｜Abaqus隱式靜力學分析
本期選取CAE領(lǐng)域最常用的仿真軟件Abaqus，選擇基于Abaqus隱式求解的某型機翼受載的案例，我們來看下基于“神工坊”高性能工業(yè)仿真平臺”的Abaqus隱式求解計算，和其他仿真云平臺進行效率對比如何。
Abaqus隱式求解能夠應(yīng)用于大多數(shù)的線性問題以及部分的非線性問題，包括靜態(tài)、動態(tài)分析，因此廣泛的應(yīng)用于工程上結(jié)構(gòu)設(shè)計中強度、剛度校核。隱式分析利用迭代的方法進行求解，使用Newton-Rapson的方法進行迭代。因為采用迭代的方法，且由于模型中可能涉及接觸或者材料的復雜性，可能較難收斂，從而導致大量的迭代，需要求解大量的線性方程組，因此對計算機有著較高的性能要求。
Abaqus隱式靜力學分析
模型介紹
使用隱式分析仿真模型為某型機翼受載的有限元模型，使用材料為某型鋁合金，模型網(wǎng)格單元數(shù)30萬，均為殼體網(wǎng)格，殼體網(wǎng)格使用S4，計算迭代步長70步。初始時間步為0.01，最小時間增量步為5E-06。
在機翼的一端施加固定約束,并在機翼內(nèi)部施加力矩載荷。由于模型不能完全公開展示，因此對圖中部分區(qū)域進行了模糊處理，下同。
仿真結(jié)果
計算完成后的應(yīng)力、位移云圖如下所示。
仿真云平臺對比
進行Abaqus隱式求解分析時,所使用的
“神工坊”高性能工業(yè)仿真平臺
（點擊了解詳情）與其他兩家仿真云平臺的硬件參數(shù)如下表所示。
提交隱式計算后，各個平臺的計算日志如下。
展開 星辰技文 | ABAQUS的隱式求解控制參數(shù)說明
作者：星辰北極星 原文：https://mp.weixin.qq.com/s/pFmOOziD6_GIzTfBiD6waw
ABAQUS是一款強大的有限元分析軟件，給我們工程分析帶來了很多便利，但在處理強非線性問題時，還是會弄的我們焦頭爛額。以前在《星辰技文 | ABAQUS隱式分析不收斂該怎么辦？》一文中提到過General Solution Controls的基本使用方法，并推薦了幾個參數(shù)的修改建議。這里將對Solution Controls中是所有參數(shù)定義進行介紹。
CAE調(diào)整方式：Step模塊下->Other菜單->General Solution Controls。
INP關(guān)鍵字：*CONTROLS。
表格中紅字部分是經(jīng)常會用到的，還請大家著重理解參數(shù)的含義，可以配合幫助文檔《Getting Started with Abaqus/CAE》8.2 The solution of nonlinear problems 或譯文：《ABAQUS非線性有限元分析實例-莊茁》第八章非線性進行同步閱讀和理解。
文中英語部分均來自幫助文檔關(guān)鍵字手冊《Abaqus Keywords Reference Guide》*CONTROLS介紹部分。漢字翻譯不對的地方還請批評指正！
展開 ABAQUS隱式分析不收斂該怎么辦？
星辰技文|ABAQUS隱式分析不收斂該怎么辦？
ABAQUS提供顯式和隱式兩種求解類型，其中顯式計算方法是“有條件收斂的”，只需滿足增量步小于限值，大多數(shù)情況均能順利計算完成；而隱式計算方法，在非線性情況下極易出現(xiàn)不收斂的情況，比如：欠約束、接觸、材料塑性或失效、斷裂、屈曲失穩(wěn)等，都可能導致多次迭代不收斂，增量步大小一降再降，直到滿足終止條件而退出計算。作為老司機，使用了這么多年的軟件總有點心得吧，總結(jié)了五條經(jīng)驗，分享給大家：
一、ABAQUS的任務(wù)提交流程
了解ABAQUS的任務(wù)提交流程，也就是讓我們學會找錯！當我們點擊Submit后會有兩個處理階段：1）預處理；2）任務(wù)計算。
結(jié)合ABAQUS Job Monitor窗口進行講解，兩個階段的分界點位于Data File子頁面的內(nèi)容是否完成；也就是說，當出現(xiàn)Error，而Message File和Status File未激活（生成）時，表明還處于預處理階段，我們定義的模型一開始就存在問題，Errors子頁面都會一一列出，通常會有：信息不完整、材料參數(shù)不符合本構(gòu)模型、特殊定義之間沖突、關(guān)鍵字輸入問題等，我們只需逐個修改即可。
當順利進入任務(wù)計算階段后，窗口上方的表格將實時更新為Status File（jobName.sta）中的內(nèi)容，提示計算的進度，當后續(xù)再出現(xiàn)Error時，才可能是由于計算不收斂導致的錯誤。
二、收斂的基本條件
模型收斂是什么？很多初學者估計都不太清楚，從而提出一些奇奇怪怪的問題，比如：“我用彈性材料可以計算，換成復雜材料模型就計算不了，為什么？”。
展開 基于ABAQUS的建筑結(jié)構(gòu)時程分析
本文選擇帝谷波ELCENTRO作為地震動輸入，其圖形如下圖所示：
分別輸入不同方向下的地震波數(shù)據(jù)后得到各個方向的計算指標：
X向底部剪力時程曲線如下圖所示：
X向頂點（下圖）的位移時程曲線如下圖所示：
位移角數(shù)值如下圖所示
以上分析可以看出，位移角為1/2225，滿足1/1000的要求；
最大水平位移為0.08m，遠小于0.3的要求。
Y向的計算結(jié)果與X向一樣的處理方法：輸入地震波數(shù)據(jù)，提取基底剪力與位移時程曲線，后續(xù)工作主要為與振型分解法的結(jié)果進行比較，當大于反應(yīng)譜法結(jié)果時需要進行內(nèi)力及配筋的調(diào)整。
四、 小結(jié)
本文從ABAQUS的隱式分析算法原理，軟件設(shè)置中的關(guān)鍵參數(shù)理解，國家規(guī)范及實際案例這四大方面介紹了H.H.T算法在高層建筑結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用，對實際復雜建筑結(jié)構(gòu)分析中具有很好借鑒作用，同時可以作為超限結(jié)構(gòu)分析的補充方法。
CPU:I7-10750H
內(nèi)存：16384MB
計算模型的處理技術(shù)：ABAQUS隱式分析
計算機耗時：30min
基于ABAQUS的建筑結(jié)構(gòu)時程分析20210824 V2.0.pdf
展開 
如何在abaqus實現(xiàn)顯式分析與隱式分析交叉進行
如題，如何在abaqus中如何在abaqus實現(xiàn)顯式分析與隱式分析交叉進行
SUV車型翼子板的abaqus抗凹性分析（含源文件及某知名品牌SUV車型翼子板的分析報告） ￥3
這些研究都是基于金屬鈑金件外板的抗凹分析，關(guān)于塑料件的抗凹性并沒有涉及。
本文采用ABAQUS隱式分析模塊.建立某B級轎車塑料翼子板的有限元模型，分析其抗凹性，為塑料翼子板的性能開發(fā)提供參考。
1 抗凹性基本理論
車身外覆蓋件屬于雙曲度扁殼類結(jié)構(gòu)。汽車翼子板由多個安裝點固定于車身，其抗凹性問題屬于扁殼受橫向載荷的變形及穩(wěn)定性問題。根據(jù)板殼理論，雙曲度扁殼在承受外載荷為q時，取局部微曲面，有下列基本微分方程：
為所考察微面附近曲率。
仿照彈性力學中求解平面問題的方法，通過應(yīng)力函數(shù)φ（x，y）表示的所考察微面的薄膜內(nèi)力關(guān)系式為：
微面內(nèi)的彎曲內(nèi)力可由下式求得：
由基本微分方程組（1）解得應(yīng)力函數(shù)φ（x，y）和位移函數(shù)∞（x，y），然后代入到方程組（2）和（3），即可由ψ（x，y）求解薄膜內(nèi)力，由∞（x，y）求解彎曲內(nèi)力。
2 抗凹性評價方法
2.1 線性指標
當車身外板承受較小載荷時，其發(fā)生凹陷位移∞和外載荷q之間存在線性關(guān)系，此時將外板抵抗凹陷撓曲變形的能力稱之為抗凹剛度。如圖1所示，是某轎車翼子板抗凹試驗曲線，從圖中可看出，在施加外載荷小于100N時，載荷一位移曲線基本上是線性的。在線性范圍內(nèi)，當外載荷撤銷時，車身覆蓋件外板恢復為初始狀態(tài)?？拱紕偠仁欠从骋碜影逍阅艿闹匾笜酥弧?在設(shè)計和生產(chǎn)實踐中，對于靜態(tài)指標的評價，通常是通過在外板施加一個特定的載荷，然后測試對應(yīng)的位移來考察。如果產(chǎn)生的位移在目標值內(nèi)，即認為抗凹剛度滿足設(shè)計要求，反之亦然。對于此性能的檢驗，尚沒有統(tǒng)一的標準。比如，福特汽車公司設(shè)計部門的車身外覆蓋件檢驗要求是：在施加90N集中力作用下，外板的位移不超過3mm為合格。
展開 Abaqus隱式轉(zhuǎn)顯式分析 ￥10
我們在做顯式動態(tài)分析時經(jīng)常會碰到模型中需要考慮螺栓預緊力，重力場，過盈配合，預應(yīng)力等的情況，此時我們便需要用到abaqus隱式轉(zhuǎn)顯式的方法。
通過一個預緊力的小例子（隱式加載9000N預緊力，顯式工況為空載）來加以說明。
計算結(jié)果
通過調(diào)整接觸算法，得到誤差更小的接觸力。(方法2預緊力誤差為0.22)
Abaqus沖壓-回彈過程仿真詳細教程，顯式分析到隱式分析的結(jié)果傳遞方法 ￥99.9
沖壓回彈分析會涉及顯式求解器到隱式求解器之間的結(jié)果傳遞設(shè)置，這樣能夠?qū)F(xiàn)實中的力學過程進行拆解，利用適當?shù)那蠼馄?em>分析計算其對應(yīng)擅長處理的的過程（動態(tài)過程、穩(wěn)定過程），從而使整個分析效率極大地提高。
圖1 沖壓示意圖（1/4模型）
如圖1所示，毛坯（藍色）位于夾具（綠色）和模具（黃色）之間，沖頭（紅色）以一定的速度沖擊毛坯，毛坯在壓力和模具約束作用下發(fā)生一定的變形（沖壓過程）；隨后沖頭與夾具向上運動，卸載后的毛坯回彈并保留一定的永久變形（回彈過程），產(chǎn)品沖壓成型過程結(jié)束。
圖2 材料加、卸載的力學過程
材料加、卸載的過程中產(chǎn)生了彈性變形和塑性變形，分析時，通過Abaqus/Explicit分析其沖壓過程，再將分析結(jié)果作為初始狀態(tài)繼承給Abaqus/Standard進行回彈分析。由于對稱性，使用一個1/4模型解決這個問題，全部采用殼單元。
展開 如何用Abaqus隱式動力學畫出李薩如圖形？ 附Abaqus動力學有限元分析指南張文元下載
李薩如沙擺的模擬可以用Abaqus顯式動力學，考慮到我們的顯式分析應(yīng)用案例比較多，這期文章我們換一種方法，使用Abaqus隱式動力學來計算這個過程。
Abaqus隱式動力學使用隱式時間積分（Hilber-Hughes-Taylor算法、向后的歐拉算法）來計算系統(tǒng)的瞬態(tài)動力學或準靜態(tài)響應(yīng)，首先簡單的看一下Abaqus中隱式動力學的幾種應(yīng)用方案：
瞬態(tài)保真（Transient fidelity）
不含接觸模型的默認選項，涉及最小的系統(tǒng)能量耗散，比如衛(wèi)星系統(tǒng)的分析，使用較小的時間增量來精確求解結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)，本文的沙擺采用這種方案。
隱式瞬態(tài)保真應(yīng)用-沙擺振動
中度耗散（Moderate dissipation）
包含接觸模型的默認選項，涉及中度的系統(tǒng)能量耗散，比如動力學系統(tǒng)通過塑性、黏性阻尼或其他效應(yīng)進行能量耗散，可以用于各種插拔、碰撞和成型分析。
隱式中度耗散應(yīng)用-棘輪碰撞
準靜態(tài)（Quasi-static）
準靜態(tài)分析的選項，主要感興趣的是最終的靜態(tài)響應(yīng)，涉及高度的能量耗散，通過引入慣性效應(yīng)來規(guī)范不穩(wěn)定行為，比如因欠約束導致的剛體位移或“突然跳變”。一個應(yīng)用場景是指甲刀的捏合分析，首先通過添加和釋放輔助約束的靜力學方法來計算指甲刀的裝配應(yīng)力，然后將所有部件的相互作改用接觸定義，模型中增加了很多不穩(wěn)定因素，如果繼續(xù)使用靜力學則極其容易發(fā)散，改用隱式準靜態(tài)可以順利完成計算。
展開 基于ABAQUS顯式動力學和隱式動力學的彎管成型加工分析 ￥50
摘要： 彎管成型分析方法及注意點，分別采用顯式動力學和隱式動力學方法進行彎管成型分析，并對兩種分析方法進行了比較。
素材來源：
本文中所引用的案例素材來源于：錢 峰，潘笑譽，葉小奔. 基于ＡＢＡＱＵＳ的管件彎曲成型的有限元分析[J]. 機械工程與自動化,１６７２－６４１３（２０１７）０４－００１９－０３.
案例中彎管模具以及坯料尺寸皆根據(jù)該論文進行建模，論文中未提及的尺寸信息，筆者根據(jù)自身過往經(jīng)驗自行設(shè)定。
建 模：
零部件定義：共五個組件，除坯料外，全部設(shè)置為離散剛體，解析剛體也可，這里以離散剛體為例。
材料屬性：剛體不需要設(shè)置材料，坯料材料屬性需要設(shè)置彈性模量，應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)以及密度（采用隱式動力學可不設(shè)置密度參數(shù)）。
關(guān)于應(yīng)力應(yīng)變曲線定義需要注意abaqus程序內(nèi)部對應(yīng)力應(yīng)變曲線數(shù)據(jù)的正則化問題，顯式動力學算法會根據(jù)用戶輸入的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)進行正則化處理，如果數(shù)據(jù)點過多，或者數(shù)據(jù)點間存在突變，則可能會產(chǎn)生計算誤差或者直接報錯。
莊茁教授關(guān)于顯示動力學中應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的正則化處理的解釋
分析步：
隱式動力學設(shè)置如下：
顯式動力學設(shè)置如下：
關(guān)于顯式動力學中質(zhì)量縮放（Mass scaling）的原理請查閱官方幫助文檔。由于一般的材料加工問題都屬于準靜態(tài)問題，因此采取一定的質(zhì)量縮放可以在損失較少計算精度的前提下，大幅提高計算速度，具有非常大的應(yīng)用價值。當然，如果能夠通過采用更大的網(wǎng)格劃分提高計算速度，那是更好的選擇。在模型調(diào)試階段可以采用較大的質(zhì)量縮放系數(shù)，快速計算，debug模型，在模型調(diào)整好之后減小質(zhì)量縮放系數(shù)，以獲得精度更高的計算結(jié)果。
展開 纏繞方法系列之顯式動力學 ￥50
干活如下
abaqus隱式分析纏繞過程常常因為施加端部集中力而難以進行下去，本貼inp文件涉及纏繞相關(guān)的模型裝配問題、接觸問題、復雜材料問題，以及集中力施加等問題綜合考慮，適合abaqus學者進行纏繞過程分析等。
應(yīng)力分析：直接上圖
應(yīng)變分析：直接上圖
本貼附上cae（2021版）與inp（可通用）文件，見付費文檔。
可提供范圍之內(nèi)的指導，qq私聊
abaqus顯示動力學VS隱式動力學 ￥29.99
引言：本文內(nèi)容綜合參考了《ABAQUS 6.12 有限元分析從入門到精通》、ABAQUS 官方幫助文檔以及《ABAQUS 有限元分析常見問題解答》等資料，同時結(jié)合個人在學習與實際應(yīng)用過程中的體會與思考，旨在幫助讀者對顯示分析步與隱式分析步的差異有更加深入的理解。
需要特別說明的是，文中觀點部分基于作者的學習與實踐經(jīng)驗，難免存在不足或偏差，誠摯歡迎同行提出寶貴意見與建議，以便相互交流、共同進步。
1、 通用隱式分析步：
圖1為創(chuàng)建“動力，隱式”后的“基本信息”“增量”“其他”三個選項卡。
圖1 隱式動力學分析步
在設(shè)置分析步時，“增量”和“其他”兩個選項卡往往容易被忽視。一般來說，選擇自動時間增量時可以通過Half-step residual控制平衡殘差的容差，以兼顧精度與效率；而固定時間增量則可啟用Suppress half-step residual來跳過殘差檢查，加快計算，但可能犧牲穩(wěn)定性。在“其他”選項卡中，求解技術(shù)不涉及接觸迭代，載荷默認按瞬態(tài)方式隨時間變化；至于初始加速度，如果是第一個動力學分析步則為零，如果前一步同樣是動力學步則沿用其結(jié)束時的加速度，默認情況下ABAQUS會自動計算，但若確認載荷無突變則可關(guān)閉以節(jié)省運算量。
2、 通用顯示分析步
該分析步用于顯式動力學分析，除了“基本信息”“增量”和“其他”三個選項卡頁面外，其“編輯分析步”對話框還包括一個“質(zhì)量縮放”選項卡頁面?！盎拘畔ⅰ边x項卡頁面中的幾何非線性選項默認為“開”。“增量”選項卡頁面的相關(guān)參數(shù)如表1所示。
展開 ABAQUS顯式與隱式的區(qū)別
ABAQUS中動態(tài)分析包括兩大類基本方法：
振型疊加法：用于求解線性動態(tài)問題；
直接積分法：主要用于求解非線性動態(tài)問題。
ABAQUS顯式（explicit）和隱式（standard）算法分別對應(yīng)著直接積分法中的中心差分法（顯式）和Newmark（隱式）法等。
比較兩種算法，顯式中心差分法非常適合研究波的傳播問題，如碰撞、高速沖擊、爆炸等。顯式中心差分法的M與C矩陣是對角陣，如給定某些有限元節(jié)點以初始擾動，在經(jīng)過一個時間步長后，和它相關(guān)的節(jié)點進入運動，即U中這些節(jié)點對應(yīng)的分量成為非零量，此特點正好和波的傳播特點相一致。另一方面，研究波傳播的過程需要微小的時間步長，這也正是中心差分法的特點。
而Newmark法更加適合于計算低頻占主導的動力問題，從計算精度考慮，允許采用較大的時間步長以節(jié)省計算時間，同時較大的時間步長還可以過濾掉高階不精確特征值對系統(tǒng)響應(yīng)的影響。隱式方法要轉(zhuǎn)置剛度矩陣，增量迭代，通過一系列線性逼近（Newton-Raphson）來求解。正因為隱式算法要對剛度矩陣求逆，所以計算時要求整體剛度矩陣不能奇異，對于一些接觸高度非線性問題，有時無法保證收斂。
下面分別介紹這兩種算法
abaqus 顯式與隱式的區(qū)別.pdf
展開 基于hypermesh+lsdyna的隱式分析——卡扣插入力分析 ￥30
所謂的隱式和顯式是指時間積分算法：
顯示：
內(nèi)力和外力在每一個節(jié)點上求和，節(jié)點加速度通過節(jié)點力除以節(jié)點質(zhì)量計算得到。通過對求得的加速度在時間上求積分，求解過程向前推進。最大時間步長受當前條件限制，因此這種顯式算法通常需要許多計算時間相對低廉的時間步。
隱式：
需要計算全局剛度矩陣，并對矩陣求逆，然后計算節(jié)點的非平衡力并獲得節(jié)點位移增量。這種方法的優(yōu)點是時間步長的大小可以由用戶決定；不足之處是需要大量的數(shù)值計算用以生成、存儲及分解剛度矩陣。因此，隱式計算通常需要較少但相對昂貴的時間步。
卡扣插入過程展示：
本次分析采用隱式求解法：
1.模型網(wǎng)格：采用四面體網(wǎng)格，不會產(chǎn)生沙漏，但容易體積自鎖，所以單元屬性ELFORM采用13號。
展開 請教abaqus隱式動力求解問題
abaqus做隱式動力學的時候提交文件后一直是running狀態(tài)，等了幾個小時還是這樣，結(jié)果文件也不更新，sta文件也沒有，一直卻沒有報錯，請問是什么原因？
