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本文通過abaqus顯示動(dòng)力學(xué)的方法對(duì)BCC結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓縮仿真模擬，同時(shí)為減小計(jì)算量，采用梁?jiǎn)卧M點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，壓頭設(shè)置為剛性面，添加質(zhì)量縮放，加快運(yùn)算速度，為點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)壓縮模擬提供一種便捷方法。1. 建立BCC點(diǎn)陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。a.首先建立立方體實(shí)體，然后對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理，得到點(diǎn)陣單胞點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。

本文是關(guān)于 Abaqus/Explicit 中質(zhì)量縮放（Mass Scaling）設(shè)定的技術(shù)文檔，主要介紹了質(zhì)量縮放的原理、設(shè)定方法以及相關(guān)注意事項(xiàng) 1、 質(zhì)量縮放的背景和原理 1． 背景： Abaqus/Explicit 在分析接觸、碰撞等高度非線性問題或 Abaqus/Standard 難以收斂時(shí)具有優(yōu)勢(shì)，但求解時(shí)使用非常小的時(shí)間增量，計(jì)算成本龐大。

ABAQUS質(zhì)量縮放ABAQUS分析布中中質(zhì)量縮放設(shè)定.pdf

ABAQUS提供了兩種質(zhì)量縮放方法：固定時(shí)間步長(zhǎng)的質(zhì)量縮放：在這個(gè)方法中，用戶指定一個(gè)期望的時(shí)間步長(zhǎng)，ABAQUS會(huì)自動(dòng)調(diào)整模型中各元素的質(zhì)量，以實(shí)現(xiàn)這個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)。固定質(zhì)量的時(shí)間步長(zhǎng)調(diào)整：在這個(gè)方法中，質(zhì)量縮放在分析的初始階段被激活，之后程序會(huì)根據(jù)質(zhì)量縮放的需求逐步調(diào)整時(shí)間步長(zhǎng)。

其中，“基本信息”頁面的幾何非線性默認(rèn)開啟；“增量”頁面的參數(shù)設(shè)置與隱式有所差別，這里不再贅述；而“質(zhì)量縮放”功能則是顯式分析的一個(gè)重要特征，它通過人為增加單元的質(zhì)量來提高穩(wěn)定時(shí)間步長(zhǎng)，從而提升計(jì)算效率。

小結(jié) 隨著過程速度的增加，靜態(tài)平衡狀態(tài)演變成動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，慣性力變得更加占主導(dǎo)地位。我們應(yīng)該嘗試在慣性力仍然微不足道的最短時(shí)間段（Abaqus 最大加載速率）內(nèi)對(duì)過程進(jìn)行建模； 除了慣性力之外，問題的某些方面（例如材料行為）也可能與速率相關(guān)。在這種情況下，無法更改正在建模的事件的實(shí)際時(shí)間段。質(zhì)量縮放方法在此類問題中變得有吸引力。

小結(jié) 隨著過程速度的增加，靜態(tài)平衡狀態(tài)演變成動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，慣性力變得更加占主導(dǎo)地位。我們應(yīng)該嘗試在慣性力仍然微不足道的最短時(shí)間段（Abaqus 最大加載速率）內(nèi)對(duì)過程進(jìn)行建模； 除了慣性力之外，問題的某些方面（例如材料行為）也可能與速率相關(guān)。在這種情況下，無法更改正在建模的事件的實(shí)際時(shí)間段。質(zhì)量縮放方法在此類問題中變得有吸引力。

圖 7：ABAQUS時(shí)間增量查看方法25、質(zhì)量縮放標(biāo)準(zhǔn)： 那么啥樣的質(zhì)量縮放應(yīng)該是可以接受的呢？

其中Le是單元特征長(zhǎng)度，Cd是膨脹波速，公式中可以看出Le越大，（單元尺寸越大）穩(wěn)定時(shí)間越大，密度愈大，穩(wěn)定時(shí)間越大（這意味著可以通過質(zhì)量縮放加快計(jì)算時(shí)間，需要根據(jù)能量評(píng)估質(zhì)量縮放的影響），需要注意的是顯式時(shí)間為真實(shí)變形時(shí)間，因此使用晶體塑性這類粘塑性本構(gòu)模型顯式求解器并不適用于準(zhǔn)靜態(tài)分析，計(jì)算時(shí)間太長(zhǎng)，并且人為修正時(shí)間會(huì)影響本構(gòu)的響應(yīng)情況，當(dāng)利用顯式求解器進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)使用質(zhì)量縮放是合理的備選方案（保證動(dòng)能于總能量之比小于

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(jì)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(jì)算結(jié)果。 輸出設(shè)置：如何評(píng)價(jià)質(zhì)量縮放系數(shù)對(duì)結(jié)果的影響？？可以通過比較分析過程中整個(gè)模型的動(dòng)能ALLKE和內(nèi)能ALLIE的比值，如果小于1%，結(jié)果非常可靠，如果小于5%，結(jié)果可以接受，如果大于5%，則需要謹(jǐn)慎判斷。

通常顯式計(jì)算的穩(wěn)定時(shí)間步長(zhǎng)在1E-7，對(duì)于晶體塑性這類復(fù)雜的本構(gòu)模型計(jì)算穩(wěn)定時(shí)間步長(zhǎng)通常在1E-9之下，所以計(jì)算時(shí)間往往較長(zhǎng)，當(dāng)然可以適用質(zhì)量縮放來提高最小穩(wěn)定時(shí)間步長(zhǎng)，從而節(jié)約計(jì)算時(shí)間，（質(zhì)量密度會(huì)影響穩(wěn)定性極限，因此在某些情況下縮放質(zhì)量密度可能會(huì)提高分析效率。例如，由于許多模型的復(fù)雜離散化，通常存在包含控制穩(wěn)定性極限的非常小的或形狀不良的元素的區(qū)域。

單軸拉伸實(shí)例說明 圖1 單軸拉伸示意圖 如圖1是一個(gè)單軸拉伸示意圖，我們通過質(zhì)量縮放，縮小自然時(shí)間等手段可以對(duì)計(jì)算進(jìn)行加速。但是如果加載過快，就會(huì)導(dǎo)致速度過大。質(zhì)量縮放不合理，就會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量過大，這兩個(gè)選項(xiàng)共同影響動(dòng)能，如果動(dòng)能在這個(gè)過程中占比超過內(nèi)能的5%，那我們認(rèn)為這個(gè)就不是準(zhǔn)靜態(tài)過程。需要調(diào)整參數(shù)，重新加載。

（為了進(jìn)行對(duì)比使用于自帶的本構(gòu)相同的硬化方式，模擬中使用了相同的質(zhì)量縮放，但質(zhì)量縮放容易產(chǎn)生數(shù)值振蕩，模擬的拉伸曲線存在波動(dòng)。）

8) ABAQUS/Explicit也可用于準(zhǔn)靜態(tài)分析，關(guān)鍵在于合理設(shè)置加載速度、分析步時(shí)間和質(zhì)量縮放系數(shù)等模型參數(shù)，以使結(jié)果盡可能接近靜態(tài)分析的結(jié)果。判斷是否為準(zhǔn)靜態(tài)分析的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)是，分析過程中模型的動(dòng)能一般不應(yīng)超過內(nèi)能的5%至10%。

為了減少這次分析的運(yùn)算時(shí)間 ，使用了質(zhì)量縮放 使用了質(zhì)量縮放 技術(shù) 。利用質(zhì)量縮放，求解過程中 ，ABAQUS在不連續(xù)的時(shí)間點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)行 質(zhì)量縮放 ，來保證用戶指定的最小時(shí)間增量。 三、 有限元模型 有限元模型電池 組的模型包括 鋁殼 ，鎳片 ，銅鎳片 ，銅，電池上支架 電池上支架 ，電池下支架 ，電池 和電 池膠蓋 。

通常顯式計(jì)算的穩(wěn)定時(shí)間步長(zhǎng)在1E-7，對(duì)于晶體塑性這類復(fù)雜的本構(gòu)模型計(jì)算穩(wěn)定時(shí)間步長(zhǎng)通常在1E-9之下，所以計(jì)算時(shí)間往往較長(zhǎng)，當(dāng)然可以適用質(zhì)量縮放來提高最小穩(wěn)定時(shí)間步長(zhǎng)，從而節(jié)約計(jì)算時(shí)間，（質(zhì)量密度會(huì)影響穩(wěn)定性極限，因此在某些情況下縮放質(zhì)量密度可能會(huì)提高分析效率。例如，由于許多模型的復(fù)雜離散化，通常存在包含控制穩(wěn)定性極限的非常小的或形狀不良的元素的區(qū)域。