Abaqus应用之常见问题处理 (二)

说明:本次内容参考曹金凤、 石亦平老师所著的《ABAQUS有限元分析常见问题解答》 ;
1、 常见问题1 :ABAQUS/Standard与ABAQUS/Explicit的比较
2、 常 见 问 题 2 : 场 变 量 输 出( field ) 和 历 程 输 出(history )
(1) 场变量输出:
在通常情况下, 后处理模块采用变形形状 、 等直线或矢量图来看实时输出结果, 由ABAQUS生成的实时输出结果数据库文件都很大, 因此可以通过输出要求来限制结果数据库的大小。
(2) 历程输出:
ABAQYUS对模型中指定点产生历程输出数据 。 在大多数情况下可以使用后处理模块在XY坐标系中查看历史输出结果 。 结果的输出频率依赖于如何使用计算生成的各种数据, 输出频率可以很高。 可以建立历史输出要求,通过该要求限制历史输出频率。在建立历史输出要求时可以指定某一个独立的变量写入输出结果数据库。
3、 常 见 问 题 3 :分 析 步(time increment )
在Abaqus步进设置中,有四个关键参数:最大增量数、初始增量、最小增量和最大增量。
要理解这个问题,首先必须掌握Abaqus的计算过程和收敛难题。Abaqus首先使用初始增量值进行迭代计算。如果结果收敛,软件将使用相同的增量值进入下一步。如果结果没有收敛,Abaqus会自动减少时间增量并重试,直到收敛后才进入下一步。
但是,如果时间增量减少到最小增量值,结果仍不收敛,
Abaqus将终止计算。因此,最大和最小增量值设定了收敛过程中时间增量的上下限。同时,分析的总时间等于(时间增量×增量次数)之和。当时间增量很小时,所需的增量数会增加,导致计算时间延长。因此,最大增量数一般应设置为一个相对较大的值。最小增量值不应设置得太小,原因有二:
(1)增量次数会增加,从而导致计算时间增加;
(2)Abaqus的计算精度约为10^(-5),当时间增量小于此值时,结果将变得毫无意义。
有限元分析的收敛性与最小空间元素尺寸/时间增量的比率有关。如果将最小增量设为10^(-5)仍不能达到收敛,那么减小空间元素尺寸(即细化网格)可能会有所帮助。当然,还有其他方法可以改善收敛性。如果其他方法都不奏效,这可能表明模型本身存在问题,在这种情况下,可能需要切换到显式分析。
总之,最大增量应设置为一个合理的大值。初始增量可以适度减少(例如减少两到三个数量级)。最小增量(通常约为10^(-5))不应修改,最大增量值影响不大,一般不需要调整。
4、 常 见 问 题 4 : 质 量 缩 放(Mass Scaling )
●在ABAQUS中,质量缩放(Mass Scaling)是用于提高计算效率的一种技术。它通过在数值模拟中人为地增加模型的质量,从而使得时间步长增大,以加快显式分析的计算过程。质量缩放通常用于显式动力学分析(Explicit Dynamics),因为在显式分析中,
时间步长与模型中的最小特征尺寸和最高声速成反比,因此较小的时间步长会导致计算时间过长。
●质量缩放的基本原理是通过增加质量来提高临界时间步长,从而加快计算速度。ABAQUS提供了两种质量缩放方法:固定时间步长的质量缩放:在这个方法中,用户指定一个期望的时间步长,ABAQUS会自动调整模型中各元素的质量,以实现这个时间步长。固定质量的时间步长调整:在这个方法中,质量缩放在分析的初始阶段被激活,之后程序会根据质量缩放的需求逐步调整时间步长。
●质量缩放的注意事项:物理准确性:过度的质量缩放可能会导致不真实的模拟结果,因为它改变了模型的质量分布,从而可能影响动态响应。质量缩放因子:
ABAQUS允许用户手动设置质量缩放因子,但通常建议在必要时使用默认的自动质量缩放功能。
●实际应用场景:冲击分析、动态屈曲分析。

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