【计算软件】ABAQUS平台
【算例说明】掌握Abaqus显式和隐式联合分析
(1) 隐式算法和显式算法介绍
(2) 显式和隐式顺序耦合分析
(3) 实例—钣金成形显式隐式顺序耦合回弹分析
(4) 隐式和显式直接耦合分析
【工程案例】冲击悬臂的显式隐式直接耦合分析
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【说明分解】
1.隐式和显式程序的区别
ABAQUS/Standard
适用于静力学(线性或非线性)、动力学(线性或非线性)问题
需要迭代求解,内存占用量较大,对非线性问题常常出现收敛困难,但支持的单元类型、接触算法较多,支持子结构
Abaqus/Explicit
适用于瞬态动力学、准静态问题
使用直接积分法,内存占用量较小,擅长处理高度非线性问题,不存在收敛性问题,单元库是Standard的子集,接触算法更强劲
高速、瞬态、强非线性采用显式算法,那么隐式算法对于一般的非线性动力学问题有什么优势吗?
Abaqus/standard程序是隐式H.H.T(Hilber, Hughes, and Taylor)时间积分算法,无条件稳定,从算法角度来看,对时间步长没有限制,这就使得隐式程序跟显式算法相比,更适合处理以下两类问题:
1.低速动力学问题,即结构响应时间大于固有周期的动力学问题,Abaqus/Explicit受最小时间步长的限制,求解这类问题要大量的时间增量,效率很低,相反,隐式算法要快的多。
2.非线性发展缓慢的问题(如材料塑性),对该类问题,隐式程序需要较少的迭代步数就能找到动力学平衡方程组的收敛解。
1.1 为什么要进行显式和隐式顺序耦合分析
因为两种算法各有各的优势,比如钣金成型-回弹问题,冲压的过程作用时间较短,分析过程中涉及到大变形、塑性屈服、接触非线性,因此更适合使用Abaqus/Explicit分析;而回弹是卸载过程,只关心回弹量而不关心过程的作用时间、过程中的应力等,所以适合Abaqus/standard静力学分析。
要实现显式和隐式顺序耦合分析,需要在显式和隐式分析之间传递数据。
2.显式和隐式顺序耦合分析
2.1 操作步骤1:设置重启动
2.2 操作步骤2:复制模型,替换分析步
2.3 操作步骤3:删除其他装配实例及相关设置
2.4 操作步骤4:显式分析结果传递给隐式分析作为初始状态
2.5 操作步骤5-6:边界条件与结果分析
3.实例练习
4.隐式和显式直接耦合分析
4.1各取所长
Abaqus/standard
无条件稳定:允许较大的时间步长
可用子结构
小应变分析效率高
Abaqus/Explicit
擅长处理高速事件
非常强劲的接触算法
Co-simulation结合两者优点,将模型中的不同区域的响应用不同的算法分析,加速计算。
4.2冲击悬臂的显式隐式直接耦合分析
建模方法:
①直接建立两个模型,选择耦合界面传递数据,运行co-sim作业。
②复制同一个model两次,一个用于显式分析,一个用于隐式分析,通过link instances的方式来关联两个model中的部件,并创建耦合界面,运行co-sim作业。
第一种方法更加简单、快捷,不需要进行部件关联。
4.3 分析结果