很多人都不明白分析设置那里的分析部、增量步之间的区别,今天我们来看下论坛别人的经验。
最近在对ABAQUS的学习中遇到了一些问题,就是在建模过程中Step模块的分析步以及每个分析步下的初始增量步、最大增量步、最小增量步它们的具体含义,该去怎样设定,ABAQUS在求解一个非线性问题时是怎样进行迭代的,如何去判断每个增量步迭代的平衡条件等等。通过查阅资料和ABAQUS帮助文档,我对这些问题也有了深入的理解,现将这些问题以及我自己的一些理解总结如下,希望和大家分享。
ABAQUS/Standard对于非线性问题的求解采用的是Newton-Raphson算法来实现。通过对每一个分析步下的增量步进行多次迭代,来使每个增量步达到收敛,进而得到该分析步下的收敛解。在迭代的过程中,ABAQUS会根据收敛情况,自动地对增量步进行扩大或折减。具体过程如下:
如果一个增量步在16次迭代之内获得了收敛解,则成功结束当前的增量步,并开始求解下一个增量步。如果两个连续的增量步都在5次迭代之内就获得了收敛解,ABAQUS/Standard自动将下一个增量步增大为当前增量步的150%。这个过程叫做增量步的“扩大”。
如果一个增量步经过16次迭代仍没有获得收敛解,或者计算结果是发散的,ABAQUS/Standard会将增量步减小为当前增量步的25%,重新开始迭代尝试,此过程称为“折减”。当折减次数超过5次,那么就会出现我们经常遇到的错误信息:
***ERROR: TOO MANY ATTEMPTS MADE FOR THIS INCREMENT: ANALYSISTERMINATED
造成这样的问题往往是因为模型的本身有问题,例如存在刚体位移、过约束、接触或者塑性材料定义不当、网格过于粗糙或过于细化等。
在分析一个非线性问题前,一般都要对最大增量步的数目、初始增量步、最大和最小增量步进行适当的设定,来保证求解的顺利进行。
这些参数的具体设置方法如下:
- 初始增量步:对于很容易收敛的问题,一般设定为1即可;对于难以收敛的非线性问题,需减小初始增量步,如将分析步时间乘以0.1或0.01(这个需根据问题的具体情况决定)。
2. 最小增量步:一般采用默认值(1e-5),对于非常复杂的非线性问题,可以再将其减小1到2个数量级。
3. 最大增量步:一般采用默认值,因为它对模型是否收敛并没有影响。
4. 最大增量步数目:默认为100,对于复杂的非线性分析,需要的增量步数往往大于100,所以应当把这些参数设置的尽量大一些。
ABAQUS介绍
ABAQUS主要功能
ABAQUS是功能强大的有限元软件,由于ABAQUS强大的分析能力和模拟复杂系统的可靠性,它在各国的工业和研究中得到广泛的应用,在大量的高科技产品开发中发挥着巨大的作用。复杂的固体力学结构力学系统,特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题 。模拟典型工程材料的性能,其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料。其它工程问题:热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析(流体渗透/应力耦合分析)及压电介质分析。
ABAQUS主要分析功能
1、静态应力/位移分析:包括线性、几何或材料非线性、结构断裂分析等 。
2、动态分析:包括频率提取、瞬态响应分析、稳态响应分析、随机响应分析等。
3、非线性动态应力/位移分析:包括各种随时间变化的大位移分析、接触分析等。
4、粘弹性/粘塑性响应分析:包括粘弹性/粘塑性材料结构的响应分析。
5、热传导分析:包括传热、辐射和对流的瞬态或稳态分析。
6、退火成型过程分析:对材料退火热处理过程的模拟。
7、质量扩散分析:静水压力造成的质量扩散和渗漏分析等
8、准静态分析:包括应用显示积分方法求解静态和冲压等准静态问题。
9、耦合分析:包括热/力耦合、热/电耦合、压/电耦合、流/力耦合、声/力耦合等。
10、海洋工程结构分析:包括模拟海洋工程的特殊载荷,例如流载荷、浮力、惯性力;分析海洋工程的特殊结构,例如锚链、管道、电缆;模拟海洋工程的特殊连接,例如土壤/管柱连接、锚链/海床摩擦、管道/管道相对滑动。(ABAQUS/Aqua)
11、瞬态温度/位移耦合分析:力学和热响应耦合问题
12、疲劳分析:包括根据结构和材料的受载情况统计,进行疲劳寿命估计。
13、水下冲击分析:包括对冲击载荷作用下的水下结构进行分析。
14、设计灵敏度分析:包括对结构参数进行灵敏度分析,并据此进行结构优化设计。
ABAQUS主要组成
ABAQUS分析基本流程
1、前处理:建模,划分网格,设置边界条件;
2、解算器:求解控制方程,输出结果;
3、后处理:分析结果;
ABAQUS求解器
ABAQUS/Standard|ABAQUS/Explicit 为用户提供两种互补的分析工具。ABAQUS/Standard是一个通用分析模块,它能求解广泛领域的线性和非线性问题,包括静力、动力、构件的热和电响应。适合于模拟与振型的振动频率相比研究响应周期较长的问题;用于具有适度非线性问题,其中非线性是平滑的。ABAQUS/Explicit 采用显示动力学有限元格式,适用于模拟短暂、瞬时的动态事件,如:
模拟高速动力学问题,需要较少的时间增量;
适合求解冲击,穿透等高度非线性动力响应问题;
对于包含不连续的非线性问题,一般效率高。
求解器的特点
可以分析复杂的固体力学结构力学系统,特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。Standard隐式算法(稳定,费用高):当每一个求解增量步结束的时候,隐式的有限元要解一组方程组,占用资源多;增量步较大,有收敛问题。Explicit显示方法(条件稳定,费用低):并不需要求解方程组,通过动态方法推进增量计算;计算速度快,增量步小。
ABAQUS功能模块
1、几何建模Part;
2、划分网格Mesh;
3、特性设置Property;
4、建立装配体Assembly;
5、定义分析步Step;
6、相互作用Iteraction;
7、载荷边界Load;
8、提交运算Job;
9、后处理Visualization