Abaqus 多分析步分析

ABAQUS模擬分析總的目標(biāo)是確定模型對(duì)載荷的響應(yīng)?；仡?/span>ABAQUS采用載荷這一術(shù)語(yǔ)的含義,載荷是使結(jié)構(gòu)的響應(yīng)從初始狀態(tài)發(fā)生改變的量。如:非零邊界條件或指定位移,集中力,分布?jí)毫σ约皥?chǎng)等等。在某些情況下載荷相對(duì)簡(jiǎn)單,如結(jié)構(gòu)上只作用一組集中載荷。另外一些問(wèn)題中施加在結(jié)構(gòu)上的載荷可能會(huì)特別復(fù)雜,例如,在某一時(shí)間段內(nèi)不同的載荷按一定的順序施加到模型的不同部分,或載荷的幅值是隨時(shí)間變化的函數(shù)。對(duì)計(jì)算模型施加復(fù)雜載荷時(shí)采用載荷歷程這一術(shù)語(yǔ)。

在ABAQUS中,用戶可將整個(gè)的載荷歷程劃分為若干個(gè)分析步。每一個(gè)分析步都是由用戶指定的一個(gè) “時(shí)間” 段,這樣便于ABAQUS計(jì)算模型對(duì)該時(shí)段內(nèi)指定一組的載荷和邊界條件的響應(yīng)。用戶必須在每一個(gè)分析步中指定響應(yīng)的類型,稱之為分析程式,在同一個(gè)問(wèn)題中不同的分析步之間可以改變分析程式。例如,可在一個(gè)分析步中施加靜態(tài)恒載荷計(jì)算靜力響應(yīng),如自重載荷;而在其后的分析步中施加地震加速度計(jì)算動(dòng)力響應(yīng)。

ABAQUS將它所有的分析程式分為兩大類:線性擾動(dòng)和常規(guī)分析。由于ABAQUS對(duì)這兩種分析程式的加載條件和“時(shí)間”的定義不同,因而對(duì)線性擾動(dòng)和常規(guī)分析程式序作了明確的區(qū)分。所以對(duì)這兩個(gè)分析程式的結(jié)果應(yīng)區(qū)分對(duì)待。

在常規(guī)分析過(guò)程即常規(guī)分析步中,分析的類型可以是線性的也可以是非線性的。而在線性擾動(dòng)分析過(guò)程即擾動(dòng)分析步中,只能是線性分析。在線性擾動(dòng)分析步之前的常規(guī)分析步中產(chǎn)生的模型的基態(tài),ABAQUS將其用作線性擾動(dòng)分析步的預(yù)變形和預(yù)加載狀態(tài),因而使得ABAQUS的模擬分析的能力比僅僅只有線性分析功能的軟件更具有一般性和廣泛性。

線性擾動(dòng)分析步的起始點(diǎn)稱為模型的基態(tài)。如果模擬計(jì)算的第一個(gè)分析步是線性擾動(dòng)分析步,則模型的基態(tài)就是用初始條件所指定的狀態(tài)。否則基本狀態(tài)就是在線性擾動(dòng)分析步之前的最后一個(gè)常規(guī)分析步結(jié)束時(shí)的狀態(tài)。盡管在擾動(dòng)分析步中結(jié)構(gòu)的響應(yīng)設(shè)定為線性,但模型在此之前的常規(guī)分析步中可以有非線性響應(yīng)。對(duì)前面常規(guī)分析步中有非線性響應(yīng)的模型,ABAQUS用當(dāng)前的彈性模量作為擾動(dòng)分析的線性剛度。該彈性模量對(duì)彈塑性材料而言是其初始彈性模量,對(duì)超彈型材料而言為其切線模量(參見(jiàn)下圖)。

擾動(dòng)步中的載荷應(yīng)足夠小,以保證模型的響應(yīng)不要過(guò)大地偏離切線模量所能預(yù)測(cè)的響應(yīng)。如果仿真過(guò)程中有接觸問(wèn)題,則在擾動(dòng)分析步中應(yīng)保證接觸面的接觸狀態(tài)不發(fā)生改變,即基態(tài)中閉合的點(diǎn)仍保持閉合,脫離的點(diǎn)仍保持脫離。

若在擾動(dòng)步后有常規(guī)步,它就用前面一個(gè)常規(guī)分析步結(jié)束時(shí)模型的狀態(tài)作為其起始點(diǎn),而不是將擾動(dòng)分析步結(jié)束時(shí)模型的狀態(tài)作為其起始點(diǎn)。這樣,線性擾動(dòng)分析步中的響應(yīng)對(duì)仿真過(guò)程不產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響。因此,ABAQUS在分析過(guò)程中總時(shí)間并不包含線性擾動(dòng)分析步的時(shí)間。事實(shí)上,ABAQUS將擾動(dòng)分析步的時(shí)間定義成非常小的量(10-36),因此,將它累加到總時(shí)間上時(shí)沒(méi)有任何影響。在模態(tài)動(dòng)力分析過(guò)程并不采用這一規(guī)則。

在線性擾動(dòng)分析步中所給定的載荷和邊界條件僅在該分析步內(nèi)有效。在線性擾動(dòng)分析步中給定的載荷量值(包括預(yù)設(shè)的邊界條件)是載荷的擾動(dòng)增量,而不是載荷的總量值。因此,擾動(dòng)分析步內(nèi)輸出的結(jié)果僅是因擾動(dòng)而引起的變化量。在基態(tài)變量中不包含這些擾動(dòng)變化量。

在ABAQUS/Standard中,對(duì)于以下的過(guò)程總是采用線性擾動(dòng)分析步:

· linear eigenvalue buckling, (線性特征值屈曲)

· frequency extraction, (固有頻率提取)

· transient modal dynamics, (瞬態(tài)模態(tài)分析)

· random response, (隨機(jī)響應(yīng))

· response spectrum, and (響應(yīng)譜分析)

· steady-state dynamics. (穩(wěn)態(tài)動(dòng)力分析)

而對(duì)靜態(tài)過(guò)程可以用常規(guī)分析也可用線性擾動(dòng)分析。

小結(jié)

l 一個(gè)ABAQUS模擬分析過(guò)程可以包含任意數(shù)目的分析步。

l 一個(gè)分析分析步就是一段ABAQUS計(jì)算模型對(duì)一組給定載荷和邊界條件的響應(yīng)的“時(shí)間”長(zhǎng)度。在分析步中所用的分析程式?jīng)Q定了這個(gè)響應(yīng)的特征。

l 在一個(gè)常規(guī)分析分析步中結(jié)構(gòu)的響應(yīng)既可以是線性的,也可以是非線性的。

l 每一個(gè)常規(guī)分析步的開(kāi)始狀態(tài)是上一個(gè)常規(guī)分析步的結(jié)束狀態(tài)。這樣,在一個(gè)模擬分析中模型的響應(yīng)隨一系列常規(guī)分析步而演化。

l 線性擾動(dòng)分析步計(jì)算結(jié)構(gòu)對(duì)擾動(dòng)載荷的線性響應(yīng)。這個(gè)響應(yīng)是相對(duì)于基態(tài)而言的,基態(tài)是該分析步之前的最后一個(gè)常規(guī)分析步結(jié)束時(shí)模型的狀態(tài)。

l 只要存儲(chǔ)了一個(gè)重啟動(dòng)文件,就可以進(jìn)行重啟動(dòng)分析。重啟動(dòng)文件可以用來(lái)繼續(xù)一個(gè)中斷的分析或者對(duì)模擬分析過(guò)程添加另外的載荷歷程。