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08 使用Abaqus-Explicit


使用Abaqus/Explicit
第八讲

? Dassault Systè mes, 2008

概述
? 显式动力学过程概述 ? Abaqus/Explicit句法 Syntax ? 刚体 ? 习题6:动力学(继续)

Introduction to Abaqus/Standard and Ab

aqus/Explicit
? Dassault Systèmes, 2008

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显式动力学过程概述

? Dassault Systè mes, 2008

显式动力学过程概述
? 显示动力学求解器与隐式求解器,比如Abaqus/Standard,是互为补充的。 从用户的角度出发,隐式与显式方法显著的区别为: ? 显式方法需要小的时间增量。 ? 只与模型的最高自然频率相关。 ? 与载荷类型和载荷持续时间无关。 ? 一般的,增量步的数量级为10,000到1,000,000个增量,但是每个增 量步内的计算费用相对较小。

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显式动力学过程概述
? 隐式方法对于时间增量没有内在的限制。 ? 增量大小一般由精度和收敛性控制。 ? 同显式方法相比,隐式模拟中的增量步成数量级的少。 ? 然而,因为必须在每个增量步内求解系统总体方程组,隐式方法在每 个增量步中的费用比显式方法大很多。 ? 知道两种方法的特征之后,在实际分析过程中就可以为所分析的问题选择 合适的方法。

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? Dassault Systèmes, 2008

显式动力学过程概述
? 应力波的传播 ? 应力波传播的例子说明了显 式动力学方法的求解过程: 没有迭代,或求解线性方程 组。

? 考虑应力波沿着三个杆单元 传播问题。在时间增加的过 程中,研究杆的状态。
? 质量被集中到节点。

杆的初始构型,自由端有一个集中力P

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显式动力学过程概述

u ??1 ?

?u ? P ?el1 ? 1 ? d? el1 ? ? ?el1dt ?u ?1 ? u ??1dt ? ? M1 l

?

?

? ? el1 ? ? 0 ? d? el1 ? ? el1 ? E? el1
第一个增量步结束时的构型

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显式动力学过程概述

u ??1 ? u ??2 ?

P ? Fel1 ?u ?1 ? u ?1old ? u ??1dt M1

?

?el1 ? ?

Fel1 ?u ?2 ? u ??2 dt M2

?

u ?2 ? u ?1 ?el1dt ? d? el1 ? ? l ? ? el1 ? ?1 ? d? el1

?

? ? el1 ? E? el1

第二个增量步开始时杆的构型

第三个增量步开始时杆的构型
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显式动力学过程概述
适于用Abaqus/Explicit求解的例子 ? 管道缠绕 ? 该例说明了电厂中高压线路开 裂之后,管道和管道之间的碰 撞问题。 ? 流体的突然释放导致管道的一 部分绕着它的支撑旋转,并撞 到相邻的管道。

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显式动力学过程概述
? 液压成型 ? 利用流体压力使 组件成型。 ? Abaqus/Explicit将 捕获多余毛坯材 料不稳定的起皱 现象。

引入冲压罩,用于 减小起皱效应。

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Abaqus/Explicit句法

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Abaqus/Explicit句法
? Abaqus/Explicit模型的基本输入结构和选项同Abaqus/Standard类似。 ? 这样,用户可以将Abaqus/Standard中掌握的内容应用到 Abaqus/Explicit中。 ? 当输入文件中包含*DYNAMIC, EXPLICIT过程选项时,运行 Abaqus/Explicit分析。

? 在大多数的Abaqus/Explicit分析中,用户只需提供总时间步长。时间增量 的大小由程序自动确定,这样总可以满足稳定时间增量的限制。
*STEP *DYNAMIC, EXPLICIT , 70.E-3

? 对特殊情况,可以人为的控制时间增量大小。

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Abaqus/Explicit句法
? 与Abaqus/Standard不同,在默认情况下,Abaqus/Explicit使用有限应变、 大位移、大旋转公式。 ? 在*STEP选项中,不需要NLGEOM参数。 ? 可以通过使用NLGEOM=NO参数,进行几何线性分析(小变形分 析)。 ? 显式动力学过程需要使用单元的集中质量矩阵。 ? 因为使用Abaqus/Explicit时求解效率一般是非常重要的因素,所以可用的 单元只有一阶减缩积分单元。 ? 例外:修正的三角形和四面体单元 (CPS6M, CPE6M, C3D10M)、二 阶梁单元 (B22 和 B32)、全积分膜单元(M3D4)、全积分壳单元 ( S4, S4T )、全积分一阶六面体单元(C3D8, C3D8I, C3D8T)。

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Abaqus/Explicit句法
? Abaqus/Explicit独有的一些选项 ? 下面的模型定义和历程选项只对Abaqus/Explicit有效(没有列出输出和控 制选项): 分析 过程 *DYNAMIC, EXPLICIT: 该过程指定动力学分析步 Abaqus/Explicit将作为求解器。 *DYNAMIC TEMPERATURE-DISPLACEMENT, EXPLICIT: 该过程指定热固耦合分析步。 *ANNEAL: 该过程将所有的节点速度和状态变量,比 如应力和塑性应变设置为零。

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Abaqus/Explicit句法
材料 *EOS:材料的状态方程可以用于模拟流体动力学 (爆炸)材料, 或几乎不可压流体。 *DAMAGE INITIATION and *DAMAGE EVOLUTION: 这些 材料选项模拟材料中的渐进的损伤和材料的失效。 * EXTREME VALUE: 该选项指定在每个增量步需要监控的 关键变量的极值。 *TRACER PARTICLE: 该选项定义跟踪粒子,用于在自适应 网格域跟踪材料点。

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刚体

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刚体
? 第五讲曾经提到过,Abaqus具有通用刚体功能。 ? 在Abaqus/Explicit中使用该功能时,需要考虑以下两点。 ? 刚体中的单元不影响稳定时间增量。 ? 在*RIGID BODY选项中,可以定义刚体单元的厚度和密度。
*RIGID BODY, REF NODE= node, ELSET=element set, DENSITY=# thickness

? 在*RIGID BODY选项之后的数据行中,可以定义刚体的常数厚度。 ? 在*RIGID BODY选项中,可以使用NODAL THICKNESS参数指定 厚度变化的刚体。

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习题6: 动力学(继续)

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习题6: 动力学(继续)
? 习题任务 1. 使用显式动力学方法运行自 由振动分析。 2. 比较三种振动分析方法的结 果:频率提取、隐式动力学 分析和显式动力学分析。

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