Abaqus 多分析步分析

ABAQUS模拟分析总的目标是确定模型对载荷的响应。回顾ABAQUS采用载荷这一术语的含义,载荷是使结构的响应从初始状态发生改变的量。如:非零边界条件或指定位移,集中力,分布压力以及场等等。在某些情况下载荷相对简单,如结构上只作用一组集中载荷。另外一些问题中施加在结构上的载荷可能会特别复杂,例如,在某一时间段内不同的载荷按一定的顺序施加到模型的不同部分,或载荷的幅值是随时间变化的函数。对计算模型施加复杂载荷时采用载荷历程这一术语。

在ABAQUS中,用户可将整个的载荷历程划分为若干个分析步。每一个分析步都是由用户指定的一个 “时间” 段,这样便于ABAQUS计算模型对该时段内指定一组的载荷和边界条件的响应。用户必须在每一个分析步中指定响应的类型,称之为分析程式,在同一个问题中不同的分析步之间可以改变分析程式。例如,可在一个分析步中施加静态恒载荷计算静力响应,如自重载荷;而在其后的分析步中施加地震加速度计算动力响应。

ABAQUS将它所有的分析程式分为两大类:线性扰动和常规分析。由于ABAQUS对这两种分析程式的加载条件和“时间”的定义不同,因而对线性扰动和常规分析程式序作了明确的区分。所以对这两个分析程式的结果应区分对待。

在常规分析过程即常规分析步中,分析的类型可以是线性的也可以是非线性的。而在线性扰动分析过程即扰动分析步中,只能是线性分析。在线性扰动分析步之前的常规分析步中产生的模型的基态,ABAQUS将其用作线性扰动分析步的预变形和预加载状态,因而使得ABAQUS的模拟分析的能力比仅仅只有线性分析功能的软件更具有一般性和广泛性。

线性扰动分析步的起始点称为模型的基态。如果模拟计算的第一个分析步是线性扰动分析步,则模型的基态就是用初始条件所指定的状态。否则基本状态就是在线性扰动分析步之前的最后一个常规分析步结束时的状态。尽管在扰动分析步中结构的响应设定为线性,但模型在此之前的常规分析步中可以有非线性响应。对前面常规分析步中有非线性响应的模型,ABAQUS用当前的弹性模量作为扰动分析的线性刚度。该弹性模量对弹塑性材料而言是其初始弹性模量,对超弹型材料而言为其切线模量(参见下图)。

扰动步中的载荷应足够小,以保证模型的响应不要过大地偏离切线模量所能预测的响应。如果仿真过程中有接触问题,则在扰动分析步中应保证接触面的接触状态不发生改变,即基态中闭合的点仍保持闭合,脱离的点仍保持脱离。

若在扰动步后有常规步,它就用前面一个常规分析步结束时模型的状态作为其起始点,而不是将扰动分析步结束时模型的状态作为其起始点。这样,线性扰动分析步中的响应对仿真过程不产生长远的影响。因此,ABAQUS在分析过程中总时间并不包含线性扰动分析步的时间。事实上,ABAQUS将扰动分析步的时间定义成非常小的量(10-36),因此,将它累加到总时间上时没有任何影响。在模态动力分析过程并不采用这一规则。

在线性扰动分析步中所给定的载荷和边界条件仅在该分析步内有效。在线性扰动分析步中给定的载荷量值(包括预设的边界条件)是载荷的扰动增量,而不是载荷的总量值。因此,扰动分析步内输出的结果仅是因扰动而引起的变化量。在基态变量中不包含这些扰动变化量。

在ABAQUS/Standard中,对于以下的过程总是采用线性扰动分析步:

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

· frequency extraction, (固有频率提取)

· transient modal dynamics, (瞬态模态分析)

· random response, (随机响应)

· response spectrum, and (响应谱分析)

· steady-state dynamics. (稳态动力分析)

而对静态过程可以用常规分析也可用线性扰动分析。

小结

l 一个ABAQUS模拟分析过程可以包含任意数目的分析步。

l 一个分析分析步就是一段ABAQUS计算模型对一组给定载荷和边界条件的响应的“时间”长度。在分析步中所用的分析程式决定了这个响应的特征。

l 在一个常规分析分析步中结构的响应既可以是线性的,也可以是非线性的。

l 每一个常规分析步的开始状态是上一个常规分析步的结束状态。这样,在一个模拟分析中模型的响应随一系列常规分析步而演化。

l 线性扰动分析步计算结构对扰动载荷的线性响应。这个响应是相对于基态而言的,基态是该分析步之前的最后一个常规分析步结束时模型的状态。

l 只要存储了一个重启动文件,就可以进行重启动分析。重启动文件可以用来继续一个中断的分析或者对模拟分析过程添加另外的载荷历程。