隐式分析常常用于长持时、动荷载计算中,在abaqus中的参数设置中,大致可分为两种:自动增量步长和固定增量步长。下面详细介绍这两种计算方式和具体的参数设置,以及合适的场输出设置。
要解释“步长”的概念,最好从静力计算开始。在静力计算中,离散后的有限元方程为
理论上来讲,静力计算中,没有时间的概念,只需要对矩阵求一次逆,就能把问题求解出来。但是abaqus计算静力问题也是采用的增量迭代法,abaqus将荷载拆分,然后依次施加在结构上,最终将全部的荷载施加在结构上,每一次的荷载大小和简单的理解为“步长”。
在动力问题中,
abaqus采用了更加复杂的增量迭代法,因为动力问题中有了时间,abaqus就把时间离散,在每一个很小的时间间隔内,计算被视为静力计算,但事实上并不是静力计算,仅仅是数学意义上的分段线性近似。同时,在每一个小的时间间隔,计算又被拆分成更小的计算单位。 在进行主要数据的设置前,abaqus提供了一些前置的参数设置,如下图 这里面的Time Period指的是计算的总时长,即荷载作用在结构上的时间,这个务必设置准确,这个参数后面需要用到。
下面的Nlgeom是几何非线性,这个按钮的打开与否取决于自己的计算涉及几何大变形与否。这个页面其他的设置不太重要,看看即可。
自动增量步长常常用于我们对模型能否收敛不是很确定的时候,一般都是把最小增量步长设置的非常的小。
进入incrementation界面,选择Automatic选项,即自动增量步长,如下图 自动增量步长,顾名思义,就是abaqus自动确定计算过程中每一迭代步的增量步长,不需要我们的人工干预,但是需要我们设置一些初始的参数,下面依次介绍这些参数。
首先是Maximum number of increments,这个参数是我们允许这次计算的最大增量步数,如果超过了这个增量步数量计算还没有到我们在前面设置的计算总时长,abaqus就会直接退出计算,需要注意,这并不是意味着我们的计算失败了,我们只需要把这个数字调大一些就行了。
initial incrament size是初始的增量步步长,即第一次迭代的步长,一般来说,这个参数最好设置小一点,因为万事开头难,计算机算东西有时候也是这样,一开始就把步长整的很过分,就很难继续计算下去。
Minimum incrament size是整个计算过程中我们允许的最小增量步长。abaqus在遇到收敛困难的时候会缩小步长,如果一直缩小到我们允许的最小步长计算还是没有收敛,abaqus就会直接退出计算,如果我们把这个参数胡调整的非常的小还是计算不下去,那可能是自己的模型不正确。 其他的参数不是非常的重要,看看即可。
固定增量步长常常应用于我们对模型非常有自信,觉得模型一定可以收敛的时候。
固定增量步长和自动增量步长在同一个页面,如下图所示
这里的参数只有两个需要设置。
Maximum number of increments是增量步的数量,这个参数是可以计算出来的,前面我们设置了计算总时长,依据下面的increment size就可以确定总的增量步数。假如计算总时长是10s,我们设定的固定增量步长是0.02s,那么总增量步数就是500,这三个数值要对应正确。
这里为什么突然开始说场输出设置了呢?因为不同的计算方式需要匹配合适的输出频率,主要是因为不同的计算方式有不同的增量步长,如下图所示,abaqus提供了非常多的输出方式 这个页面里的内容非常多,本次帖子主要关注Frequency,即输出频率。
首先是Last increment,这个参数只在每一次分析步的最后一个增量步输出数据,其余计算过程中的增量步数据均不被输出,这种设置不常用。
Every n increment是经常用的设置,他的意思每n个增量步输出一次数据,在固定增量步长计算中,这个参数常常被设置为1,这样就能得到固定时间间隔的数据,非常有利于后处理,但是自动增量步长就不太适合选择这种设置,因为自动增量步长计算中的步长不是等间隔的,我们后续还需要插值处理,比较麻烦。
Every spaced time intervals指的是每隔固定时间输出一次数据,这种设置非常适合自动增量步长,无论增量步长是多少,abaqus会自动进行时间插值计算,最终只按照固定的时间间隔输出数据。