连载（71）：初始分析步与后续分析步

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在 Abaqus/CAE 的Step功能模块中，会看到两类分析步，初始分析步和后续分析步，如图1所示。下面详细介绍二者的区别与联系，同时将建模过程中的注意事项做汇总。

图1 分析步管理器

1）初始分析步

它是 Abaqus/CAE 自动创建的一个分析步，描述的是模型的初始状态，在 Abaqus/CAE 操作界面上显示的名称为“initial”。一个 Abaqus 模型只能包含一个初始分析步，它不可以被重命名、编辑、替换、复制或删除。在初始分析步中可以定义模型在开始时刻的边界条件、预定义场和接触关系。

2）后续分析步

在初始分析步后面可以定义一个或多个后续分析步，用来描述模型加载变化的过程。每个后续分析步都需要指定分析类型，如静力分析、显式动态分析、瞬态热传导分析、屈曲分析等。Abaqus 对后续分析步的顺序有一定的限制要求，例如动态响应分析步必须出现在频率提取分析步之后。

在分析过程中，Abaqus 的求解器会自动从一种分析类型切换到另一种分析类型，模型的响应（应力、应变、温度等）也会随着分析的运行而自动更新，通常情况下，前一分析步的分析结果将会延续到后一分析步中（包含线性摄动分析步的分析是个例外）。

这两种分析步在定义载荷和边界条件方面的区别如下：

1）在初始分析步中定义的边界条件只能为零值，后续分析步中定义的边界条件既可以为零值，也可以为非零值。例如，如果希望定义某个节点上的位移为 U1 = 5，则只能在后续分析步中定义此位移边界条件。

2）如果边界条件定义在初始分析步中，则 INP 文件中的 *BOUNDARY 数据块出现在第一个 *STEP 之前；如果边界条件定义在后续分析步中，则相应的 *BOUNDARY 数据块将出现在 *STEP 和 *END STEP 之间。

3）边界条件既可以在初始分析步中创建，也可以在后续分析步中创建；载荷只能在后续分析步中创建。

在给用户检查调试模型的过程中，发现大家在定义分析步、定义荷载、边界条件时，经常会出现下列问题：

（1）把所有的边界条件都施加在后续分析步中，初始分析步没有定义任何边界条件，这通常不符合实际情况。正确的做法是：如果模型的某些部分初始时刻就已经被约束或已经建立接触和约束关系，则上述边界条件和接触的定义必须在初始分析步中定义；

（2）对于复杂分析，通常包含很多个分析步，边界条件、荷载或接触的定义应该正确施加，在那个分析步中定义，在那个分析步中被抑制，每个分析步的分析时间、输出结果等都要正确定义。多个分析步中，荷载、边界条件、约束、接触等的不同排列组合代表了模型的不同工况，它们的正确设置才能真正实现有限元仿真。图2-图4给出了一个仅包含1个初始分析步和2个后续分析步的简单冲压成形的例子，分别列出荷载、边界条件、接触对的设置情况，当分析步数量更多，荷载和边界条件更复杂时，更应正确设置。