对于Abaqus初学者,当看到分析步、增量步、迭代步和尝试这几个词,一定都很迷糊。那么,这几个词的概念到底有什么区别呢?本文就让你完全看懂这几个概念,从此有清晰的理解。
Abaqus的一个基本概念是将问题过程划分成几步,比如按时间顺序发生的事件,也可以是从一个状态到另一个状态的分析。
对于每个分析问题,用户都会选择相应的分析步。此选项定义了在此步骤中执行的分析类型:静态应力分析、动态应力分析、特征值屈曲、瞬态传热分析等:
步骤定义的其余部分包括负载、边界(在负载模块中)和输出请求(在Step模块中)。
图1 、射箭过程步骤
图2 、冲压成型步骤
水槽由钢板组成,使用冲孔、模具和支架。此成形模拟将包括多个步骤:
第 1 步:应用压料压力
第 2 步:模拟冲孔操作
第 3 步:去除模具,让水槽回弹,获得最终形状
增量步是分析步的一部分。在非线性分析中,将一个步骤中应用的总负载分解为较小的增量,以便遵循非线性解决方案路径。因此,"增量"是逐渐应用的总负载的一部分。
在Abaqus/Standard中,建议第一个增量步的大小,而Abaqus/Standard自动选择后续增量步的大小。在 Abaqus/Explicit中,默认时间增量是全自动的,不需要用户干预(但您可以更改它)。由于显式方法是有条件的稳定性,因此时间增量有一个稳定性限制。这主要取决于最小元素的长度。
当您知道什么是增量时,您可以假设解决方案步骤几乎与 Abaqus 中的增量步骤相同。用个示例进行说明,如果我们应用负载使用1000个增量步的时间段为 5 s,则时间增量为 0.005 s。
在每个增量的末尾,结构处于(近似)平衡状态,结果可用于编写到输出数据库或结果文件中。您选择要编写到输出数据库文件的结果的增量称为"帧"。简单理解为每多长时间输出一个状态结果。提供几种选择来定义输出频率,如每n个增量步输出结果,将分析步分为几次输出,每多少分析步时间输出。输出次数越多,结果文件越大。
分析步的概念不仅适用于隐式求解器,同样适用于显式求解器。接下来,是"迭代"。当我们使用隐式解算器(Abaqus/Standard)时,这个术语是有意义的。如你所知,在隐性解算器的情况下,我们通过检查外部施加力和内部反力之间的差异,在每一个增量后寻求平衡。这种差异被称为残差。
Abaqus 在其解算器设置中使用定义的容差值(接近零值)。解算器通过几次迭代后,力之间的差异低于这个容差值。求解过程中,Abaqus进行增量迭代,以达到平衡。
ABAQUS/显式分析中没有迭代。
如前所述,Abaqus/Standard自动选择增量的大小(第一个增量除外)。Abaqus的每一个增量大小选择都被称为"尝试"。如果 Abaqus 在多次重做后无法找对应的解决方案,则会减少增量大小并开始新的尝试。在Abaqus/Explicit分析中没有尝试这个概念。