什么是稳定极限值?如何确定稳定极限值?影响稳定极限值大小的因素有哪些?
默认情况下,abaqus/explicit在分析过程中的增量步大小完全由求解器自动控制,即自动增量步长法(fully automatic time incrementation)。abaqus/explicit 是显式求解器,在分析过程中是有条件稳定的,增量步必须小于某个极限值,以保证加速度在每个增量步中尽量接近常数,这样才能对速度和位移进行精确积分,此极限值称为稳定极限值(stabilitylimit),即分析所允许的最大稳定增量步长。它是abaqus/explicit 分析必须考虑的重要因素之一。为了提高求解效率,abaqus/explicit 在分析过程中总是尽可能选取稳定极限值作为增量步长。
确定稳定极限值的方法有两种:单元-单元估计法和总体估计法。abaqus/explicit总是先根据单元-单元估计法估计稳定极限值的大小,然后在某些特定条件下跳转到总体估计法确定稳定极限值。
单元-单元估计法比较保守,它给出一个比实际的稳定极限值更小的稳定增量步长。一般情况下,模型中的各种约束和接触关系都有抑制特征值频谱的效应,单元-单元估计法不考虑这些因素的影响。
总体估计法采用当前扩张波速估计整个模型的最大频率。…,在分析过程中不断地更新最大频率的估计值。总体估计法算得的稳定增量步长往往超过单元-单元估计法算得的稳定增量步长。总体估计法确定稳定极限值的计算公式为:
1)无阻尼系统:
2)有阻尼系统:
式中临界阻尼比。对于高阶振动问题,w较大,因此稳定极限值较小,总的增量步数会非常大,这时abaqus/explicit会通过引人体积粘性(bulk viscosity)的方法来引入一个小的阻尼。模型的高阶频率取决于多种复杂因素,其准确值是不可能获得的。采用保守的单元-单元估计法,稳定极限值重新定义为以下形式:
式中 l'--单元的长度,对于极度扭曲的单元,'一般等于最短的单元尺寸;c:--材料的波速,是材料本身的特性。
对于线弹性材料(假设泊松比v=0),c的计算公式如下:
式中 e--弹性模量;
p--密度。
由上述公式可以看出,影响稳定极限值大小的因素包括:
1)材料密度。根据式(15-4)和式(15-5),密度越大,材料的波速c就越小,稳定极限值也就越大。采用质量缩放(massscaling)技术人为地增大材料密度,可以增大稳定极限值,节省分析时间。例如,复杂模型的局部区域可能包含非常小或形状很差的单元,这些单元即使数量很少,也可能决定稳定极限值的大小。如果对这些单元进行质量缩放,可以很明显地节省分析时间。
需要注意的是,采用质量缩放技术增大材料密度会增大动态分析的惯性效应,如同增大了加载速率。如果质量缩放系数过大,会导致错误的分析结果。选择质量缩放系数的方法和选择加载速率的方法是类似的,都要保证不影响动态分析结果的精度。
在abaqus/cae定义质量缩放的方法为,在step功能模块中创建显式动态分析步时,单击massscaling标签页,选择use scaling definitionsbelow,单击create,弹出如图15-3所示的对话框,其中的主要参数为:
① objective(目标):默认的设置是 semi-automatic mass scaling(半自动质量缩放),对于绝大多数分析类型都适用。
②region(质量缩放的区域):默认的设置是whole model(整个模型),也可以选择set,指定需要质量缩放的单元集台。
③type:可以选择 scale byfactor,直接给出质量缩放系数,也可以选择 scale to targettimeincrement,直接设定稳定增量步的大小。
相关内容的详细介绍,请参见abaqus6.7帮助文档《gettingstarted with abaqus:in-teractive edition》第9.3节“automatic'time incrementation.and stability”、第13.3节“massscaling”和《abaqus analysis user's manual》第11.7.1节“mass scaling” 。2)材料特性。根据式(15-4)和式(15-5),材料特性也会影响稳定极限值的大小。对于线弹性材料,其弹性模量是常数,因此材料的波速也是常数;对于非线性材料(例如金属塑性材料),随着材料的屈服,刚度会变小,导致波速减小,稳定极限值会随之增大。3)单元网格。根据式(15-4),稳定极限值与最小单元尺寸成正比,即使模型中只有一个很小的或者形状扭曲的单元存在,都会大大降低稳定极限值,增加计算时间。为了增加稳定增量步长,加快分析速度,不应划分过于细化的网格,但同时要注意,过粗的网格会降低分析结果的精度。实际建模过程中,应在保证分析精度的前提下,选择适当的网格密度并且应尽量保证单元形状是规则的。
abaqus/explicit 在sta文件中列出了稳定极限值最小的10个单元,可以查看这些单元所在的位置,改进相应区域的网格,或在这一区域使用质量缩放技术。
4) 单元类型。如果分析过程中增量步长超过稳定极限值,可能会出现数值不稳定现象(numerical instability),导致异常的计算结果。abaqus/explicit 对于绝大部分单元都能够保持数值稳定。但是,如果模型中包含弹簧单元和阻尼器单元,就有可能出现数值不稳定,这时会看到不符合物理规律的计算结果,而且解往往是振荡的。
abaous/explicit分析中的自动增量步长(fully automatic time incrementation)与固定增量步长(fixed timeincrementation)有何区别?
自动增量步长是abaqus/explicit的默认设置,在分析过程中abaqus将自动调整增量步的大小,使其不超过稳定极限值,以保证计算结果是可靠的。使用自动增量步长时,无需给出初始增量步的大小,创建分析步时的相关参数设置如图15-4所示。
如果在图15-4中选择fixed,就是使用固定增量步长(fixedtimeincrementation)进行分析,此时,abaqus/explicit不会再检查计算结果是否稳定,用户必须通过查看能量历史来保证其计算结果是稳定可靠的。如果需要获得模型高阶响应的精确解,采用固定增量步长的方法会更适合,这时增量步长比单元-单元估计法的估计值要小。
(内容、图片来源:《abaqus有限元分析常见问题解答》,侵删)
和记娱乐怡情博娱188的版权与免责声明:
凡未注明作者、来源的内容均为转载稿,如出现和记娱乐怡情博娱188的版权问题,请及时联系和记娱乐怡情博娱188处理。我们对页面中展示内容的真实性、准确性和合法性均不承担任何法律责任。如内容信息对您产生影响,请及时联系和记娱乐怡情博娱188修改或删除。
2024-08-29
[cst] 如何选配最佳运行 cst 软件的计算机硬件配置?
2024-08-29
[abaqus] abaqus从入门到精通(24)在abaqus/stand
2024-08-29
[abaqus] abaqus从入门到精通(23)接触面间的相互作用
2024-08-29
[abaqus] abaqus从入门到精通(22)abaqus接触功能概述
2024-08-29
[abaqus] abaqus从入门到精通(21)弹性体的5个基本假设
2024-08-28
[abaqus] abaqus从入门到精通(20)线性结构精力分析
2024-08-28
[abaqus] abaqus从入门到精通(19)可视化模块
2024-08-28
2024-08-27
2024-08-27
2023-08-24
[abaqus] abaqus如何建模?abaqus有限元分析教程
2023-07-07
2023-08-29
[abaqus] 有限元分析软件abaqus单位在哪设置?【操作教程】
2023-09-05
[abaqus] abaqus单位对应关系及参数介绍-abaqus软件
2023-11-20
[abaqus] 如何准确的评估真实行驶工况条件下的空气动力学性能
2020-11-19
[abaqus] abaqus里面s11、s12和u1、u2是什么意思?s和
2023-08-30
[abaqus] abaqus软件教程|场变量输出历史变量输出
2023-07-18
[abaqus] abaqus软件中interaction功能模块中的绑定接
2023-07-19
2023-07-26
2024-05-15
[行业资讯] 2024达索系统企业转型智造论坛新能源汽车零部件专场
2024-05-06
[行业资讯] 上课啦!达索系统 simulia abaqus/stand
2024-07-18
[有限元知识] 专家级名体动力学仿真分析软件simulia simpack
2024-08-26
2024-07-26
2024-07-25
2024-07-25
[有限元知识] 小米su7又出新款!谈谈跑车在驾驶途中,受空气动力学的影响
2024-07-25
[有限元知识] 汽车座椅的热行为:利用powerflow仿真来增强热舒适度
2024-06-27
2024-06-07
地址: 广州市天河区天河北路663号广东省机械研究所8栋9层 电话:020-38921052 传真:020-38921345 邮箱:thinks@think-s.com
和记娱乐app官网登录 copyright © 2010-2023 广州思茂信息科技有限公司 all rights reserved. 粤icp备11003060号-2