ABAQUS边界与约束h和振幅函数

ABAQUS边界与约束h和振幅 一、amplitude学习 1、abaqus分析收敛的个人经验整理 2008-01-16 09:24 做ABAQUS的接触分析和有限元分析有段时间了，昨天总算是挤出了一点东西。不过鼓励的是刚发到simwe上就马上被加分，挺高兴的。算是回馈给simwe上的一篇文章，感谢上面那么多高手的帮助了。 自己的东西当然也希望在自己的窝这边放一个，大家觉得好的也不要忘了顶一下啊。祝大家早日把自己的问搞定。 www.simwe.com/forum/thread-816263-1-1.html simwe的文章链接 说一下自己在分析收敛方面的一些经验 接触分析收敛不管怎么总还是一个很大的问题，而我们经常在一个地方卡了很长的时间，怎么也找不到解决和提高的办法。而aba_aba在abaqus常见问题汇总中给了我们模型改进的方向和一些。在我分析的过程当中，怎么找到模型中的影响收敛的关键问题所在也是一个很让我迷茫了很长时间。下面谈一下我个人的一些经验和看法。如有错误还望大家指出，也希望大家给出自己更多的经验分享。 abaqus的隐式求解的就是求算出一个很大的刚度矩阵的解，这个方程能否通过一次一次的迭代到最后达到一个系统默认的收敛准则标准的范围之内，就决定了这一次计算能否收敛。因此要收敛的话，系统与上一个分析步的边界条件区别越小的话，系统就越容易找到收敛解。针对这一点，我们可以得到下面的几种方法来尽可能的使系统的方程的解尽可能的接近上一步，以达到收敛。下面的方法的指导思想是:尽可能小的模型，前后两个分析步的改变尽可能的少。 1. 接触分析真正加载之前，设置一个接触步让两个面接触上来，在这个步骤里面，接触面的过盈小一点好，比如0.001.接下去再把作用与两个接触体的力及接触方向的自由度放开。 2. 如果系统的载荷很多的话，将系统的载荷分做多步进行加载，一次性全上可能使系统无法在规定的迭代次数内收敛。所以根据需要分开，让abaqus的内核慢慢消化去。少吃多餐在这边好像也是成立的。 3. 系统有多个接触的话，也最好如载荷一样，分成几个step让他们接触上。这样的做法会让你以后在模型的修改中更有方向性。 4. 模型还是不收敛的话，你可以看一下是在哪一步或者那个inc不收敛。对于第一步直接不收敛的话，如果模型是像我上面把载荷和接触分成很多步建立的话，可以把载荷加载的顺序换一下。如果你把第二个加载的载荷换到第一步以后，计算收敛了，那影响收敛的主要问题应该就是原来第一个加载或着接触影响的。这种情况下面一般算到这个加载的时候还是不会收敛。这个时候可以考虑是否有什么其他办法能够使步骤的变化与上一步变动小一点，比如第一点里面提到，或者继续把这个载荷细分呢, 5. 对于接触分析不收敛的情况，可以自己看一下模型的接触面。有时候是overclosure,这个时候在assemble里面将模型相对位置稍微移动下或者用接触里面的那个adjust only to remove overclose,不过或一种方法会使你的网格扭曲变形。问题不大也是可以用的。有的时候是因为，模型中的两个接触面变成了一个点和一个面接触，而点或者面中有一个位置并不是很稳定。这个时候就会 出现了dividing,有时候求解无法成功。这时候可以看一下是不是能够将模型该处稍微改一下呢,或者将该处的网格细化一下。 6. 模型实在是比较大的话，可以修改solver的设定，将迭代次数改大一点。对于开始计算就不收敛的，而在迭代次数到了以后时间增量还不是很小的话，可以将initial和minimum改小一点。模型越大的话这边可以改的越小，特别是前后两个step变化比较大的情况下。但对于模型不是很大的情况下，太小的时间增量是意义不大的，问题应该从模型当中是否有错误去考虑。 7. 模型太大的话会导致求解的方程太大，不需要的不重要的接触最好从模型当中去除。这样的话对结果影响也不会很大，而且可以是计算时间大大的减少。 8. 对于收敛准则的修改还是很不推荐的，应作为下下策使用。 不上一些这里面关系到的一些abaqus出错信息，方便那些正在如自己当初郁闷中的人更好的找到这篇文章。大家如果有什么不太清楚的也可以留言，有时间探讨一下。 ***NOTE: THE SOLUTION APPEARS TO BE DIVERGING. CONVERGENCE IS JUDGED UNLIKELY. 求解出现分歧，一般是状态不稳定，如你的某一个物体的自由度忘了约束或着分析到了一种极限状态之类的，解决见上。 ***ERROR: TIME INCREMENT REQUIRED IS LESS THAN THE MINIMUM SPECIFIED 步长比最小步长小，方案见上。 ***NOTE: SEVERE CONTACT OVERCLOSURES EXIST. CONVERGENCE IS JUDGED UNLIKELY. 接触出现问题，用visulazation的tool的job diagnostics查看，针对那个接触进行修改。把距离稍微改大一点点，应该是很有帮助的。如果是计算中出现问题的话，应该是你前后两个step设置的有问题。 2、求助:ABAQUS中移动荷载如何实现, 就是说荷载位置随时间是变化的，比如汽车行驶时对路面施加的荷载，就是均布移动荷载，请大家帮帮我，这样的移动荷载在ABAQUS中怎么才能实现呢,不胜感 使用ABAQUS中的Amplitude就可以了，你只要输入你均布移动波形的主要点数值信息，Amplitude就可以把整条曲线的大致轮廓实现出来。 二、表面换热系数 请教一个对流换热问题，期待高人指点～ 模型:平板两侧有不同温度的逆流流动，平板有厚度和导热系数。请问边界条件中平板的换热中设定对流换热时，如何设其换热系数,是两侧的对流换热系数和中间的导热过程串联的 总换热系数还是高温测流体的对流换热系数, 万分感谢～ 由于平板的两侧都有流体，这是一个耦合换热的界面 不用设置热边界条件，因为对流表面换热系数是根据流体的性质，流场的流动状态(湍流度， 黏度等)来计算的 Fluent会自动根据流体的性质，固体的材质和壁厚自动计算 但必须使板的两个面和各自接触的流体区域交界面设置为Couple 导入到Fluent时会出现Shadow 这样的话就可以了 三、使用问答 aqus 使用问答(一)——Vicky转载 Q: abaqus的图形如何copy? A: file>print>file格式为png，可以用Acdsee打开。 Q: 用Abaqus能否计算[Dep]不对称的问题? A: 可以，并且在step里面的edit step对话框other里面的matrix solver有个选项。 Q: 弹塑性矩阵【D】与ddsdde有何联系? A: stress=D*stran;d(stress)=ddsdde*d(stran)。 Q: 在abaqus中，如果采用umat,利用自己的本构，如何让abaqus明白这种材料的弹塑性应 变，也就是说，如何让程序返回弹性应变与塑性应变，好在output中输出，我曾想用最笨 地方法，在uvarm中定义输出，利用getvrm获取材料点的值，但无法获取增量应力，材料常 数等，研究了帮助中的例子，umatmst3.inp,umatmst3.for,他采用mises J2 流动理论，我 在output history 显示他已进入塑性状态，但他的PE仍然为0～～? A: 用uvar( )勉强成功 。 Q: 本人在用umat作本构模型时， *static, 1,500,0.000001,0.1 此时要求的增量步很多，即每次增量要很小， *static 1,500 时，在弹性向塑性过度时，出现错误，增量过大，出现尖点.? A: YOU CAN TRY AS FOLLOWS: *STEP,EXTRAPOLATION=NO,INC=2000000 *STATIC 0.001,500.0,0.00001,0.1。 Q: 模型中存在两个物体的接触，计算过程中报错，怎么回事? A: 接触问题不收敛有两个方面不妨试试: 一、在*CONTACT PAIR 里调试ADJUST参数; 二、调一些模型参数，比如FRICTION等。 。 Q: 在边界条件和加载时，总是有initial这个步，然后是我们自己定义的加载步，请问这 个initial步,主要作用是什么,能不能去掉, A: 不能去掉,所有的分析都有,是默认的步。 Q: A solid extrusion base feature 这句话是什么意思, extrusion、revolution等是什么意思, A: 这两的是三维建模时候,在画完二维图形,如何来生成三维图形, extrusion意思是你给定一个厚度,然后二维图形第三个方向上面伸展这么多形成三维图形 revolution意思是你给定一个旋转轴,二维图形绕其旋转后形成三维轴对称图形 。 Q: 偶在umat中调用求主应力函数 CALL SPRINC(STRESS,PS,LSTR,NDI,NSHR) 后，存储主应力得数组PS中 各个主应力排列顺序是什么, PS1>PS2>PS3 ? PS1PS1>PS3>PS2 ? A: 第二个 。 Q: 在*USER MATERIAL的定义中，Δσ对Δε的偏倒数，即 DDSDDE被称为: "material stiffness matrix"; 而在UMAT中，DDSDDE被称为: "material\'s Jacobian matrix"。 请问DDSDDE和材料的切线刚度矩阵的关系是什么,二者是一个概念么, A: 一般说可以这样理解: σ,ddsdde*Δε 有点像我们常说的弹塑性矩阵:Dep。 Q: 请问field output和history output什么区别, 关键字*node output和*node print有什么区别, ? A: field output和history output在viewer模块中很明显。 field output是场量输出，history output为历史数据输出，会记录场量随时间的曲线 至于*node output与*node print的区别在于他们写入不同的后缀文件，比如*.odb,*.dat 等，在help中有详细介绍 *node output是给CAR或VIEWER做后处理用的，是二进制文件， 而*node print则是写到DAT文件中，你可以自己看的文本文件。 field output用来输出模型中较大部分(a large portion of the model)的那些输出频 率较小的变量，如模型的等值线，变形图等; 而history oupput用来输出模型中较小部分的那些输出频率较大的变量，如荷载作用点 处 的荷载--位移图等。 所以，应力，应变，位移，反力等既可以作为field output也可以作为history oupput 输 出。 。 Q: 我在学习ABAQUS时，遇到以下专有名词想请教各位。 1、orphan mesh instance, 2、self-contact, 3、elastic foundation, 4、convective interaction, 5、amplitude, 6、solution-dependent state variable, 7、datum, 8、thermal film condition ? A: 1、独立网格实体; 2、自接触; 3、弹性基础，如弹性地基梁; 4、对流相互作用; 5、幅度，数值大小，如定义随时间变化的荷载; 6、依赖于解的状态变量，在UMAT中经常用到，它的大小取决于某一增量步收敛解; 7、辅助数据，在CAE中经常用于定义数据点、刚体参考点、辅助平面等; 8、不知道:) 。 Q: (1),请问如何得到M,C,K矩阵?用什么命令 (2)ABAQUS中能实现这样的东西吗?就是我需要平滑ABAQUS产生的位移场 ，还是这个平滑 只能在其他环境中完成 ? A: (1)试一试:*element matrix output (2)试试这个输出选项: *El print,Position=average at Nodes。 Q: solution-dependent variable 和 time-dependent variable 这两种变量有什么差别 , A: solution-dependent variable 从字面上理解，即为"与解答有关的变量"，它的值与每一增量结束时的变量有关，常用于U MAT中，即SDV，可以由*DEPDV来定义其个数。 time-dependent variable 从字面上理解，即为"与时间有关的变量"，常用于定义随时间变化的量如地震荷载等，可 以由*APPLITUDE来定义。 。 Q: S4R单元可以输出sth(就是section thickness单元厚度变化)，但C3D8R却不能输出sth 该怎么看单元层厚度方向的变化 ? A: 个人觉得 定义了局部坐标方向，特别是对于各向异性问题，有限元在材料方向上计算应力，应 变，输出也就在材料方向，假如第三方向为厚度方向，那第三方向的塑性应变就是他的厚 度变化。 。 Q: ABAQUS 在运行过程中，对于一些比较大的问题，经常会出现以下的信息: ABAQUS Info: License Timeout set to 70(可能是不同的值) minutes. ? A: 个人感觉是没有问题的，你放心吧 。 Q: 在计算固结过程中，msg文件总是有一下信息 ***ERROR: TOO MANY ATTEMPTS MADE FOR TTHIS INCREMENT: ANALYSIS TERMINATED 改变其最小时间变量也不行，太郁闷了，是不能收敛吗,各位大侠救命。请指教可能是什 么原因? A: 很多原因 比如边界条件不对 ;约束不够 ;接触定义不对;单元划分畸变等等 。 Q: ? A: 个人觉得: umat实现自己的本构没有固定的方法，对于不同的本构有可能必须采用不同的方法。这要 靠自己不断地摸索。有可能一种方法对于简单加载问题还行，但有可能对于复杂问题并不 收敛。最重要一点，就是umat中采用的算法必须consistent.再就是ddsdde必须正确，(如 果采用back_Euler 方法等一些算法，ddsdde错误有时不影响结果(对于简单加载问题没有 影响，能收敛，)，但对于复杂问题不收敛。 uptonow，你这个算法对于Mises,hill,J2，J2d等一类的屈服函数是正确的，但具体的本构 还要灵活运用，这我也正学习，正在摸索。 有时，umat需要很强的有限元基础，并且对采用的本构要很熟悉，不要在一颗树上吊死才 好。首先要确认自己的umat没有错误，如果没有，但就是不收敛(在不断减小加载步长的 情况下，当然最好对步长不敏感，特别是对于粘弹性，粘塑性，内变量一类的材料，有的 本构取决于背应力的计算)。 那就应该考虑换一种算法。 一点体会，请大家探讨。 四、(续)ABAQUS/CAE产品综述- - 规定条件 荷载/边界条件/初始条件模块用于定义初始条件，以及荷载和边界条件的历史。显示出任何步骤有效的规定条件。 荷载管理器，边界条件管理器，初始条件管理器允许已定义的规定状态在每一有效步中显式出来，他们也允许状态的生成、复制、重命名和删除。 定义如下类型的规定条件: —边界条件 指定模型中任何位置节点的位移和旋转。Short-cuts适用于一般边界条件如嵌固和对称约束。指定动力学分析的速度和角速度。指定实体和壳的温度场。 可以通过生成一个振幅曲线指定随时间变化的边界条件，并在边界条件定义中参考这一曲线。 —荷载 应用集中荷载、压力和体力。也支持螺栓荷载。指明热传导分析中的热流分布。 荷载随时间的变化可以通过生成振幅曲线并在荷载定义过程中参考这一曲线来实现。 ——初始条件 初温度和初速度可以应用在任何区域。 划分网格 ABAQUS/CAE中含有对于一维、二维和三维区域的复杂的网格计算方法。常规状态下，ABAQUS/CAE担保在同一零件中相邻区域网格的可兼容性。如果网格不能实现其兼容性，ABAQUS/CAE将自动在不可兼容网格之间的表面生成捆绑约束面。在不同零件中不必要网格一定可兼容。 网格种子 网格的疏密程度可以通过网格种子的数量来控制。对于一个完整的零件可以指定其典型单元的大小。零件边界上可以按照典型单元长度或所需单元数量定义局部网格种子的数目。种子可以平均分布或者可以由一端渐进分布。尽管约束可以用于强化网格精度而加密网格或者精确指定网格数目，网格种子通常只是实际网格密度的象征。 结构网格 曲线可以用一维单元进行划分。 二维问题是任何由三条曲线或者四条曲线限制的区域可以用四边形单元进行划分。 三维问题中任何可拓扑为立方体或者可以由重点细分的三维实体都可以用六面体单元划分。 表面网格 应用基于中心轴方法的算法，提供任意表面的四边形网格的自动划分。 实体网格 可以自动划分四面体网格。 提供切割工具允许用户将几何体切割成可划分网格的区域，以便实现六面体网格的划分。此 区域可以通过构造或覆盖技术进行网格划分。ABAQUS/CAE给出图示反馈信息指明哪些区 域可以划分，如活塞、活塞销和曲轴的划分过程。 单元选择 单元类型可以指定到模型的区域上。ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit支持绝大部分单 元类型，包括如下单元族: —梁 —连续体 三维 轴对称和广义轴对称 平面应变和广义平面应变 平面应力 —弯头 —薄膜 —管道 —壳体 三维 轴对称 —桁架 —垫圈 在这些家族中，单元有效于如下分析类型: ——声学 ——热传导 ——压电 ——含孔隙流体/应力 ——应力 ——温度-位移 ——热电 任务管理器 任务提交 基于数据库中已有的模型，可以生成多个计算任务。任务可以提交到网络中任意可以利用的的计算机上计算。ABAQUS自动在计算机之间传送必要的文件。计算输入文件可以在没有提交分析之前生成。 任务管理器将汇报所有任务的状态。通过管理器，任务可以提交和终止。另外，管理器可以允许任务的生成、编辑、复制、重命名和删除等功能。 任务监视器 在ABAUQS/CAE和分析任务之间传送的信息允许任务状态在ABAQUS/CAE下得到监控。每一项任务的监控对话框都显示了任务当时的状态、任务日志和时间增量步的细节。任务进行中这些信息不断更新。任务可以在任何时间从监控对话框中终止。 如果用户指定在分析过程中监视一个变量，ABAQUS/CAE在任务的执行过程中可以在x,y图上适时显示变量的变化。这样可以让用户直接介入到任务的进程。 求解程序输入编辑器 ABAQUS/CAE目前还没有支持ABAQUS的所有求解选项。为了应用非支持求解选项，ABAQUS/CAE包括一个编辑器，它允许对ABQUS/CAE在分析前建立的求解输入文件进行修改。 这些修改存储在数据库中并包含在数据库的日志文件中。如果模型在ABAQUS/CAE中随后得到了修改(例如改变了一个模型零件的尺寸)模型重新生成，ABAQUS/CAE将自动将这些修改应用于新的输入文件中。 可视化 任何ABAQUS的分析结果可以得到可视化的后处理，包括那些开始不是由ABAQUS/CAE生成的模型。大型模型的后处理结果达到主要的设计目的,ABAQUS/CAE在桌面工作站上提供了对于大型模型的有效可视化效果(应用加速硬件绘图工具)。 ABAQUS/CAE包括模型绘图、几何变形图、结果的等值线图、矢量图/张量图、路径图、记号图、X-Y图、结果检查图和动画图。结果可以在任务运行过程中观看。多重分析结果可以在同一个后处理过程中显示，允许最简单的比较方式。 视图和显示 可以控制单元的颜色和标签。另外，显示单元边缘可以用于校验单元边界或者仅仅显示代表诸如拐角和空洞的几何特征的边缘。模型可以是透明的。单元可以基于其中心点处收缩，从而可以检查网格的连通性。轴对称和平面二维模型可以平移和延伸从而看到三维的效果。 可以绘制接触表面。可以显示二维和三维刚体表面。模型显示可以仅限于一组集合，例如单元集、节点集和表面。模型显示可以直接在视窗上选取或依据特定结果准则选取。 未变形和变形图 模型所有零件的几何变形图都可以显示。变形前的形状可以重叠于变形图上。位移的放大系数可以自动设置或人为设置。可以显示变形前或变形后的材料方向、三维向量图。 等值线图 等值线图可以基于未变形和变形体上显示单元性质，诸如应力、应变和它们的相对不变量; 可以显示节点性质，诸如位移和温度;可以显示表面性质，诸如接触应力。等值线图可以显示在三维实体单元的表面、壳单元的指定表面和梁单元的任意节点。 对于单元变量的等值线图，例如应力或应变，通过对积分点外插至节点值计算得出并取出每一个节点的平均值以形成一个连续的区域。拥有多种选项用于控制节点平均值是否发生。材料和不连续节点可以自动识别，从而在穿过这些边界的时候系统默认为不取平均值。另外，外插值的非连续性可与绘制等值线图。这些图用于错误识别，有助于进一步细化网格。 用户可以控制等值线图的级别、等值线图的取值范围、位置和等值线图的风格，以及其他一些可供选择的显示方式。 等值线图可以基于输出数据库中存储的结果输出或者将结果进行简单的数值计算后输出。例如，在线性扰动分析中或非线性分析中不同状态之间的区别，用户可以绘制加载状态组合的结果。 通过X-Y曲线对时间的响应显示出不同水平阻尼变化的特征。 符号图 可以在变形图和非变形图上显示向量和张量图。位移图、速度图和加速度图可以按独立向量元素或单一向量显示整体大小和方向。张量图显示了任一或所有主要变量的大小和方向。 X-Y图 用户可以绘制结果中的变量随时间的变化曲线或随另一变量的变化曲线。 外部X-Y数据，例如经验值，可以直接加入或由文件中读取从而得以显示。每一条X-Y曲线都可以给定名称加以保存，因此可以撤销多种曲线。复合X-Y曲线可以在一张图中加以显示。 在模型中定义的沿一指定路径的结果可以以X-Y曲线图的形式得以显示。路径可以通过指定或直接选取模型上的节点获得。 可以实现将已有X-Y曲线派生出新的曲线的运算。这一运算包括数学函数、滤波、积分、微分、交换坐标轴和数据增生。 用户可以控制曲线的显示形式，包括标题和图例文本、日志或线形坐标轴、栅格线和标记、坐标轴、数据点的标志和曲线的线型。 检查器 检查器工具可以帮助用户适时的查询结果、模型信息和X-Y曲线数据。在检查器的模式为激活状态下，当光标在当前显示区移动的时候ABAQUS/CAE立刻在检查器对话框中显示信息。检查模型曲线将显示模型数据和结果，检查一个X-Y曲线将显示X-Y曲线数据。这些信息可以写入文件中。 动画 存在两种形式的动画:按时间历史和按比例系数。按时间历史动画，应用增量步分析并根据输出数据库中每一步结构数据生成。按比例系数动画，应用于线性扰动分析(屈曲、固有频率提取等)，按显示结果数量的比例构造生成动画。 动画显示通过客观或形象的技术实现。客观的动画允许在结果执行动画过程中更改视图和显示性质。例如:当执行动画过程中，模型可以动态的转动。然而，对于大型模型，客观的动画就显得没有效率了。形象的动画技术可以抓取一系列图形进行重现。当一个图象抓取后，模型的大小并不影响动画速度。然而，视图和显示性质不可以改变。形象动画可以将图象存储为AVI或QuickTime格式，并且可以在ABAQUS内或ABAQUS外观看。 数据库和程序改写 数据库 所有的模型信息存储于可容纳多个模型的模型数据库中。通过ABAQUS计算程序计算出的结果存储于输出数据库中，用于可视化后处理。这些数据库有效地利用它的磁盘空间以二进制格式存储且不依赖于机器。因此，它们可以在不同的机器中传输而不要做任何的。另外，用户可以通过应用C，，或Python API直接从输出数据库中得到信息。 日志和重启动文件 所有用于重新生成模型数据库的命令都存储于一个日志文件里。日志文件扩展于整个数据库应用期间，可以在任何时间重起，重新生成模型数据库的状态。 从数据库上次保存开始的所有执行的命令都存储于一个复原文件里。如果ABAQUS/CAE因为某些原因非正常中断，复原文件允许所作工作复原。 独立进程复制于重启动文件。这些文件备份了所有用户的行为，包括视图转换等等(日志文件备份的仅仅是需要重新生成数据库的命令)。重启动文件可以用于作为执行一系列普通用户命令的书写程序的基础;例如:生成一个特殊的后处理曲线。可以选择的是，用户可以将这一系列动作定义为宏，而在后续的扩充和重现时可以直接启用宏而实现这一系列重返动作。 可以将命令存储于一个启动文件中用于ABAQUS/CAE激活后自动执行。例如，可以生成一系列标准材料模型或定制一系列标准展示命令。 书写命令 ABAQUS/CAE嵌入了python (参见www.python.org )，一个性能完善的目的明确的书写语言。应用python，可以改变绝大部分ABAQUS/CAE的用户界面，包括菜单和工具栏。可以生成新的对话框。和python的组合以及可以改变用户界面的能力提供了一个强大的工具用于定制特殊的应用程序分析系统。 硬件和性能 在有限选择的计算机工作站上，ABAQUS/CAE是有效的。计算机需要有OpenGL硬件绘图加速器(用于HKS支持的绘图界面)和推荐使用256MB的内存。内存更多对计算更有利。详细的硬件要求和目前的计算机选择可以到HKS国际互联网上查询(www.abaqus.com)。没有限制问题的大小，绘图功能对大型模型适用，并且OpenGL绘图工具适用于任何情况。 zz from 北京怡格敏思软件技术有限公司