Abaqus顯式非線性動態(tài)分析——ABAQUS/Explicit適用的問題類型

2013-08-14 by:Abaqus教程中心來源:仿真在線

Abaqus顯式非線性動態(tài)分析——ABAQUS/Explicit適用的問題類型

顯式動態(tài)程序?qū)τ谇蠼鈴V泛的、各種各樣的非線性固體和結(jié)構(gòu)力學(xué)問題是一種非常有效的工具。它常常對隱式求解器是一個補充,如ABAQUS/Standard;從用戶的觀點來看,顯式與隱式方法的區(qū)別在于:

Ÿ 顯式方法需要很小的時間增量步,它僅依賴于模型的最高固有頻率,而與載荷的類型和持續(xù)的時間無關(guān)。通常的模擬需要取10,000至1,000,000個增量步,每個增量步的計算成本相對較低。

Ÿ 隱式方法對時間增量步的大小沒有內(nèi)在的限制;增量的大小通常取決于精度和收斂情況。典型的隱式模擬所采用的增量步數(shù)目要比顯式模擬小幾個數(shù)量級。然而,由于在每個增量步中必須求解一套全域的方程組,所以對于每一增量步的成本,隱式方法遠(yuǎn)高于顯式方法。

了解兩個程序的這些特性,能夠幫助你確定哪一種方法是更適合于你的問題。

ABAQUS/Explicit適用的問題類型

在討論顯式動態(tài)程序如何工作之前,有必要了解ABAQUS/Explicit適合于求解哪些類問題。貫穿這本手冊,我們已經(jīng)提供了貼切的例題,它們一般是應(yīng)用ABAQUS/Explicit求解的如下類型問題:

高速動力學(xué)(high-speed dynamic)事件

最初發(fā)展顯式動力學(xué)方法是為了分析那些用隱式方法(如ABAQUS/Standard)分析起來可能極端費時的高速動力學(xué)事件。作為此類模擬的例子,在第10章“材料”中分析了一塊鋼板在短時爆炸載荷下的響應(yīng)。因為迅速施加的巨大載荷,結(jié)構(gòu)的響應(yīng)變化的非常快。對于捕獲動力響應(yīng),精確地跟蹤板內(nèi)的應(yīng)力波是非常重要的。由于應(yīng)力波與系統(tǒng)的最高階頻率相關(guān)聯(lián),因此為了得到精確解答需要許多小的時間增量。

復(fù)雜的接觸(contact)問題

應(yīng)用顯式動力學(xué)方法建立接觸條件的公式要比應(yīng)用隱式方法容易得多。結(jié)論是ABAQUS/Explicit能夠比較容易地分析包括許多獨立物體相互作用的復(fù)雜接觸問題。ABAQUS/Explicit是特別適合于分析受沖擊載荷并隨后在結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)生復(fù)雜相互接觸作用的結(jié)構(gòu)的瞬間動態(tài)響應(yīng)問題。在第12章“接觸”中展示的電路板跌落試驗就是這類問題的一個例子。在這個例子中,一塊插入在泡沫封裝中的電路板從1m的高度跌落到地板上。這個問題包括封裝與地板之間的沖擊,以及在電路板和封裝之間的接觸條件的迅速變化。

復(fù)雜的后屈曲(postbuckling)問題

ABAQUS/Explicit能夠比較容易地解決不穩(wěn)定的后屈曲問題。在此類問題中,隨著載荷的施加,結(jié)構(gòu)的剛度會發(fā)生劇烈的變化。在后屈曲響應(yīng)中常常包括接觸相互作用的影響。

高度非線性的準(zhǔn)靜態(tài)(quasi-static)的問題

由于各種原因,ABAQUS/Explicit常常能夠有效的解決某些在本質(zhì)上是靜態(tài)的問題。準(zhǔn)靜態(tài)過程模擬問題包括復(fù)雜的接觸,如鍛造、滾壓和薄板成型等過程一般地屬于這類問題。薄板成型問題通常包含非常大的膜變形、褶皺和復(fù)雜的摩擦接觸條件。塊體成型問題的特征有大扭曲、瞬間變形以及與模具之間的相互接觸。在第13章“ABAQUS/Explicit準(zhǔn)靜態(tài)分析”中,將展示一個準(zhǔn)靜態(tài)成型模擬的例子。

材料退化(degradation)和失效(failure)

在隱式分析程序中,材料的退化和失效常常導(dǎo)致嚴(yán)重的收斂困難,但是ABAQUS/Explicit能夠很好地模擬這類材料?；炷灵_裂的模型是一個材料退化的例子,其拉伸裂縫導(dǎo)致了材料的剛度成為負(fù)值。金屬的延性失效模型是一個材料失效的例子,其材料剛度能夠退化并且一直降低到零,在這段時間中,單元從模型中被完全除掉。

這些類型分析的每一個問題都有可能包含溫度和熱傳導(dǎo)的影響。

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