ABAQUS计算J积分细节

ABAQUS计算J积分细节

Abaqus计算J积分，主要是指派裂纹及定义裂纹的方向，同时在step中的历程

模型：10×50

裂纹：定义一个尖端；另一方面指明裂纹的扩展方向（1.0,0.0），说白了就是X

积分数值,图中输入10，则输出10个J积分值

计算包含裂纹尖端的包络区域的面积即为J积分

避开裂纹尖端塑形区域的不可计算的特性。同时J积分的计算数值与积分路径无

从以上图例可以看出J积分数值区域稳定。

疑问：为何计算多个积分点，是否最后的稳定数值就是需要计算的J积分数值？J积分应该是数值，而不是多个不同的数值。我个人觉得最后的稳定数值应该是需要计算的积分数值。

从dat文件到inp文件，找到积分区域。

pickseted12以及pickseted13都是节点4，坐标如图所示，在cad模型中的位置如箭头指向，即裂纹尖端。

详细的需要看一下abaqus帮助文档，关于J积分的计算细节。积分点的个数的意义我还没有搞清楚。

对于应力强度因子K，表征裂纹尖端受力的一个参量，在裂纹尖端的应力场的一定范围内，不同的节点计算数值大体是相同的。

计算应力强度因子：可以利用abaqus直接输出，也可以利用公式计算应力强度因子，以下为利用有限元法计算应力强度因子：

计算应力强度因子：

从上图可以看出，计算应力强度应力的点与计算J积分的点是一致的。Abaqus计算的应力强度因子为裂尖处的应力强度因子。下面我们利用有限元法计算y=0处的应力强度因子，最后外推到裂尖处的应力强度因子。选取不同的半

Abaqus计算J积分注意事项：

(1)一、Interaction模块

1.1 预制裂纹（步骤：菜单/special/crack/assign seam）

注意：并不是作裂纹分析都要定义seam，如果你的裂纹不是一条缝，而是一个缺口，则不需要assign seam，直接走下一步（定义裂纹）就行。

1.2 创建裂纹（步骤：菜单/special/crack/create，type：contour integral）

—crack front：crack front是用来定义第一围线积分的区域，2D下我们可以选择包围裂尖点的面，3D则选择包围裂尖线的面；另外还有一种定义crack front的方法，就是直接选择裂尖点（2D）或裂尖线3D），用这个方法定义crack front不需要再定义下一步的crack tip/line，比较简便，两种方法算出的结果没有明显的差别，其实只是影响积分路线的问题，但是J积分值是路径无关的，看个人喜好吧

—crack tip/line：这个比较好理解就是裂尖点（2D）或线（3D），如果我们在上一步中用方法二定义crack front，这一步就直接跳过了

—crack extension direction（定义裂纹扩展方向）：这里定义的其实是一个虚拟的裂纹扩展方向，定义了这个参考方向后，我们才能通过输出的角度判断裂纹扩展方向，可以通过两种方法：

（1）q vector：输入一个方向，用来作为计算裂纹的扩展方向的参考方向；

（2）normal to crack plane：crack plane表示裂纹的对称面（当裂纹在一个平面内时，可能需要分开定义多个裂纹），这种方法下我们只需定义裂纹面的法线方向，通过（t表示裂纹尖端的切线）, 会在每个节点得出一个q方向；

（3）注意：q的方向对输出的应力强度因子，J积分等都会有影响，一般情况下，q最好在裂纹平面内，且垂直于裂尖线的切线，否则算出的应力强度因子，J积分值等等在不同围线积分中会差别较大。

二、step模块

定义好了裂纹相关参数后，我们需要返回step模块定义输出变量：

步骤：菜单/output/history output requests/create，domain：crack，可以输出的值包括：J-integral，Ct-integral，stress intensity factor，T-stress

—J-integral ：用于应变率无关材料的准静态分析过程，包括线弹性，非线性弹性，弹塑性材料（单调加载工况）的静态分析。J-integral的优点是和积分路径无关，从而可以避开尖端塑性区的影响。

—Ct-integral：用于蠕变分析（一般较少用到）

—应力强度因子：

（1）只能用于分析线弹性材料，表示裂纹尖端的应力场强度；

（2）有三个应力强度因子K1，K2，K3，分别对应于张开型，滑开型和撕开型裂纹的应力强度因子

（3）在输出应力强度因子时也会输出一个J-integral值，因为算法不同，这个值

和直接输出的J-integral会略有差异；

（4）方向判断准则：Maximum tangential stress（在dat文件中输出的MTS值就是通过这个准则算出的裂纹扩展方向），Maximum energy release rate（dat中用MERR表示），K2=0（dat中的K20）

—T-stress（表示裂纹尖端平行于裂纹面方向的应力

ABAQUS模拟预应力筋的方法

ABAQUS模拟预应力筋的方法 1.降温法 这是目前很多人采用的方法。即在预应力筋施加温度荷载（降温），使预应力筋收缩，从而使混凝土获得预应力。 2.ABAQUS自带的初始应力法 直接用*Initial conditions, type=stress可以直接模拟先张法，能获得预应力筋和混凝土的后期应力增量，但无法获得预应力筋的真实应力。 3.Rebar element single 法 利用ABAQUS提供的rebar功能，模拟预应力束，给出rebar与相关实体单元的信息，通过在rebar上施加初始应力即可模拟先张法和后张法。 4. MPC法 分别定义预应力筋（比如truss单元）和混凝土，采用MPC将预应力筋与混凝土联系起来，对预应力筋施加初始应力，即可模拟预应力效应。 5.Rebar Layer法 利用ABAQUS提供的rebar layer功能，将rebar layer定义到surface，membrane或shell基上，通过对rebar施加初始应力，即可模拟先张法和后张法。 经过一段时间的使用和尝试，发现实体内施加预应力还存在不少

缺陷： 1.无法模拟早期的预应力损失，如摩擦损失，锚具回弹损失等； 2.无法准确模拟后张法中在张拉阶段净截面参与计算的问题，这 在截面高度较小，预应力筋较多时，对计算结果影响会比较大； 3.无法模拟换算截面的问题，尽管帮助文件中多次提到rebar layer的刚度被添加到surface section等中，由于surface section没有内在刚度，多次测试发现rebar layer的刚度无法添加到结构中。后尝试用shell section的方式来实现。帮助文件中没有直接提到用shell section带rebar layer埋于solid 单元的方式可以模拟预应力。经多次测试发现是可以考虑shell 和rebar layer的附加刚度，但结算结果不稳定。 几个要点： 1>.shell section能自动采用换算截面，其但 换算系数为N而不是N-1。 2>.shell section采用换算截面时，其附属的rebar layer面积也一并参与换算。 3>.若考虑预应力作用，其作用仅限于rebar layer 部分，而不及于shell section本身。 本次新增的inp文件中可对比测试shell section和surface section。见文件中相关数据行提示。 注意新问题：当rebar layer面积较大时，误差很大，需进一步解决，这也许是ABAQUS帮助文件中没直接推荐shell section with rebar

Abaqus-中显示动力学分析步骤

准静态分析——ABAQUS/Explicit 准静态过程（guasi-static process） 在过程进行的每一瞬间，系统都接近于平衡状态，以致在任意选取的短时间dt内，状态参量在整个系统的各部分都有确定的值，整个过程可以看成是由一系列极接近平衡的状态所构成，这种过程称为准静态过程。无限缓慢地压缩和无限缓慢地膨胀过程可近似看作为准静态过程。准静态过程是一种理想过程，实际上是办不到的。 准静态原为一个热力学概念，在这里引用主要是指模型在加载的过程中任意时刻所经历的中间状态都可近似地视为静力状态，因此当加载过程进行得无限缓慢时，在各个时刻模型所处的状态就可近似地看作是静态，该过程便是准静态过程。准静态啮合过程仿真主要考虑的是弧齿锥齿轮副在加载时的接触状态，以及齿面和齿根的应力变化规律，其前提是不考虑齿轮副惯性的影响。 ABAQUS/Explicit准静态分析 显式求解方法是一种真正的动态求解过程，它的最初发展是为了模拟高速冲击问题，在这类问题的求解中惯性发挥了主导性作用。当求解动力平衡的状态时，非平衡力以应力波的形式在相邻的单元之间传播。由于最小稳定时间增量一般地是非常小的值，所以大多少问题需要大量的时间增量步。 在求解准静态问题上，显式求解方法已经证明是有价值的，另外ABAQUS/Explicit在求解某些类型的静态问题方面比ABAQUS/Standard更容易。在求解复杂的接触问题时，显式过程相对于隐式过程的一个优势是更加容易。此外，当模型很大时，显式过程比隐式过程需要较少的系统资源。 将显式动态过程应用于准静态问题需要一些特殊的考虑。根据定义，由于一个静态求解是一个长时间的求解过程，所以在其固有的时间尺度上分析模拟常常在计算上是不切合实际的，它将需要大量的小的时间增量。因此，为了获得较经济的解答，必须采取一些方式来加速问题的模拟。但是带来的问题是随着问题的加速，静态平衡的状态卷入了动态平衡的状态，在这里惯性力成为更加起主导作用的力。目标是在保持惯性力的影响不显著的前提下用最短的时间进行模拟。 准静态（Quasi-static）分析也可以在ABAQUS/Standard中进行。当惯性力可以忽略时，在ABAQUS/Standard中的准静态应力分析用来模拟含时间相关材料响应（蠕变、膨胀、粘弹性和双层粘塑性）的线性或非线性问题。关于在ABAQUS/Standard中准静态分析的更多信息，请参阅ABAQUS分析用户手册（ABAQUS Analysis User’s Manual）的第6.2.5节“Quasi-static analysis”。 1. 显式动态问题类比 假设两个载满了乘客的电梯。在缓慢的情况下，门打开后你步入电梯。为了腾出空间，邻近门口的人慢慢地推他身边的人，这些被推的人再去推他身边的人，如此继续下去。这种扰动在电梯中传播，直到靠近墙边的人表示他们无法移动为止。一系列的波在电梯中传播，直到每个人都到达了一个新的平衡位置。如果你稍稍加快速度，你会比前面更用力地推动你身边的人，但是最终每个人都会停留在与缓慢的情况下相同的位置。 在快速情况下，门打开后你以很高的速度冲入电梯，电梯里的人没有时间挪动位置来重新安排他们自己以便容纳你。你将会直接地撞伤在门口的两个人，而其他人则没有受到影响。

abaqus系列教程-13ABAQUSExplicit准静态分析

13 ABAQUS/Explicit准静态分析 显式求解方法是一种真正的动态求解过程，它的最初发展是为了模拟高速冲击问题，在这类问题的求解中惯性发挥了主导性作用。当求解动力平衡的状态时，非平衡力以应力波的形式在相邻的单元之间传播。由于最小稳定时间增量一般地是非常小的值，所以大多少问题需要大量的时间增量步。 在求解准静态问题上，显式求解方法已经证明是有价值的，另外ABAQUS/Explicit 在求解某些类型的静态问题方面比ABAQUS/Standard更容易。在求解复杂的接触问题时，显式过程相对于隐式过程的一个优势是更加容易。此外，当模型成为很大时，显式过程比隐式过程需要较少的系统资源。关于隐式与显式过程的详细比较请参见第2.4节“隐式和显式过程的比较”。 将显式动态过程应用于准静态问题需要一些特殊的考虑。根据定义，由于一个静态求解是一个长时间的求解过程，所以在其固有的时间尺度上分析模拟常常在计算上是不切合实际的，它将需要大量的小的时间增量。因此，为了获得较经济的解答，必须采取一些方式来加速问题的模拟。但是带来的问题是随着问题的加速，静态平衡的状态卷入了动态平衡的状态，在这里惯性力成为更加起主导作用的力。目标是在保持惯性力的影响不显著的前提下用最短的时间进行模拟。 准静态（Quasi-static）分析也可以在ABAQUS/Standard中进行。当惯性力可以忽略时，在ABAQUS/Standard中的准静态应力分析用来模拟含时间相关材料响应（蠕变、膨胀、粘弹性和双层粘塑性）的线性或非线性问题。关于在ABAQUS/Standard中准静态分析的更多信息，请参阅ABAQUS分析用户手册（ABAQUS Analysis User’s Manual）的第6.2.5节“Quasi-static analysis”。 13.1 显式动态问题类比 为了使你能够更直观地理解在缓慢、准静态加载情况和快速加载情况之间的区别，我们应用图13-1来类比说明。

ABAQUS减少计算时间

ABAQUS/Standard与ABAQUS/Explicit各自的适用范围 ABAQUS/Explicit如何降低计算时间 对于光滑的非线性问题，ABAQUS/Standard更有效，而ABAQUS/Explicit适于求解复杂的非线性动力学问题，特别是用于模拟短暂、瞬时的动态事件，如冲击和爆炸问题。 有些复杂的接触问题（例如模拟成形），使用ABAQUS/Standard要进行大量的迭代，甚至可能难以收敛，而使用ABAQUS/Explicit就可以大大缩短计算时间。 如果一个准静态分析以它的自然时间进行，其解几乎跟它的真实静态解相同。 经常需要使用load rate scaling 或 mass scaling 获得一个准静态解，这样使用的CPU时间更短。这两种办法是缩短explicit下计算时间的加速办法。 loading rate 经常可以适当增加，只要这个解不局部化（localize）。如果loading rate增加的太多，惯性力会极大第影响求得的解的准确性； MASS scaling 可以替代“增加loading rate”来使用，其减少计算时间的功能一样。当使用率相关材料时，mass scaling更好，因为增加loading rate 人为地改变了材料属性；对于不是与率相关的材料，这两种办法都可以，但相同的缩放因子的值所引起的speedup是平方根的关系。 质量缩放因子（mass scaling factor）100等同于加载速率因子（loading rate scaling factor）10产生的计算时间的下降效果。 静态分析中，结构的最低阶模态决定了其响应，知道最小的自然频率，并且相应地，最低阶模态的周期也就知道了，可以估计能够获得合适的静态响应所要求的时间。只要时间大于最低阶模态周期，即可满足准静态响应的条件。 有必要运行一序列不同的loading rate的分析，以此来确定一个可以接受的loading rate。既要实现降低cpu求解时间的目的，又不能引起显著的动态效应。 在模拟计算的大部分过程中，变形材料的动能不应超出其内能的5%-10%。注意这两者的比值要足够小。 在准静态分析中，使用光滑的分析步幅值曲线（smooth step amplitude curve）定义位移是最高效的方式。 对于精度和效率，准静态分析要求加载尽可能地光滑。突变的、抽筋的运动会引起应力波，这可能导致噪音或不准确的解。 使用smooth step amplitude curve实现光滑地加载力或光滑地加载位移。评价结果可接受的初始标准是动能与内能相比为很小。表格（tabular）定义的幅值曲线加载，尽管也可以满足使得动能与其内能相比很小，但是光滑的加载可以减小动能的波动，产生一个满意的准静态的响应。 从Abaqus/Explicit中将模型导入到Abaqus/Standard进行高效的回弹分析。

Abaqus-中显示动力学分析步骤

Abaqus-中显示动力学分析步骤

准静态分析——ABAQUS/Explicit 准静态过程（guasi-static process） 在过程进行的每一瞬间，系统都接近于平衡状态，以致在任意选取的短时间dt内，状态参量在整个系统的各部分都有确定的值，整个过程可以看成是由一系列极接近平衡的状态所构成，这种过程称为准静态过程。无限缓慢地压缩和无限缓慢地膨胀过程可近似看作为准静态过程。准静态过程是一种理想过程，实际上是办不到的。 准静态原为一个热力学概念，在这里引用主要是指模型在加载的过程中任意时刻所经历的中间状态都可近似地视为静力状态，因此当加载过程进行得无限缓慢时，在各个时刻模型所处的状态就可近似地看作是静态，该过程便是准静态过程。准静态啮合过程仿真主要考虑的是弧齿锥齿轮副在加载时的接触状态，以及齿面和齿根的应力变化规律，其前提是不考虑齿轮副惯性的影响。 ABAQUS/Explicit准静态分析 显式求解方法是一种真正的动态求解过程，它的最初发展是为了模拟高速冲击问题，在这类问题的求解中惯性发挥了主导性作用。当求解动力平衡的状态时，非平衡力以应力波的形式在相邻的单元之间传播。由于最小稳定时间增量一般地是非常小的值，所以大多少问题需要大量的时间增量步。 在求解准静态问题上，显式求解方法已经证明是有价值的，另外ABAQUS/Explicit在求解某些类型的静态问题方面比ABAQUS/Standard更容易。在求解复杂的接触问题时，显式过程相对于隐式过程的一个优势是更加容易。此外，当模型很大时，显式过程比隐式过程需要较少的系统资源。 将显式动态过程应用于准静态问题需要一些特殊的考虑。根据定义，由于一个静态求解是一个长时间的求解过程，所以在其固有的时间尺度上分析模拟常常在计算上是不切合实际的，它将需要大量的小的时间增量。因此，为了获得较经济的解答，必须采取一些方式来加速问题的模拟。但是带来的问题是随着问题的加速，静态平衡的状态卷入了动态平衡的状态，在这里惯性力成为更加起主导作用的力。目标是在保持惯性力的影响不显著的前提下用最短的时间进行模拟。 准静态（Quasi-static）分析也可以在ABAQUS/Standard中进行。当惯性力可以忽略时，在ABAQUS/Standard中的准静态应力分析用来模拟含时间相关材料响应（蠕变、膨胀、粘弹性和双层粘塑性）的线性或非线性问题。关于在ABAQUS/Standard中准静态分析的更多信息，请参阅ABAQUS分析用户手册（ABAQUS Analysis User’s Manual）的第6.2.5节“Quasi-static analysis”。 1. 显式动态问题类比 假设两个载满了乘客的电梯。在缓慢的情况下，门打开后你步入电梯。为了腾出空间，邻近门口的人慢慢地推他身边的人，这些被推的人再去推他身边的人，如此继续下去。这种扰动在电梯中传播，直到靠近墙边的人表示他们无法移动为止。一系列的波在电梯中传播，直到每个人都到达了一个新的平衡位置。如果你稍稍加快速度，你会比前面更用力地推动你身边的人，但是最终每个人都会停留在与缓慢的情况下相同的位置。 在快速情况下，门打开后你以很高的速度冲入电梯，电梯里的人没有时间挪动位置来重新安排他们自己以便容纳你。你将会直接地撞伤在门口的两个人，而其他人则没有受到影响。

abaqus计算回弹的方法

Abaqus回弹计算过程 回弹分析我倒是做过两个，说下简要步骤吧，同样是仅供参考啊 1.首先用·explicit做成型过程的分析，加载方式选位移加载比较好，加载的幅值选smooth step（平滑变化） 2.可适当的用质量放大来加快这一准静态分析的过程 3.分析完成后可用standard观察工件的回弹，具体做法是： 1.Model-Copy Model 2.在新复制的模型中仅留下成型件，删除其他一切无关的边界条件以及上下模，包括在Explicit中定义的接触属性 3.在step模块中创建predefine field request-others-initial state-last frame/last step（导入的job名称为之前做成型分析的那个job的名称） 4.删除原来所有的后续分析步，并新建一个static，general的分析步 5.创建一个新的作业提交分析，并观察回弹 大致就是这样吧，希望对你有用！ 回弹分析，从explicit导入standard计算。先copy explicit中模型进入standard模块，然后做一下改进，删除各个part、set和surface等，只留下需要回弹分析的变形体。删除分析步，删除接触和属性。然后在step中建立一个static分析步骤。设置计算为非线性。然后定义居于前面成形结果的回弹分析，在Model Tree中打开Predefined Fields，选择Initia 作为分析步，Other最为类别，选择Initial State，然后在视窗中选择需要分析的回弹体，然后点击done，然后Edit Predefined Field，选择你成形分析的job名字。然后一致ok下去，对称的边界哦条件还要施加。 你可以在amplitude中设置，比如说你分析步设置时间为6s，然后在amplitude中设置0，0；4，1（也就是在4秒时冲头应景达到了要求的位移，也就是液晶冲完，那么剩下的2秒就是停留的时间了），然后在另外设置一个分析步把冲头往回移就可以了 小弟这些天正好在做冲压回弹，刚做成功，从simwe论坛上学了很多东西。 在此讲讲小弟个人经验，回报论坛： 1.在原模型中设置restart。 2.将原model，copy另取名字 3.删除不需要的instance(以回弹分析来讲只要留下欲做回弹的instance即可） 4.重设分析步，一般改用静态隐式。（小弟把之前的分析步都删了，新建了分析步） 5.在load 模组中除去无用的边界条件,并添一个固定点或固定线。 6.在predefined field中建立initial state,选择欲做回弹的instace,job name选择原分析之odb档名(不用再加.odb),step及frame一般是选择Last. 7.再执行分析即可. 注：若想观察的是回弹量,可在initial state中勾选update reference configuration即可. 另外，多做几次，不成功的原因有时不是步骤有问题，而是自己忽略了某个小地