abaqus的学习

ABAQUS/CAE（Complete ABAQUS Environment）是ABAQUS的交互式图形环境

SI:国际单位制，长度：mm 力：N 质量：tonne(103kg) 应力：Mpa（N/mm2）时间：s 能量：mJ(10-3J)密度：tonne/mm3 time increment的设置：maximun number of increment要适当设置较大值，initialincrement可适当改小（如-2，-3量级），minimumincrement（-5量级）不要修改，maximumincrement 值影响不大，可不改。

阻尼（Damping）：在机械物理学中，系统的能量的减小——阻尼振动不都是因“阻力”引起的，就机械振动而言，一种是因摩擦阻力生热，使系统的机械能减小，转化为内能，这种阻尼叫摩擦阻尼；另一种是系统引起周围质点的震动，使系统的能量逐渐向四周辐射出去，变为波的能量，这种阻尼叫辐射阻尼。阻尼是指阻碍物体的相对运动、并把运动能量转化为热能或其他可以耗散能量的一种作用。

冷作硬化：由于钢材在从红热状态冷却后，内部热应力及晶体排列的缘故，无法使其发挥出最大的抵抗拉伸能力，因此在常温下，将钢材拉伸至强化阶段后撤去外力。钢材经过这种加工后，长度增加，直径缩小，屈服点和硬度增加，大大提升了材料的弹性极限。并且使应变率降低，提高了材料的刚度。

塑性变形时应力与应变的关系与加载历史有关：材料在发生塑性变形时会有冷做硬化现象，前一次加载会产生硬化区，而后一次加载时将在新的区域产生硬化并形成硬化区，由此，硬化区总量会随着加载的次数增加而扩大，所以，塑性变形时应力与应变的关系与加载历史有关。

由线性三角形单元应变能公式与弹簧应变能公式对比得出的单元刚度矩阵，由单元平衡方程（最小势能原理）得出的节点力与结点位移的关系。

下面的是通过虚功原理推导得到的单元刚度矩阵表达式和单元平衡方程。

这是未加约束的总体刚度方程，是奇异矩阵，不可求逆，在已知等效节点力的情况下，不能唯一确定节点位移，因此有无穷多个解。采用对角线归一法，

将约束加入总体刚度矩阵中，可求出唯一的结点位移列阵。把约束信息加入到中总体刚度矩阵中，势必等效节点力列阵也要发生变化，这是根据刚度系数K ij的物理意思就可以明确了。利用降阶法得到的非零结点位移，然后合并结点位移列阵，代入总体刚度矩阵方程，就可以位移确定节点力列阵，进而可以求出约束反力。而如果想在最初的刚度矩阵方程中的等效节点力列阵中直接加上约束反力，当然也是可以直接唯一的求出节点力位移列阵。

ABAQUS/Standard与ABAQUS/Explicit对比：

ABAQUS/Standard是一个通用（standard）分析模块，它能够求解领域广泛的线性和非线性问题，包括静力、动力、热和电问题的响应等。

ABAQUS/Explicit是用于特殊目的分析模块，它采用显式动力学有限元格式，适用于像冲击和爆炸这类短暂，瞬时的动态事件，对加工成形过程中改变接触条件的这类高度非线性问题也非常有效。两个分析模块的ABAQUS/CAE界面是一样的，两个模块的输出也是类似的，不论哪个模块都可以采用可视化图形进行后处理。

此外，两者的区别还包括：

1）ABAQUS/Standard

没有稳定时间增量的限制：完成指定分析，一般需要较少的时间增量；

因为每个增量步都需要求解线性方程组，所以每个增量步的费用非常昂贵；

适合于模拟与模型的振动频率相比研究响应周期较长的问题；

由于时间增量的限制，使用显式动力学求解效率很低；

用于具有适度非线性的问题，其中非线性是平滑的（比如，塑性）；

如果是平滑的非线性响应，Abaqus/Standard需要较少次数的迭代找到收敛解。

2）ABAQUS/Explicit

有稳定时间增量的限制：完成指定分析，一般需要较多的时间增量；

因为不需要求解线性方程组，所以每个增量步的费用较低；所有的计算费用与单元计算相关；

适合于模拟高速动力学问题；

需要较少的时间增量，隐式动力学效率较低；

对于包含不连续的非线性问题，一般更加可靠；

接触行为是不连续的，并且包含碰撞，对于隐式时间积分，接触和碰撞将产生求解问题；

其它不连续行为包括屈曲和材料失效。

3、隐式（Standard）或者显式（Explicit）方法的选择

隐式或者显式方法之间的选择，很大程度上依赖于问题的性质。

对于许多分析，应该选择ABAQUS/Standard还是ABAQUS/Explicit是比较明显的。例如，对于求解光滑的非线性问题，ABAQUS/Standard更有效；另一方面，对于波的传播分析，应该明确地选择ABAQUS/Explicit，然而，有一些静态或准静态问题，应用任何程序都能很好地进行模拟。特别地，有些问题一般是使用ABAQUS/Standard进行求解的，但是由于接触或者材料的复杂性，可能难以收敛，从而导致大量的迭代。由于每次迭代都需要求解由大量线性方程组成的

方程组，所以这些使用ABAQUS/Standard的分析，其代价是相当大的。

ABAQUS/Standard必须进行通过迭代确定非线性问题的解答，而ABAQUS/Explicit通过由前一增量步的数据显式地前推动力学状态，确定解答无须进行迭代。应用显式方法，即便对于一个给定的可能需要大量时间增量步的分析，如果同样的分析应用ABAQUS/Standard需要大量的迭代，那么应用ABAQUS/Explicit进行分析可能是更为有效的。

对于同样的模拟，ABAQUS/Explicit的另一个优点是它需要的磁盘空间和内存远远小于ABAQUS/Standard。对于需要比较两个程序计算成本的问题，能节省大量的磁盘空间和内存使得ABAQUS/Explicit更具有吸引力。

从在隐式和显式分析中网格加密的成本角度来看，使用显式方法，机时消耗与单元数量成正比，并且大致与最小单元的尺寸成反比。由于增加了单元的数量和减小了最小单元的尺寸，因此网格细划增加了计算成本。对于显式方法，可以很直接地预测随着网格细划带来的成本增加，而当采用隐式方法时，预测成本是非常困难的。困难来自于在单元连接和求解成本之间的关系，而在显式方法中不存在这种关系。应用隐式方法，经验表明对于许多间题的计算成本大致与自由度数目的平方成正比。所以，只要网格是相对均匀的，随着模型尺寸的增长，显式方法表明比隐式法节省了大量的计算成本，也就是说在尺寸较小时，隐式方法的计算成本更小，而随着尺寸增大到一定值后，显式方法的计算成本反而更小。4、一般的适用范围（待补充）

隐式方法（standard）

适合于模拟与振型的振动频率相比研究响应周期较长的问

题；

用于具有适度非线性问题，其中非线性是平滑的；

显式方法（explicit）

模拟高速动力学问题，需要较少的时间增量；

适合求解冲击，穿透等高度非线性动力响应问题；

对于包含不连续的非线性问题，一般效率高；

FEA(finite element analysis)

CAE(computer aided Engineering)

Tetrahedron element 四面体单元

对time increment的根本理解

abaqus的step里有maximum number of increment、initial increment、minimum increment 、maximum increment

首先需要了解abaqus的计算过程和有限元计算收敛性问题，abaqus首先用initialincrement 值输入进行迭代计算，如果计算结果收敛，则继续以这个值代入计算下一步，如果不收敛，则自动减小时间步长（time increment）重新计算直到收敛然后计算下一步。

但是如果时间步长减小到最小值minimum时计算结果还是不收敛，则abaqus将停止计算，由此可知maximum值和minimum值分别是abaqus在收敛计算时时间步长的上下限，同时total time=(time increment*number)，当时间步长很小时，需要计算的步数number相应增大(电脑计算花的时间也随之增大)，因此number一般要设置较大值。minimum并不是越小越好，因为time increment越小，所需的增量步数（number）增大，即计算时间增大而且abaqus计算精度约在10^(-5),当时间步长小于这个值，计算结果已经没什么意义了。

有限元计算收敛性与（最小空间步长/时间步长）值有关，若minimum设为10^(-5),还是不收敛，可适当减小空间步长（即把网格画细点），当然还有一些其他办法，如果实在计算不了，也许是模型本身有点问题，或改为显示explicit计算

总而言之，maximun number要适当设置较大值，initial可适当改小（如-2，-3量级），minimum（-5量级）不要修改，maximum值影响不大，可不改