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,它們一般是應用ABAQUS/Explicit求解的如下類型問題:

高速動力學(high-speed dynamic)事件

最初發(fā)展顯式動力學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。因為迅速施加的巨大載荷,結(jié)構(gòu)的響應變化的非?？臁τ诓东@動力響應,精確地跟蹤板內(nèi)的應力波是非常重要的。由于應力波與系統(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。

復雜的接觸(contact)問題

應用顯式動力學方法建立接觸條件的公式要比應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)生復雜相互接觸作用的結(jié)構(gòu)的瞬間動態(tài)響應問題。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。在后屈曲響應中常常包括接觸相互作用的影響。

高度非線性的準靜態(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。準靜態(tài)過程模擬問題包括復雜的接觸,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準靜態(tài)分析”中,將展示一個準靜態(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致嚴重的收斂困難,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,其拉伸裂縫導致了材料的剛度成為負值。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的影響。

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