abaqus中standard分析模块和explicit分析模块的区别比较及选择

ABAQUS 中 Standard 分析模块和 Explicit 分析模块的区别比较及选择 1、ABAQUS 各模块介绍 ABAQUS 有两个主要的分析模块：ABAQUS/Standard 和 ABAQUS/Explicit。其中 ABAQUS/Standard 还有两个特殊用途的附加分析模块： ABAQUS/Aqua 和 ABAQUS/Design。另外，还 有 ABAQUS 分别与 ADAMS/Flex，C-MOLD 和 Mold flow 的接口模块：ABAQUS/ADAMS， ABAQUS/C-MOLD 和 ABAQUS/ MOLDFLOW。ABAQUS/CAE 是完全的 ABAQUS 工作环境模块，它包 括了 ABAQUS 模型的构造，交互式提交作业、监控作业过程以及评价结果的能力。ABAQUS/Viewer 是 ABAQUS/CAE 的子集，它具有后处理功能。 ABAQUS/Standard 是一个通用分析模块，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，它采用显式动力有限元列式，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。 ABAQUS/CAE（ Complete ABAQUS Environment）是 ABAQUS 的交互式图形环境，用它可方便 而快捷地构造模型，只需生成或输入要分析结构的几何形状，并把它分解为便十网格化的若干区域。并对 几何体赋十物理和材料特性、荷载以及边界条件。ABAQUS/CAE 具有对几何体划分网格的强大功能，并 可检验所形成的分析模型。一旦模型生成，ABAQUS/CAE 可提交并监控要分析的作业，可视化模块就可 用来显式结果。 2、ABAQUS/Standard 和 ABAQUS/Explicit 的比较 ABAQUS/Standard 和 ABAQUS/Explicit 都具有解决广泛的各种类型问题的能力。对于一个给定的 间题，隐式和显式算法的特点决定了采用哪一种算法更适合。对于采用任何算法都可以解决的间题，求解 间题的效率可能决定了采用哪种产品。下表列出了两者之间的主要区别。 参量 ABAQUS/Standard ABAQUS/Explicit 单元库 提供了丰富的单元库 提供了适用于显式分析的丰富的单元 库，这个单元库是 ABAQUS/Stnndard 单元库的子集 分析过程 一般过程和线性摄动过程 一般过程 材料模型 提供了广泛的材料模型 类似于在 ABAQUS/Stnndard 中的材料 模型；一个显著的区别是提供了允许 材料失效的模型 接触公式 对于求解接触问题，具有强健的能力 具有强健的接触功能甚至能够解决最复杂的接触模拟 求解技术 应用基于刚度的求解技术，具有无条件稳定性 应用显式积分求解技术，具有条件稳定性 磁盘空间和内 存 由于在增量步中大最的迭代，可能占 用大量的磁盘空间和内存 磁盘空间和内存的占用量相对于 ABAQUS/Stnndard 要小很多 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