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线性静态分析,第二讲, Dassault Systmes, 2008,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,概述,线性和非线性过程 线性静态分析和多工况 多工况应用 例子,线性和非线性过程, Dassault Systmes, 2008,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,线性和非线性过程,Abaqus/Standard中有两种类型的分析步： 通用分析步：响应可以是线性或非线性的。 线性摄动分析步：响应只能是线性的。,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,线性分析是基状态（初始构型或当前构型）的线性摄动。 基状态之前的响应可以是非线性的。 但是，模型必须是静态平衡的(在进行线性摄动分析之前，只有先利用*STATIC分析步达到静力平衡，才可以应用*DYNAMIC选项）。 在摄动分析步之后，可以继续进行非线性分析步。 在Abaqus/Explicit中，只有通用分析步。,线性和非线性过程,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,在Abaqus/Standard中，纯的线性摄动过程包括： *BUCKLE (特征值屈曲分析) *FREQUENCY (特征值提取) *MODAL DYNAMIC (瞬态线性动力学分析) *RANDOM RESPONSE (随机激励的结构响应) *RESPONSE SPECTRUM (动载荷的峰值线性响应) *STEADY STATE DYNAMICS (谐波激励下的稳态动力学响应) *STATIC分析步可以是线性摄动或通用过程。 下面有详细的讨论。,线性和非线性过程,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,线性和非线性过程,默认的幅值引用 不同的分析过程有不同的默认值 对于没有自然时间度量的过程 AMPLITUDE=RAMP *STATIC *HEAT TRANSFER, STEADY STATE *COUPLED TEMPERATURE-DISPLACEMENT, STEADY STATE *SOILS, STEADY STATE *COUPLED THERMAL-ELECTRICAL, STEADY STATE *STEADY STATE TRANSPORT,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,对于有自然时间度量的过程 AMPLITUDE=STEP *DYNAMIC *VISCO *HEAT TRANSFER (瞬态) *COUPLED TEMPERATURE-DISPLACEMENT (瞬态) *DYNAMIC TEMPERATURE-DISPLACEMENT, EXPLICIT *COUPLED THERMAL-ELECTRICAL (瞬态) *SOILS, CONSOLIDATION *STEADY STATE DYNAMICS *RANDOM RESPONSE *MODAL DYNAMIC 在显式动力学过程(*DYNAMIC, EXPLICIT)中，预定的非零边界条件必须引用幅值选项。,线性和非线性过程,线性静态分析和多工况, Dassault Systmes, 2008,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,静态分析是唯一既可以包含通用分析步，又可以包含摄动分析步的过程： *STEP *STATIC 或 *STEP, PERTURBATION *STATIC 当研究结构在不同载荷集和边界条件集的线性响应时，在单个摄动分析步中使用多工况分析比多摄动步分析更方便。 载荷工况包括载荷和边界条件。,线性静态分析和多工况,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,线性静态分析和多工况,当被分析的组件承受多种不同类型的载荷时，多工况分析将非常有用。 在许多工业领域非常常见。 例如，飞机在起飞、爬升、巡航、俯冲、着陆和滑行过程中经历的不同载荷。 每个工况独立施加。 如果在载荷历程中的所有阶段假定结构的刚度为常数（线性假设），多工况分析可以辅助确定载荷包络线。,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,线性静态分析和多工况,Multiple *LOAD CASE,Multiple STEP, PERTURBATION,Element loop (stiffness/ multiple RHS),Primary factorization (with possibly multiple small factorizations),Simultaneous backsubstitution,Element loop (simultaneous recovery),Element loop (stiffness/ single RHS),Factorization (or read factorized matrix from .fct file),Backsubstitution,Element loop (recovery),Next *STEP,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,线性静态分析和多工况,例子：农用工具 下图是农用工具，它通过三点挂钩连接到拖拉机，并拖在拖拉机之后。 挂钩的目的是用于向工具传递拖动载荷，但是不允许工具浮动，或工具的运动独立于拖拉机。,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,线性静态分析和多工况,三个工况 连接件非常柔软，工具上的载荷没有明确指出，但是可能是多种不同类型载荷的组合。,多工况应用, Dassault Systmes, 2008,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,多工况应用,下面的过程支持多工况分析： *STEP, PERTURBATION *STATIC *STEADY STATE DYNAMICS, DIRECT 工况中可以包含下面的载荷类型： 集中力和分布力 边界条件(不同的工况可以有不同的边界条件) 惯性解除,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,多工况应用,. *Step, perturbation *Static *Load Case, name=“Bending A“ *Boundary right, 1, 6 *Cload left, 3, 1. *End Load Case *Load Case, name=“Bending B“ *Boundary left, 1, 6 *Cload right, 3, 1. *End Load Case *End Step,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,多工况应用,附加规则 工况名(LOAD CASE, name=name)必须唯一 在工况之外指定的载荷选项对所有工况都有效 基状态边界条件传播到所有的工况 使用OP=NEW的规则 如果在工况步内的任意位置使用该选项，则必须在相应的分析步的每个工况中都要使用该选项 如果在工况步中使用任何的BOUNDARY，则所有从历史步中传播的边界条件将被删除 不同LOAD CASE选项定义的载荷或者边界条件不会相互影响,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,多工况应用,为不同的工况改变边界条件 当只是改变边界条件的大小时，对求解性能不会造成影响。 从工况到工况之间，尽量减小边界条件位置变化的数量。 如果改变位置的边界条件的分布和数量变化很大，多工况分析可能会明显的慢于等效的多步骤分析（与问题非常相关）。 如果对此怀疑，运行datacheck分析（多步骤 vs 多工况），比较求解器中的求解器信息数据（.dat）文件（比如，内存需求，浮点操作的数量，等等）。,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,多工况应用,问题大小 合并的自由度个数和工况个数决定了“问题大小”。 多工况分析可能需要更多的： 内存（相对于等效的多步骤分析）。在回代的过程中，方程的右手边必须保留在内存中。 硬盘空间（单元和节点数据库）。 在可能的情况下，设置： standard_memory 为最小的 I/O (请察看数据文件)。 standard_memory_policy 为 MAXIMUM。 如果必要，将不同的工况散布到几个分析步中，用以减小每个分析步中内存和硬盘的使用量。 最坏情况：回到多摄动步分析（在这里，还可以比较数据文件中的求解器信息）。,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,多工况应用,输出 按每个分析步输出(不是每个工况) 可以输出到输出数据库(.odb)和打印输出文件(.dat) 对于输出数据库文件： 工况的所有输出变量被映射到帧 同增量映射到帧类似 帧包含工况名 只有场输出(没有历程输出),Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,多工况应用,Abaqus/Viewer的后处理 支持在整个帧中进行操作 对于选定的帧，可以创建： 线性合并(比如，工况的线性组合) 最大/最小包络线(比如，在所有工况中找出最大应力),Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,多工况应用,Mises stress: Bending A,Mises stress: Bending B,Max value of Mises stress over both frames,例子, Dassault Systmes, 2008,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,例子,方板基准程序 工况的个数： 8 和 16 *Static, perturbation 改变角点处边界条件的位置 默认输出,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,例子,执行结果：全部CPU时间,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,例子,执行： 751 751 模型的细节,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,例子,修改 501 501 模型 8 工况 在每个工况中改变对边的边界条件 相对全部 CPU 时间： 0.153 (多工况 6.6 慢!) 观察边界条件数量和位置的变化！,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,例子,底盘-车架的机动性分析： 变量的个数： 534,000 方程