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线性静态分析 第二讲 DassaultSyst mes 2008 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus 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 DassaultSyst mes 2008 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus 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 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus 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 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus 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 MODALDYNAMIC 瞬态线性动力学分析 RANDOMRESPONSE 随机激励的结构响应 RESPONSESPECTRUM 动载荷的峰值线性响应 STEADYSTATEDYNAMICS 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 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus 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 HEATTRANSFER STEADYSTATE COUPLEDTEMPERATURE DISPLACEMENT STEADYSTATE SOILS STEADYSTATE COUPLEDTHERMAL ELECTRICAL STEADYSTATE STEADYSTATETRANSPORT IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus Explicit 对于有自然时间度量的过程AMPLITUDE STEP DYNAMIC VISCO HEATTRANSFER 瞬态 COUPLEDTEMPERATURE DISPLACEMENT 瞬态 DYNAMICTEMPERATURE DISPLACEMENT EXPLICIT COUPLEDTHERMAL ELECTRICAL 瞬态 SOILS CONSOLIDATION STEADYSTATEDYNAMICS RANDOMRESPONSE MODALDYNAMIC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 DassaultSyst mes 2008 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus 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 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus 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 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus Explicit 线性静态分析和多工况 Multiple LOADCASE Multiple STEP PERTURBATION Elementloop stiffness multipleRHS Primaryfactorization withpossiblymultiplesmallfactorizations Simultaneousbacksubstitution Elementloop simultaneousrecovery Elementloop stiffness singleRHS Factorization orreadfactorizedmatrixfrom fctfile Backsubstitution Elementloop recovery Next STEP IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus 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 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus 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 DassaultSyst mes 2008 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus Explicit 多工况应用 下面的过程支持多工况分析 STEP PERTURBATION STATIC STEADYSTATEDYNAMICS 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 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus Explicit 多工况应用 Step perturbation Static LoadCase name BendingA Boundaryright 1 6 Cloadleft 3 1 EndLoadCase LoadCase name BendingB Boundaryleft 1 6 Cloadright 3 1 EndLoadCase EndStep IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus Explicit 多工况应用 附加规则工况名 LOADCASE 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 LOADCASE选项定义的载荷或者边界条件不会相互影响 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus 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 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus 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 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus 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 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus 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 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus Explicit 多工况应用 Misesstress BendingA Misesstress BendingB MaxvalueofMisesstressoverbothframes 例子 DassaultSyst mes 2008 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus 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 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus Explicit 例子 执行结果 全部CPU时间 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus Explicit 例子 执行 751 751模型的细节 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus 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 IntroductiontoAbaqus StandardandAbaqus Explicit 例子 底盘 车架的机动性分析 变量的个数 534 000