abaqus6.11一个从初学到精通粘弹性的分析的经验积累

1 问题积累 待续 1 abaqus 如何调整图例的大小 就是云图左上角那个图框 字太小 了 看不清 直接设置图例的字体大小就可以 工具栏 viewport viewport annotation options legend 选项卡 text 选项 set font 按钮 size 修改 size 选项中的数字 就可以修改图例大小了 2 cohesive element 在 6 11 使用 cohesive element 定义 cohesive 材料属性的时候主 要步骤 1 定义一个材料的名字 比如 cohesive 不要去定义任何属性 弹 性 弹塑性等等 2 打开工具栏 model edit keywords 在 inp 中手动添加材料的各 种属性 PS 定义 section 的时候选 cohesive element control 选 sweep element type 选 cohesive 这些是使用 cohesive element 的基本步骤 zero thickness 的 cohesive section 设定 abaqus 所谓的 zero thickness 其实就是定义 cohesive section 的 initial thickness 1 0 你可以在定义 section 的时候定义 specify 也可以用系统默认的 thickness 也是 1 0 这样 有关 cohesive element 的计算当中 就有 displacement 位移 strain 应变 thickness 1 0 strain 的数值 我们知道从 1914 年 Ingless 和 1921 年 Griffith 提出断裂力学开始 一直到 60 2 年代都停留在线弹性断裂力学 LEFM 的层次 后来由於发现在裂纹 尖端进入塑性区后用 LEFM 仍然无法解决 stress singularity 的问 题 1960 年由 Barenblatt 和 Dugdale 率先提出了 nonlinear plastic fracture mechnics 的概念 在裂纹前端引入 了 plastic zone 这也就是我们现在用的 cohesive fracture mechnics 的前身 当时这个概念还没引起学术界的轰动 直到 1966 年 Rice 发现 J integral 及随后发现在 LEFM 中 J integral 是等于 energy release rate 的关系 赞大牛 Rice 一个 在读 Ph D 期间就 推导出对断裂力学有重要意义的 J integral 了 实令我辈汗 颜 随后在工程中发现了越来越多的 LEFM 无法解释的问题 cohesive fracture mechnics 开始引起更多的关注 在研究以混凝 土为代表的 quassi brittle material 时 cohesive fracture mechnics 提供了非常好的结果 所以在 70 年代到 90 年代 cohesive fracture mechnics 被大量应用于混凝土研究中 目前比 较常用的方法主要是 fictitious crack approach 和 effective elastic crack approach 或是称为 equivalent elastic crack approach 其中 fictitious crack approach 只考虑了 Dugdale Barenblatt energy mechanism 而 effective elastic crack approach 只考虑了基於 LEFM 的 Griffith Irwin energy dissipation mechanism 但作了一些修正 简单来说 我读了一下 ABAQUS cohesive element 的理论帮助 个人觉得 ABAQUS 的 cohesive element 采用的是广泛应用于混凝土的类似 fictitious 3 crack 的方法 只考虑了 Dugdale Barenblatt energy mechanism 这其中 softening law 的影响是非常重要的 但 ABAUQS 似乎只提 供了 linear 或者 exponential 的 softening law 复杂的本构关 系还需要另想办法 至於基於 Griffith Irwin energy dissipation mechanism 的 J integral 值可以在 LEFM 分析中单独 算 ABAQUS 用的是 Suo Zhigang 和 Hutchinson 在 1990 一篇论文 中提出的方法 目前 cohesive fracture mechnics 已经被应用于各 种材料 不过在使用到纳米或者更小数量级的研究中碰到了不少问 题 可能需要结合位错和分子动力学的一些理论 我现在的研究中 也碰到类似的一些问题 希望和大家一起讨论 做裂纹 ABAQUS 有几 种常见方法 最简单的是用 debond 命令 定义 FRACTURE CRITERION TYPE XXX 参数 DEBOND SLAVE XXX MASTER XXX time increment XX0 1 time 0 要想看到 开裂特别注意需要在指定的开裂路径上定义一个 Nset 然后在 INITIAL CONDITIONS TYPE CONTACT 中定义 master slave 及指 定的 Nset 这种方法用途其实较为有限 另一种方法 在 interaction 模块 special 定义 crack seam 网格最好细化 用 collapse element 模拟 singularity 这种方法可以计算 J 积分 应力强度因子等常用的断裂力学参数 裂尖及奇异性定义 在 interaction special 先定义 crack 定义好裂尖及方向 然后在 singularity 选择 midside node parameter 输入 0 25 然后选 Collapsed element side duplicate nodes 8 节点单元对应 1 r 4 1 r 1 2 奇异性 这里 midside node parameter 选 0 25 对应裂 尖 collapse 成 1 4 节点单元 如果 midside nodes 不移动到 1 4 处 则对应 1 r 奇异性 适合 perfect plasticity 的情况 网格划分 裂尖网格划分有一些技巧需要注意 partition 后先处理最外面的 正方形 先在对角线和边上布点 记住要点 constraint 然后选第 三个选项 do not allow the number of elements to change 不准 seed 变化 密度可以自己调整 最里面靠近圆的正方形可以只在对 角线上布点 也可以进一步分割内圆及在圆周上布点 里面裂尖周 围的内圆选 free mesh element type 选 cps6 或者 cpe6 外面四 边形选 sweep mesh element type 选 cps8 或者 cpe8 记住把 quad 下那个缩减积分的勾去掉 补充一下这种方法的几个常见问题 见不少朋友问过 主要是对断 裂力学的理解问题 顺便一起回答一下 1 为什么我设置理想弹塑 性 epp 分析的时候得到的 xx yy 方向或者最大应力值 Sxx Syy 会 超过材料的屈服强度 Sy 呢 这分析结果可能吗 这是因为在 ABAQUS 中对应等于材料的屈服强度的是 von Mises 等效应力 Se Sy 因此在平面应变的条件下 xx 方向的应力 Sxx Sy pi SRQT 3 Sy 而 Syy Sy 2 pi SRQT 3 大概是 3 倍 的屈服应力 所以得到大于材料的屈服强度的 xx 及 yy 方向应力是 正常的 2 为什么设置 collapse element 的时候对弹性分析在中 间就一个点而要把单元边上的中点移到 1 4 处 但弹塑性分析却要 在中间设置一圈点并且保持单元边上的中点位置不变呢 这个其实 5 不是随便定的 在有限元中分析裂纹时 对弹性分析需要模拟裂尖 1 SQRT r 的奇异性 这样在把单元边上的中点移到 1 4 处后计算出 来的等参单元拉格郎日型函数对应的 u field 正好包含 1 SQRT r 项 事实上这一方法在断裂力学的数值模拟发展史上是很巧妙的一 个发现 至今仍然被广泛采用 至于理想弹塑性分析需要模拟裂尖 1 r 的奇异性 这样大家都知道在把单元边上的点放在到 1 2 处后 计算出来的正常的等参单元拉格郎日型函数对应的 u field 包含 1 r 项 可以模拟弹塑性分析需要的裂尖 1 r 的奇异性 所以在看似 动手点几下就能实现的分析模式后面有很清楚漂亮的理论作支持 还有就是比较新的 cohesive element 单元 需要定义 damage initiation 和 evolution 的准则 softening 准则目前只有 linear 和 exponential 但对一般材料也够用了 然后通过设置后 处理 display group 可以看到裂纹扩展情况 裂纹扩展不是 ABAQUS 的强项 目前比较方便的只能用 cohesive element 我做过几个模 型效果还可以 但对应的参数需要一定的实验数据支持 否则做出 来了也不知道对不对 或者使用 python 控制 seam 尺寸 然后移动 partition 和网格 比较麻烦 3 分析步 分析步主要有初始分析步和后续分析步 每个分析步可以用来描述 一个分析过程 例如在后续分析步中施加不同荷载 在初始分析步 中施加边界条件等 4 增量步 6 增量步是在分析步里面根据模型计算收敛情况设置的 简单模型可 以设置较少的增量步 并可使初始增量为 1 复杂模型设置多一点 增量步 并减少初始增量值 超过设置的允许增量步数 则计算停 止 补充 静力分析时 分析总时间 Time period 是个相对概念 没 有单位的 尽管静力分析 你的荷载可能是一下子定义施加上了 但是 aba 计算时 数值积分是一步一步迭代计算的 需要 N 个迭代 步 每个迭代步都需要求解联立耦合的方程组 程序计算需要一定 的时间 这个时间就是时间增量 increments 假若一共迭代 N 步 这 N 个 increments 之和就是分析总时间 Time period 一般情况下 程序一开始按照你设定初始时间增量步进行计算 1 若是在这个初始时间增量步下不能收敛 就会减小时间增量直到 减小到你设定的最小时间增量为止 若还是不能收敛 则程序就会 给你报错 2 若是按照初始时间增量步可以顺利计算 程序会自动调大时间增 量 一边加快计算进度 时间增量步调大的上限就是你设定的最大 增量 Maximum number of increments 故而 最大增量步 初始时间增量 最小时间增量 最大时间增量 等你的预先设置 在很大程度上影响着程序能不能顺利计算和计算 速度的快慢 7 5 接触问题 接触问题 如果一开始并没接触上 是有间隙的 那么第一步就是 要接触上 可以用一个小载荷 但用一个位移 比初始间隙稍微大 一点点 或许更好 然后在后继步中 去掉这个位移 并加上载荷 甚至可以加一个大一点的位移 用比较小的增量步 多输出几个增 量步的结果 查看接触力的增加 在快要到达所应加的力的地方 做一个重启动 去掉位移 把最后的力加上去 加位移要比加力更 容易收敛 6 abaqus 中的收敛 要取得一个精确的结果需要以下这些 a 网格的收敛 b 瞬态问题的精确的时间整合 c 非线性求解过程适当的收敛 另外 一个精确的结果还需要在创建一个合适的有限元模型时好的 工程评价 包括材料 载荷 边界条件以及求解过程 补充 如果不收敛 一般使计算陷于死循环 为了避免这种情况 程序里都加入是否收敛的判断 有限元法也是近似解法 收敛是作为计算结束 结果无限接近真实 结果的一种判定标准 7 在 abaqus 配置完成后 点击运行 如果出现 Server Start Failed The Server May Already Be Running 解决方法是先点击 8 start server 右边的 stop server 然后再点击 start server 如 果配置没错的话 这里会 Server Start successful 的 8 如何显示梁截面 如何显示三维梁模型 a 无论是运算还是默认显示 ABA 中的梁都是一条线 很多人想看 梁截面 一般一个星期有人问一次 显示梁截面 view assembly display option render beam profiles 自己调节系数 v p page 1 pid 加载梯形载荷 42 F ababa 材料库使用教学 这个需要购买的 p page 1 pid 43 模型中需要设置刚体 到底用解析刚体还是离散刚体呢 看看 binling love 的帖子你应该会明白的 44 abaqus 工作路径怎么设置 鼠标右键点击你的 abaqus 图标 或者开始 程序 abaqus 点 属性 起始位置 设置你的工作路径 45 如何做出半透明的效果图 17 6amp 3Bfilter 3Dtype 26amp 3Btypeid 3D68 46 如何检查壳单元法向 Property module Assign normal 47 如何输出 part 变形后节点坐标 有些输出必须在前处理中做好 后处理才能输出 把你关心的区域做成 set 用 0 f Z3 E f u node print nset setname 输出到 dat 文件 3 48 如何定义的刚体的质量 这个切不可再用庄茁的那本书上面的介绍 对新版本来说真是害人 不浅 新版本已经更改 在 special 中选择 inertia 或在 inp 文件里输入 element type mass elset mass element 6amp 3Bfilter 3Dtype 26amp 3Btypeid 3D68 49 如何使用 tie 绑定 2 个 part 小康大侠的图形演示 50 给曲面 曲壳 的加载面力 均匀 0r 不均匀的都有 用 surface load 加载面力 对于曲面来说 surface load 和 pressure 不同 18 51 如何相中 part 内部的面 52 OBD 文件大的惊人 如何减小 odb 文件大小 53 如何选取内部的面 在 6 8 版中打开 selection toolbar 选择第二个图标内有 select from interior entities 即可选到内部面 54 在 property 步 如何将名义应力 应变转换为 abaqus 中的真实 应力 应变定义塑性 55 AVG 75 的含义 56 如何定义的刚性板的质量 注意 这个不能按照庄茁书的来做 新版本已经更改 6amp 3Bfilter 3Dtype 26amp 3Btypeid 3D68 57 如何输出单元体积 set 步 whole model volume Tickness Corrdinate EVOL 58 如何在你在前处理中已经定义的局部坐标系下看结果 如果是柱 19 坐标系 完全流程一样 1 在打开 ODB 文件的时候 前面的 read only 前面的勾去掉 2 create coordinate system 选择一种方法建立局部坐标 3 coordinate system manager 选择建立的 csys move to odb 4 重新打开 odb main menu bar result options transformation user spcified choose your csys apply B1 EA CF B5 59 如何显示最大 最小应力 在 Visualization Options contour Limits 中选中 Min Max Show Location 60 后处理有些字符 图例啊 版本号啊 坐标系啊 不想显示 view view annotation option 选择打勾 61 后处理中显示边界条件 Viewport ODB Display Options 边界条件处打勾 62 在模型上只显示云图 不显示网格 option 菜单 common visible edges free edges 顺便窜一下 在前处理 mesn 之后不想显示网格 只显示模型的话 更简单 工具栏有显示 mesh 显示线框 显示实体连续的三个按钮 63 你想调大变形放大系数 Deformation Scal Factor 让变形显 示更明显一点 20 注意 非线性问题 这个默认为是 1 也就是不放大 只有线性的 才能改 option 菜单 common visible edges Deformation Scale factor 64 如何在后处理中移动图例 选 Gneral legend 可以隐藏 选 Legent Upper left corner 可以移动 65 对 ODB 结果处理以后 如何保存结果 從 visualization 模塊開啟 odb 檔 不要直接從 job manager 開啟 並取消勾選 read only 對已有的 XY data 作 copy to odb 还有 konadoul 兄的图文并茂 66 job 步提交运算后警告信息出现 setwarning 或者 nodewarning 类似这样的语句 have been identified in element set ErrElemVolSmallNegZero identified in element set ErrElemDistorted WarnNodeUnconstrained WarnNodeMissMasterIntersect 21 WarnElemDistorted 这里的 Warn 打头的代表相应的警告信息 Err 代表相应的错误信息 我怎么知道这些 set 或者 node 到底在哪儿 在 job 步 job manager 点 result tool display group 在 item 选 node 或者 element 右边就出现相应的警告几何部分 勾选 Highlight item inviewport 就能在模型中 高亮这些警告部分 67 如何在 XY data 中繪製非以時間為橫軸 如橫軸為應變 縱軸為應 變 的曲線 x Z Q2 A3 I h 1 先將欲繪製的數據存入 XY data manager 2 Create Operate on XY data 3 在 Operators 選擇 Combine X X 4 為橫軸的數據 Add to Expression 再選擇作為縱軸的數據 Add to Expression q N1 w D D o X 5 Save as 或 Plot 即可 68 如何在 visualization 模块里得到图形中某一节点的位移时间图 Tools XY Data Manager Create 选 ODB field output 后点击 Continue 在 Variables 中点击 U Spatial displacment 选择你要的 再在 22 Elements Nodes 中 点击 pick from viewport 以及 Add Selection 最后在模型中拾取 节点 plot 想得到数据 就点 save 69 如何查看模型变形之后的