lecture7-explicit

使用Abaqus/Explicit第七讲L7.2IntroductiontoAbaqus/StandardandAbaqus/Explicit概述•显式动力学过程概述•Abaqus/Explicit句法•刚体•习题7：Abaqus/Explicit求解接触问题显式动力学过程概述L7.4IntroductiontoAbaqus/StandardandAbaqus/Explicit显式动力学过程概述•显示动力学求解器与隐式求解器，比如Abaqus/Standard，是互为补充的。从用户的角度出发，隐式与显式方法显著的区别为：•显式方法需要小的时间增量。•只与模型的最高自然频率相关。•与载荷类型和载荷持续时间无关。•一般的，增量步的数量级为10,000到1,000,000个增量，但是每个增量步内的计算费用相对较小。L7.5IntroductiontoAbaqus/StandardandAbaqus/Explicit显式动力学过程概述•隐式方法对于时间增量没有内在的限制。•增量大小一般由精度和收敛性控制。•同显式方法相比，隐式模拟中的增量步成数量级的少。•然而，因为必须在每个增量步内求解系统总体方程组，隐式方法在每个增量步中的费用比显式方法大很多。•知道两种方法的特征之后，在实际分析过程中就可以为所分析的问题选择合适的方法。L7.6IntroductiontoAbaqus/StandardandAbaqus/Explicit显式动力学过程概述•应力波的传播•应力波传播的例子说明了显式动力学方法的求解过程：没有迭代，或求解线性方程组。•考虑应力波沿着三个杆单元传播问题。在时间增加的过程中，研究杆的状态。•质量被集中到节点。杆的初始构型，自由端有一个集中力PL7.7IntroductiontoAbaqus/StandardandAbaqus/Explicit显式动力学过程概述第一个增量步结束时的构型1110111111111elelelelelelelEddtdludtuuMPuL7.8IntroductiontoAbaqus/StandardandAbaqus/Explicit显式动力学过程概述第三个增量步开始时杆的构型第二个增量步开始时杆的构型dtuuMFudtuuuMFPueloldel2221211111111111elelelelEddtdluuelelel11121L7.9IntroductiontoAbaqus/StandardandAbaqus/Explicit显式动力学过程概述适于用Abaqus/Explicit求解的例子•管道缠绕•该例说明了电厂中高压线路开裂之后，管道和管道之间的碰撞问题。•流体的突然释放导致管道的一部分绕着它的支撑旋转，并撞到相邻的管道。L7.10IntroductiontoAbaqus/StandardandAbaqus/Explicit显式动力学过程概述•液压成型•利用流体压力使组件成型。•Abaqus/Explicit将捕获多余毛坯材料不稳定的起皱现象。引入冲压罩，用于减小起皱效应。Abaqus/Explicit句法L7.12IntroductiontoAbaqus/StandardandAbaqus/ExplicitAbaqus/Explicit句法•Abaqus/Explicit模型的基本输入结构和选项同Abaqus/Standard类似。•这样，用户可以将Abaqus/Standard中掌握的内容应用到Abaqus/Explicit中。•当输入文件中包含*DYNAMIC,EXPLICIT过程选项时，运行Abaqus/Explicit分析。•在大多数的Abaqus/Explicit分析中，用户只需提供总时间步长。时间增量的大小由程序自动确定，这样总可以满足稳定时间增量的限制。*STEP*DYNAMIC,EXPLICIT,70.E-3•对特殊情况，可以人为的控制时间增量大小。L7.13IntroductiontoAbaqus/StandardandAbaqus/ExplicitAbaqus/Explicit句法•与Abaqus/Standard不同，在默认情况下，Abaqus/Explicit使用有限应变、大位移、大旋转公式。•在*STEP选项中，不需要NLGEOM参数。•可以通过使用NLGEOM=NO参数，进行几何线性分析（小变形分析）。•显式动力学过程需要使用单元的集中质量矩阵。•因为使用Abaqus/Explicit时求解效率一般是非常重要的因素，所以可用的单元只有一阶减缩积分单元。•例外：修正的三角形和四面体单元(CPS6M,CPE6M,C3D10M)、二阶梁单元(B22和B32)、全积分膜单元（M3D4）、全积分壳单元（S4,S4T）、全积分一阶六面体单元(C3D8,C3D8I,C3D8T)。L7.14IntroductiontoAbaqus/StandardandAbaqus/ExplicitAbaqus/Explicit句法•Abaqus/Explicit独有的一些选项•下面的模型定义和历程选项只对Abaqus/Explicit有效（没有列出输出和控制选项）：分析*DYNAMIC,EXPLICIT:该过程指定动力学分析步过程Abaqus/Explicit将作为求解器。*DYNAMICTEMPERATURE-DISPLACEMENT,EXPLICIT:该过程指定热固耦合分析步。*ANNEAL:该过程将所有的节点速度和状态变量，比如应力和塑性应变设置为零。L7.15IntroductiontoAbaqus/StandardandAbaqus/ExplicitAbaqus/Explicit句法材料*EOS:材料的状态方程可以用于模拟流体动力学(爆炸)材料,或几乎不可压流体。*EXTREMEVALUE:该选项指定在每个增量步需要监控的关键变量的极值。*TRACERPARTICLE:该选项定义跟踪粒子，用于在自适应网格域跟踪材料点。刚体L7.17IntroductiontoAbaqus/StandardandAbaqus/Explicit刚体•第五讲曾经提到过，Abaqus具有通用刚体功能。•在Abaqus/Explicit中使用该功能时，需要考虑以下两点。•刚体中的单元不影响稳定时间增量。•在*RIGIDBODY选项中，可以定义刚体单元的厚度和密度。*RIGIDBODY,REFNODE=node,ELSET=elementset,DENSITY=#thickness•在*RIGIDBODY选项之后的数据行中，可以定义刚体的常数厚度。•在*RIGIDBODY选项中，可以使用NODALTHICKNESS参数指定厚度变化的刚体。习题7:Abaqus/Explicit求解接触问题L7.19IntroductiontoAbaqus/StandardandAbaqus/Explicit习题7:Abaqus/Explicit求解接触问题•习题任务•定义两个管的通用接触•指定边界条件和初始速度•进行冲击分析•查看变形形状和能量历程