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Abaqus多工况问题分析
时间:2023-03-23 14:32:03 作者: admin 阅读:711
达索ABAQUS 软件是一款功能强大的通用型工程模拟有限元仿真软件,无论是相对简单的线性分析、复杂的非线性分析,还是其他工程领域的仿真分析,都可以帮您很好的进行仿真模拟。它被广泛的应用于科研、船泊等领域。

一、详解Abaqus多工况分析

在工程中,多工况的情况是普遍存在的情况,而单工况孤立存在是十分理想状态下的假设。例如我们在进行强度分析时,都是假设其本身是不存在应力的,然后基于这种无初始应力下的计算,使得我们不得不放大安全系数来排除初始应力的干扰。

随着仿真技术的不断发展,我们发现主要要解决两类问题,第一类问题是要实现仿真工具对仿真类型的全覆盖,第二类是实现不同仿真类型中数据的传递。以上面的例子为例,我们需要分别具备金属拉拔成型、焊接加工、机加工等学科的仿真能力,然后再具备将前面的结果作为后面结果输入的能力。

受限于仿真尺度和仿真学科的影响,不可能有这么一种软件可以覆盖所有的分析类型,一般来说,大型通用有限元软件可以解决大部分结构仿真问题,本篇中的Abaqus软件就是一款应用较广的大型通用有限元软件。我们结合Abaqus,再来探讨一个多工况问题——平板成管问题。

第一步:一次折弯

第二步:一次回弹


第三步:二次折弯
第四步:焊接

在这个分析中,有两大类工况,一个是金属折弯成型一个是焊接。前者是一个动力学问题,后者是一个热力耦合问题。细观前者,好像也没那么简单,第二次折弯的模具和第一次不一样,而且第二次折弯是依据第一次折弯的结果来进行的。所以在金属成型的过程中又衍生出来三个过程:第一次折弯,回弹,第二次折弯。这种过程在实际加工中是很常见,但是对于有限元分析来说,我们更喜欢的时候单工况的模拟,或者是单工况的连续模拟,对于这种多工况的问题,解决起来没那么容易了。

二、Abaqus多工况分析先天优势

Abaqus在解决这类问题,有着先天的优势。Abaqus有两个求解器,abaqus/standard和abaqus/explicit,abaqus/standard作为基于隐式算法的通用求解器,包含多种分类类型,如静力学、动力学、耦合分析等,可以解决大部分问题。abaqus/explicit作为显式动力学求解器,可以解决冲击问题和准静力学问题。两个求解器虽然无法直接耦合,但是可以借助odb结果文件进行耦合,完善了求解流程。

以上面的为例,我们的想法是这样的:

第一步:确定每一个步骤的分析类型。对于金属成型的过程,一般以显式动力学的准静态分析为佳。对于回弹分析,以静力通用分析为佳。对于焊接焊接分析,选择热力耦合分析步。
第二步:确定每个分析步的模具和工况。
第三步:确定不同分析步之间的数据传递方式。可以充分利用重启动的方法来,具体的思路和方法如下:

1)定义重启动

*RESTART , WRITE, FREQUENCY=n, OVERLAY

2)定义结果的导入

将模型从Abaqus/Explicit导入到Abaqus/Standard:

*IMPORT, STEP=step number, INTERVAL=interval number

将模型从Abaqus/Standard导入到Abaqus/Explicit

*IMPORT, STEP=step number, INC=increment number

3)材料状态和参考构型

默认情况下,在导入分析中,材料状态被导入 (*IMPORT选项中STATE=YES)。

如果需要不重新设置参考构型而继续分析,在*IMPORT选项中设置UPDATE=NO:

*IMPORT, UPDATE=NO

在某些情况下,需要获得回弹位移和回弹分析开始时相对于几何体的应变 (在回弹分析步开始时设置为零)。在*IMPORT选项中设置UPDATE=YES:

*IMPORT, UPDATE=YES
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