Abaqus显式非线性动态分析

Abaqus显式非线性动态分析
Abaqus显式非线性动态分析

2012-11-14 11:43 by:Abaqus教程来源:广州有道有限元

Abaqus显式非线性动态分析——ABAQUS/Explicit适用的问题类型

显式动态程序对于求解广泛的、各种各样的非线性固体和结构力学问题是一种非常有效的工具。它常常对隐式求解器是一个补充,如ABAQUS/Standard;从用

户的观点来看,显式与隐式方法的区别在于:

?显式方法需要很小的时间增量步,它仅依赖于模型的最高固有频率,而与载荷的类型和持续的时间无关。通常的模拟需要取10,000至1,000,000个增量步,每个增量步的计算成本相对较低。

?隐式方法对时间增量步的大小没有内在的限制;增量的大小通常取决于精度和收敛情况。典型的隐式模拟所采用的增量步数目要比显式模拟小几个数量级。然而,由于在每个增量步中必须求解一套全域的方程组,所以对于每一增量步的成本,隐式方法远高于显式方法。

了解两个程序的这些特性,能够帮助你确定哪一种方法是更适合于你的问题。

ABAQUS/Explicit适用的问题类型

在讨论显式动态程序如何工作之前,有必要了解ABAQUS/Explicit适合于求解哪些类问题。贯穿这本手册,我们已经提供了贴切的例题,它们一般是应用ABAQUS/Explicit求解的如下类型问题:

高速动力学(high-speed dynamic)事件

最初发展显式动力学方法是为了分析那些用隐式方法(如ABAQUS/Standard)分析起来可能极端费时的高速动力学事件。作为此类模拟的例子,在第10章“材料”中分析了一块钢板在短时爆炸载荷下的响应。因为迅速施加的巨大载荷,结构的响应变化的非常快。对于捕获动力响应,精确地跟踪板内的应力波是非常重要的。由于应力波与系统的最高阶频率相关联,因此为了得到精确解答需要许多小的时间增量。

复杂的接触(contact)问题

应用显式动力学方法建立接触条件的公式要比应用隐式方法容易得多。结论是ABAQUS/Explicit能够比较容易地分析包括许多独立物体相互作用的复杂接触问题。ABAQUS/Explicit是特别适合于分析受冲击载荷并随后在结构内部发生复杂相互接触作用的结构的瞬间动态响应问题。在第12章“接触”

中展示的电路板跌落试验就是这类问题的一个例子。在这个例子中,一块插入在泡沫封装中的电路板从1m的高度跌落到地板上。这个问题包括封装与地板之间的冲击,以及在电路板和封装之间的接触条件的迅速变化。

复杂的后屈曲(postbuckling)问题

ABAQUS/Explicit能够比较容易地解决不稳定的后屈曲问题。在此类问题中,随着载荷的施加,结构的刚度会发生剧烈的变化。在后屈曲响应中常常包括接触相互作用的影响。

高度非线性的准静态(quasi-static)的问题

由于各种原因,ABAQUS/Explicit常常能够有效的解决某些在本质上是静态的问题。准静态过程模拟问题包括复杂的接触,如锻造、滚压和薄板成型等过程一般地属于这类问题。薄板成型问题通常包含非常大的膜变形、褶皱和复杂的摩擦接触条件。块体成型问题的特征有大扭曲、瞬间变形以及与模具之间的相互接触。在第13章“ABAQUS/Explicit准静态分析”中,将展示一个准静态成型模拟的例子。

材料退化(degradation)和失效(failure)

ABAQUS中Standard分析模块和Explicit分析模块的区别比较及选择

2010-07-13 01:04:19|分类:ABAQUS | 标签:|字号大中小订阅

1、ABAQUS各模块介绍

ABAQUS有两个主要的分析模块:ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit。其中ABAQUS/Standard还有两个特殊用途的附加分析模块:

ABAQUS/Aqua和ABAQUS/Design。另外,还有ABAQUS分别与ADAMS/Flex,C-MOLD和Mold flow的接口模块:ABAQUS/AD AMS,ABAQUS/C-MOLD

和ABAQU S/ MOLDFLOW。ABAQUS/CAE是完全的ABAQUS工作环境模块,它包括了ABAQUS模型的构造,交互式提交作业、监控作业过程以及评价结

果的能力。ABAQUS/Viewer是ABAQUS/CAE的子集,它具有后处理功能。

ABAQUS/Standard是一个通用分析模块,它能够求解领域广泛的线性和非线性问题,包括静力、动力、热和电问题的响应等。

ABAQUS/Ex plicit是用于特殊目的分析模块,它采用显式动力有限元列式,适用于像冲击和爆炸这类短暂,瞬时的动态事件,对加工成形过程中改变

接触条件的这类高度非线性问题也非常有效。两个分析模块的ABAQUS/CAE界面是一样的,两个模块的输出也是类似的,不论哪个模块都可以采用可视化图形进行后处理。

ABAQUS/CAE(Compl ete ABAQU S Env ironment)是ABAQUS的交互式图形环境,用它可方便而快捷地构造模型,只需生成或输入要分析结构的几何形状,并把它分解为便十网格化的若干区域。并对几何体赋十物理和材料特性、荷载以及边界条件。ABAQUS/CAE具有对几何体划分网格的强大功能,并可检验所形成的分析模型。一旦模型生成,ABAQUS/CAE可提交并监控要分析的作业,可视化模块就可用来显式结果。

2、ABAQUS/Standar d和ABAQUS/Explicit的比较

ABAQUS/Standard和ABAQUS/Ex plicit都具有解决广泛的各种类型问题的能力。对于一个给定的间题,隐式和显式算法的特点决定了采用哪一种算法更适合。对于采用任何算法都可以解决的间题,求解间题的效率可能决定了采用哪种产品。下表列出了两者之间的主要区别。

接触行为是不连续的,并且包含碰撞,对于隐式时间积分,接触和碰撞将产生求解问题;

其它不连续行为包括屈曲和材料失效。

3、隐式(Standard)或者显式(Explicit)方法的选择

隐式或者显式方法之间的选择,很大程度上依赖于问题的性质。

对于许多分析,应该选择ABAQUS/Standard还是ABAQUS/Ex plicit是比较明显的。例如,对于求解光滑的非线性问题,ABAQUS/Standard更有效;另一方面,对于波的传播分析,应该明确地选择ABAQUS/Explicit,然而,有一些静态或准静态问题,应用任何程序都能很好地进行模拟。特别地,有些问题一般是使用ABAQUS/Standard进行求解的,但是由于接触或者材料的复杂性,可能难以收敛,从而导致大量的迭代。由于每次迭代都需要求解由大量线性方程组成的方程组,所以这些使用ABAQUS/Standard的分析,其代价是相当大的。

ABAQUS/Standard必须进行通过迭代确定非线性问题的解答,而ABAQUS/Ex plicit通过由前一增量步的数据显式地前推动力学状态,确定解答无须进行迭代。应用显式方法,即便对于一个给定的可能需要大量时间增量步的分析,如果同样的分析应用ABAQUS/Standar d需要大量的迭代,那么应用ABAQUS/Ex plicit进行分析可能是更为有效的。

对于同样的模拟,ABAQUS/Ex plicit的另一个优点是它需要的磁盘空间和内存远远小于ABAQUS/Standard。对于需要比较两个程序计算成本的问题,能节省大量的磁盘空间和内存使得ABAQUS/Ex plicit更具有吸引力。

从在隐式和显式分析中网格加密的成本角度来看,使用显式方法,机时消耗与单元数量成正比,并且大致与最小单元的尺寸成反比。由于增加了单元的数量和减小了最小单元的尺寸,因此网格细划增加了计算成本。对于显式方法,可以很直接地预测随着网格细划带来的成本增加,而当采用隐式方法时,预测成本是非常困难的。困难来自于在单元连接和求解成本之间的关系,而在显式方法中不存在这种关系。应用隐式方法,经验表明对于许多间题的计算成本大致与自由度数目的平方成正比。所以,只要网格是相对均匀的,随着模型尺寸的增长,显式方法表明比隐式法节省了大量的计算成本,也就是说在尺寸较小时,隐式方法的计算成本更小,而随着尺寸增大到一定值后,显式方法的计算成本反而更小。

4、一般的适用范围(待补充)

隐式方法(standard)

适合于模拟与振型的振动频率相比研究响应周期较长的问题;

用于具有适度非线性问题,其中非线性是平滑的;

显式方法(explicit)

模拟高速动力学问题,需要较少的时间增量;

适合求解冲击,穿透等高度非线性动力响应问题;

对于包含不连续的非线性问题,一般效率高;

再谈ABAQUS轴力与弯矩输出

2012-03-20 16:51:01|分类:学习| 标签:|字号大中小订阅

之前写过一篇博文,经过与众多朋友讨论,又学到了一些新知识,再此做如下更新。

https://www.360docs.net/doc/b113981656.html,mand黑屏命令提交inp的问题。

创建Job时同样可以选择Source为Input file,从而提交inp文件进行计算。

2.输出问题。

ABAQUS6.10支持cae定义截面,这样不需要在inp里定义截面三要素(截面上任意一个点、截面法线、截面所在的集合Set),从而方便很多。

同时,cae支持定义多个截面,在inp里添加多条输出语句,最后都能在dat文件中找到sof和som。

值得一提的是,后处理free body cut同样可以输出之前c ae定义好的截面上的弯矩和轴力。经验证,和s of、som输出值一模一样。

[转]ABAQUS混凝土损伤塑性模型

2012-02-26 18:45:57|分类:学习| 标签:abaqus 混凝土损伤|字号大中小订阅

原地址:https://www.360docs.net/doc/b113981656.html,/forum.php?mod=v iewthr ead&tid=935970&extra=&highlight=%E6%B7%B7%E5%87%9D%E5%9C%9F&page=1

在做混凝土分析时,经常要输入混凝土的本构数据,对于不太熟练inp的新手来说是一项比较麻烦的工作,同样我也常受到这个问题的烦扰。昨天在论坛中得到启示,可以将ex c el表格中的数据直接粘贴到ABAQUS本构数据表中,故我把v erification中提供的混凝土损伤本构数据制成了一个ex cel表格,方便在使用时直接调用。并且还做了个全应力-应变曲线,据此可以对该本构有一个直观的了解。据说对于一般情况下的混凝土分析,该本构可以较容易收敛,该结论正确与否还有待大家一起讨论。同时也希望大家对附件中的数据进行批评指正!

塑性应力-应变关系

Compress Stress Inelastic strain Damage Inelastic strain

24019000000

292080000.00040.12990.0004

317090000.00080.24290.0008

323580000.00120.34120.0012

317680000.00160.42670.0016

303790000.0020.50120.002

285070000.00240.5660.0024

219070000.00360.7140.0036

148970000.0050.82430.005

29530000.010.96910.01

Tension recovery factor = 0.0

T ension Stress Cracking strain Damage Cracking strain

1.78E+06000

1.46E+060.00010.30.0001

1.11E+060.00030.550.0003

9.60E+050.00040.70.0004

8.00E+050.00050.80.0005

5.36E+050.00080.90.0008

3.59E+050.0010.930.001

1.61E+050.0020.950.002

7.30E+040.0030.970.003

4.00E+040.0050.990.005

Compression recovery factor = 1.0

*************************************************************************************************************************************************全应力-应变关系

Compress Stress Strain Tension Stress Strain 0000

0.000126480000.00001264800 0.000252960000.00002529600 0.000379440000.00003794400 0.0004105920000.000041059200 0.0005132400000.000051324000 0.0006158880000.000061588800 0.0007185360000.0000671780000 0.0008211840000.0001550231457000 0.000907062240190000.0003420321113000 0.001503021292080000.000436254960000 0.00199747317090000.000530211800000 0.002421979323580000.000820242536000 0.002799698317680000.001013557359000 0.003147243303790000.00200608161000 0.003476548285070000.00300275773000 0.004427304219070000.00500151140000 0.00556257614897000

0.0101115182953000

*************************************************************************************************

ABAQUS *.inp 文件

2012-01-06 13:20:36| 分类:abaqus | 标签:|字号大中小订阅

如何写input文件

一、输入文件的组成和结构:

1.一个输入文件由模型数据和历史数据两部分组成.

模型数据的作用:定义一个有限元模型.包括单元,节点,单元性质,定义材料等等有关说明模型自身的数据.模型数据可被组织到零件中(零件可以被组装成一个有意义的模型).

历史数据的定义是模型发生了什么----事情的进展,模型响应的荷载,历史被分成一系列的时步层序.每一步就是一个响应(静态加载,动态响应等),时步的定义包括过程类型(比如静态应力分析,瞬时传热分析等)对于时间积分的控制参数或者非线性解过程,加载和输出要求.

At a minimum the model consists of the following information: geometry, element section properties, material data, loads and boundary conditions, analysis type, and output requests.

2.ABAQUS输入文件的结构形式。

1) 必须有一个*HEADING开头。

2) 接下来就是模型数据部分,定义节点,单元,材料,初始条件等。模型数据的层次为:部件,组装,模型。

必须的模型数据:

(1)几何数据:模型的几何形状是用单元和节点来定义的,结构性单元的截面是必须定义的。比如梁单元。特殊的特征也可以用特殊的单元来定义,比如弹簧单元,阻尼器,点式群体等。

(2)材料的定义:材料必须定义比如使用的是钢啊,岩石,土啊等材料。

可选的模型数据:

(1)零件和组合:一个模型可以用几个零件来定义有可以把几个零件组合成一个集来定义。

(2)初始条件:比如初始应力,温度,或者速度等

(3)边界条件:

(4)运动约束

(5)相互作用

(6)振幅定义

(7)输出控制

(8)环境特性

(9)用户子程序

(10)分析附属部分

3) 接下来就是历史数据:定义分析的类型,荷载,输出要求等。分析的目的就是预测模型对某些

(在历史数据中描述)外部荷载或者某些初始条件的反映。一个ABAQUS分析是建立在STEP的概念上的,

在分析中可以定义多个STEPS。每个STEP用*STEP开始,用*END STEP结束。*STEP是历史数据和模型数据的分界点,第一次出现*STEP的前面的是模型数据,后面的就是历史数据。

必须的历史数据:

响应类型:必须立刻出现在*STEP选项后面。ABAQUS中有两种响应步,一种是总体分析响应步,可以是线形和非线形的,另一种是线形扰动步。

可选历史数据:

(1)荷载:通常定义某种加的荷载类型和大小。荷载可以被描述成时间的函数。

(2)边界条件输出控制

(3)辅助控制

(4)再生单元和曲面

二、书写input文件的语法和规则:

1.关键词行:

1)必须以*开始,后面接的是选项的名字,然后随之定义选项的内容.如:

* MA TERIAL NAME=STEEL

注释行是以**开始的.

2)如果有参数,则参数和关键词之间必须用“,”格开。

3)在参数之间必须用“,”格开。

4)关键词行中的空格可以忽略。

5)每行的长度不能超过256个字符

6)关键词和参数对大小写是不区分的。

7)参数值通常对大小写也是不区分的,但是唯一的例外是文件名区分大小写。

8)关键词和参数,以及大多数情况下的参数值是不需要全拼写出来的,只要他们之间可以相互区分就可以了。

9) 假如参数有响应的值,则付值号是“=”。

10) 关键词行可以延续,比如参数的名字很长,要在下一行继续这个关键词行的话就可以这样做,用“,”来连接。比如:

*ELASTIC, TYPE=ISOTROPIC,

DEPENDENCIES=1

11) 有些选项允许INPUT和FILE的参数作为一个输入文件名,这样的文件名必须包括一个完整的路径名或者是一个相对路径名。

2.数据行:(数据行如果和关键词相联系必须紧跟关键词行)

1)一个数据行包括空格在内不能超过256个字符。

2)所有的数据条目之间必须用“,”格开。

3)一行中必须包括指定说明的数据条目的数字。

4)每行结尾的空数据域可以省略。

5)浮点数最多可以占用20个字符。

6)整数可以是10个

7)字符串可以是80个

8)延续行可以被用到特定的情况。

3.标签:

什么是标签呢,比如集名,曲面名,钢筋名,他们是区分大小写的,长度可以有80个字符长。标签中的空格是可以省略的,除非用“”来标示。那就不能省略了。没有用“”来标示的标签必须用字母来开头。如果一个标签用“”来定义那么“”也是标签的一部分。标签的开始和结束不能用双重“_”

下面是一个使用了引号和没有使用引号的例子:

*ELEMENT, TYPE=SPRINGA, ELSET="One element"

1,1,2

*SPRING, ELSET="One element"

1.0E-5,

*NSET, ELSET="One element", NSET=NODESET

*BOUNDARY

nodeset,1,2

4.数据行重复:

数据行可以重复,也就是说每行数据可以有一行响应的变量也可以有几行。同样也可以有多行数据行,对应各自的变量行.如:

*ELASTIC, TYPE=ISOTROPIC

200.E3, 0.3, 20.

150.E3, 0.35, 400.

80.E3, 0.42, 700.

定义了一个零件的材料性质,均质,线弹性,在不同应力下的扬式模量和泊松比.

三、从外存储器中引入模型或者历史数据

The *INCLUDE option can be used to specify an external file that contains a portion of the ABAQUS input file. This file can include model and history definition data, comment lines, and other *INCLUDE references. When the option is encountered, ABAQUS will immediately process the input data within the file specified by the INPUT parameter. When the end-of-file is reached, ABAQUS will return to processing the original file.

A maximum of five levels of nested *INCLUDE references can be used. The option supports UNIX environment variables.

Usage: *INCLUDE, INPUT=file_name

四、举例:

下面介绍两个简单的例子:

例一:悬臂梁.

输入文件的开始就是文件头,以HEADING 开始,随后是模型的名字,如下所示:

*HEADING

CANTILEVER BEAM

然后是网格定义:

现在就是模型数据的开始了.一般选择从网格的定义开始,网格包括(单元和节点)

假如我们的悬臂梁有五个单元,六个节点,下面我们首先详细说明节点:

*NODE, NSET=ENDS

1, 0.

6, 100.

*NGEN

1, 6

节点组集,NSET其值(名字)为ENDS.下面的就是这样理解的,第一个节点是从0开始的,第六个节点是在100结束的.

同样我们来定义单元:

*ELEMENT, TYPE=B21(单元类型)

1, 1, 2 (单元类型的参数)

*ELGEN, ELSET=BEAM (产生单元集,及其名称)

1, 5 (一个单元集,包括5个单元)

现在定义单元的性质:

*BEAM SECTION, SECTION=RECTANGULAR, ELSET=BEAM, MA TERIAL=STEEL

1.,

2.

梁截面,截面的形状是矩形,单元集的名称是梁单元,材料是钢。截面的尺寸是1*2。

下面定义材料的性质:

*MA TERIAL, NAME=STEEL

*ELASTIC

30.E6,

材料是钢,弹性,弹性模量是30E6。

下面定义边界:

*BOUNDARY

6, ENCASTRE

边界是在6节点,通过ENCASTRE来描述。

边界也可以用下面的形式来定义:

*BOUNDARY

6, 1, 6

ABAQUS对结构单元的中的节点的自由度使用常规的编号方式。1,2,3 代表的是位移分量;4,5,6代表的是旋转分量。

以上是模型数据的定义,下面开始历史数据的定义:(加载的次序,事件的发生,还有我们想看到的变量的响应)

时步(步骤)的定义。

*STEP, PERTURBATION(步骤的开始,扰动是其名称)

*STATIC(静态分析)

*CLOAD(集中荷载)

1, 2, -20000.(在节点1,y[2代表的是y方向,假如是1则代表的是x方向,3代表的是z方向]方向施加荷载,荷载的大小是-20000。也就是向下施加荷载。)

*END STEP(步骤的结束)

下面来解释输出要求:

*EL PRINT, POSITION=AVERAGED A T NODES, (节点的平均值)SUMMARY=YES在表的下部求和)

S11, (积分点的应力分量在X方向)E11(在积分点的应变分量在X方向)

SF,(在积分点的截面力)

*NODE FILE, NSET=ENDS

U,(节点的空间位移)CF,(节点的点荷载)RF节点的反作用力)

*OUTPUT, FIELD, VARIABLE=PRESELECT

*ELEMENT OUTPUT

SF,

fig.1 应力应变曲线

*OUTPUT, HISTORY

*NODE OUTPUT, NSET=ENDS

U, CF, RF

------------------------------

例二、孔平板分析

A thin plate, dimensions 10cm×10cm, contains a hole of radius 1cm at its center. The plate is made from steel, which is idealized as an elastic—strain hard ening plastic solid, with Y oung’s modulus E=210GPa and Poisson’s ratioν=0.3. The uniaxial stress—strain curve for steel is idealized as a series of straight line segments, as shown fig.1.

The plate is loaded in the horizontal direction by applying tractions to its boundary.The magnitude of the loading increases linearly with time, as shown fig.2.

fig.2几何及加载情况

由于板内圆孔的应力集中因子大约为3,所以在时间t=1时A点将达到屈服(板的初始屈服应力为200MPa);在时间t=3时,平板都将达到屈服。下面我们利用abaqus分析并输出时间t=1、t=2 和t=3时板的塑性变化情况。

注意到板及载荷的对称性,只需要考虑板的1/4,并在底部和边缘施加对称边界条件。采用4节点二次平面应力单元。对称边界条件的施加及载荷的分布如fig.3所示。

fig.3 对称边界条件的施加及载荷的分布

input 文件祥解:

*HEADING

STRESS ANALYSIS FOR A PLATE WITH A HOLE **文件名

*PREPRINT, ECHO=YES, HISTORY=YES, MODEL=YES **指定什么输出到*.dat文件中

*RESTART, WRITE, FREQ=1 **每一个载荷步的结果都输出到.res文件中,提供给后处理

*FILE FORMA T, ZERO INCREMENT ** 将数据输出到.fil文件中,后处理用,这里要求输出分析前的数据(即载荷施加前)

**下面产生网格(节点、单元)

**节点的产生

*NODE

101, 0.0, 0.0

119, 1.0E-02, 0.0

1919, 0.0, 1.E-02

131, 5.E-02, 0.0

1031, 5.E-02, 5.E-02

1931, 0.0, 5.E-02

**

**

**

*NGEN, LINE=C, NSET=HOLE

119, 1919, 100, 101

**

**

**

*NGEN, NSET=OUTER

131, 1031, 100

**

**

** 将节点加到节点集outer中

*NGEN, NSET=OUTER

1031, 1931, 100

**

**

**

** 沿着径向线填充

*NFILL, NSET=PLA TE

HOLE, OUTER, 12, 1

**

**

**

** 单元的产生

**

*ELEMENT, TYPE=CPS4

19, 119, 120, 220, 219

**

**

*ELGEN, ELSET=PLA TE

19, 12, 1, 1, 18, 100, 100

**

**

****

** 给单元赋予属性(即单元由什么材料组成),将名为steel的材料赋给单元集plate *SOLID SECTION, MATERIAL=STEEL, ELSET=PLA TE

**

**定义材料性质

**

*MA TERIAL, NAME=STEEL

*ELASTIC

210.E09, 0.31

*PLASTIC

200.2E06, 0.0

246.0E06, 0.0235

294.0E06, 0.0474

374.0E06, 0.0935

437.0E06, 0.1377

480.0E06, 0.18

**

**

**指定与时间无关的边界条件(任何与时间无关的边界条件都必须在分析步前指定)*NSET, NSET=BOTTOM, GENERA TE

119, 131, 1

*NSET, NSET=LEFT, GENERA TE

1919, 1931, 1

**

*BOUNDARY

BOTTOM, YSYMM

LEFT, XSYMM

**

**定义载荷施加的位置和随时间的变化

**defining loads

*ELSET, ELSET=EDGE, GENERA TE

30, 830, 100

**

*AMPLITUDE, NAME=HIST, TIME=TOTAL TIME

0.0,0.0, 1.0,1.0, 2.0,2.0, 3.0,3.0

**这里的关键词AMPLITUDE为整个分析中的加载历史

** 定义载荷步

**

**Load Step Definition

**First Load Step

*STEP,AMPLITUDE=RAMP

**关键词step表示开始分析,这里的关键词AMPLITUDE表示在这步中如何施加载荷,AMPLITUDE=RAMP为平滑加载,AMPLITUDE=STEP为立即加载

*STATIC **表示为准静态分析

1.0,1.0 **前面的数表示估计在这步中计算变形的初始时间增量,由于可以预计在这步变形为弹性变形,ABAQUS可以在这步结束时直接得到结果,不必更小的时间增量步,所以设定时间增量等于步长。后面的数指定这个载荷步的时间间隔,这里分析开始时t=0,结束时t=1,故间隔为1 。

*DLOAD, AMPLITUDE=HIST ** 关键词DLOAD表示压力,其值为正,当为拉力时为负

EDGE, P2, -82.E06 ** 施加82 MPA的拉力在单元集EDGE的面2上

** 为后处理输出过程数据文件

*EL FILE, POSITION=AVERAGED AT NODES **其中POSITION=AVERAGED A T NODES目的是光滑曲线

S,E

*END STEP

**

**

**

**Second Load Step

*STEP,AMPLITUDE=RAMP

*STATIC

1.0,1.0

*DLOAD, AMPLITUDE=HIST

EDGE, P2, -82.E06

*EL FILE, POSITION=AVERAGED A T NODES

S,E

*END STEP

**

**Third load step

*STEP,AMPLITUDE=RAMP

*STATIC

1.0,1.0

*DLOAD, AMPLITUDE=HIST

EDGE, P2, -82.E06

*EL FILE, POSITION=AVERAGED A T NODES

S,E

*END STEP

五、文件的执行

1、数据的检查

abaqus job=tutorial datacheck interactive

or abaqus datacheck job=frame interactive

2、运行

abaqus job=tutorial interactive

or abaqus job=tutorial continue interactive

or abaqus continue job=tutorial interactive

3、后处理

运行abaqus viewer启动后处理模块

at the operating system prompt. The ABAQUS/Viewer window appears.

Reading the output database file

To begin this exercise, open the output database file that ABAQUS/Standard generated during the analysis of the problem.

To open the output database file:

1.From the main menu bar, select File->Open; or use the tool in the toolbar.

The Open Database dialog box appears.

2.From the list of available output database files, select frame.odb.

3.Click OK.

Tip: Y ou can also open the output database frame.odb by typing

abaqus viewer odb=frame

at the operating system prompt.

Checking history data with ABAQUS/Viewer

To display boundary conditions _disibledevent="MsoNormal" style="margin: 0cm 0cm 0pt; line-height: 18pt; mso-layout-grid-align: none">1.From the main menu bar, select Plot->Undeformed Shape;

2.From the main menu bar, select View->ODB Display Options.

3.In the ODB Display Options dialog box, click the Entity Display tab.

4.Toggle _disibledevent="MsoNormal" style="margin: 0cm 0cm 0pt; line-height: 18pt; mso-layout-grid-align: none">

5.Click OK.

六、文件的类型介绍

abaqus 产生几类文件:有些是在ABAQUS运行是产生,运行后自动删除;其它一些用于分析、重启、后处理、结果转换或其它软件的文件则被保留:

详细如下:

1. model_database_name.cae

模型信息、分析任务等

2. model_database_name.jnl

日志文件:包含用于复制已存储模型数据库的ABAQUS/CAE命令

*.cae和*.jnl构成支持CAE的两个重要文件,要保证在CAE下打开一个项目,这两个文件必须同时存在;

3.job_name.inp

输入文件。由abaqus Command支持计算起始文件,它也可由CAE打开;

4.job_name.dat

数据文件:文本输出信息,记录分析、数据检查、参数检查等信息。ABAQUS/Explicit 的分析结果不会写入这个文件

5. job_name.sta

状态文件:包含分析过程信息

6. job_name.msg

是计算过程的详悉记录,分析计算中的平衡迭代次数,计算时间,警告信息,等等可由此文件获得。用STEP模块定义

7. job_name.res

重启动文件,用STEP模块定义

8. job_name.odb

输出数据库文件,即结果文件,需要由Visuliazation打开

9. job_name.fil

也为结果文件,可被其它应用程序读入的分析结果表示格式。ABAQUS/Standard记录分析结果。ABAQUS/Explicit. 的分析结果要写入此文件中则需要转换,convert=select 或convert=all

10. abaqus.rpy

记录一次操作中几乎所有的ABAQUS/CAE命令

11.job_name.lck

阻止并发写入输出数据库,关闭输出数据库则自行删除

12. model_database_name.rec

包含用于恢复内存中模型数据库的ABAQUS/CAE命令

13.job_name.ods

场输出变量的临时操作运算结果,自动删除

14. job_name.ipm

内部过程信息文件:启动ABAQUS/CAE分析时开始写入,记录了从ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit 到ABAQUS/CAE的过程日志

15.job_name.log

日志文件:包含了ABAQUS执行过程的起止时间等

16.job_name.abq

ABAQUS/Explicit模块才有的状态文件,记录分析、继续和恢复命令。为restart所需的文件。

17.job_name.mdl

模型文件:在ABAQUS/Standard 和ABAQUS/Explicit中运行数据检查后产生的文件,.在analysis 和continue 指令下被读入并重写,为restart所需的文件。

18.job_name.pac

打包文件:包含了模型信息,仅用于ABAQUS/Explicit ,该文件在执行analysis、datacheck命令时写入,执行analysis, continue, recover 指令时读入,restart时需要的文件。

19.job_name.prt

零件信息文件:包含了零件与装配信息.。restart时需要

20.job_name.sel

专业ABAQUS有限元建模经验笔记

基于ABAQUS的有限元分析和应用 第一章绪论 1.有限元分析包括下列步骤: 2.为了将试验数据转换为输入文件,分析者必须清楚在程序中所应用的和由实验人员提供的材料数据的应力和应变的度量。 3.ABAQUS建模需注意以下内容: 4.对于许多包含过程仿真的大变形问题和破坏分析,选择合适的网格描述是非常重要的,需要认识网格畸变的影响,在选择网格时必须牢牢记住不同类型网格描述的优点。 第二章ABAQUS基础 1.一个分析模型至少要包含如下的信息:离散化的几何形体、单元截面属性、材料数据、载荷和边界条件、分析类型和输出要求。 ①离散化的几何形体:模型中所有的单元和节点的集合称为网格。 ②载荷和边界条件: 2.功能模块: (1)Assembly(装配):一个ABAQUS模型只能包含一个装配件。 (2)Interaction(相互作用):相互作用与分析步有关,这意味着用户必须规定相互作用是在哪些分析步中起作用。 (3)Load(载荷):载荷和边界条件与分析步有关,这意味着用户指定载荷和边界条件是在哪些分析步中起作用。 (4)Job(作业):多个模型和运算可以同时被提交并进行监控。 3.量纲系统 ABAQUS没有固定的量纲系统,所有的输入数据必须指定一致性的量纲系统,常用的一致性量纲系统如下:

4.建模要点 (1)创建部件:设定新部件的大致尺寸的原则必须是与最终模型的最大尺寸同一量级。(2)用户应当总是以一定的时间间隔保存模型数据(例如,在每次切换功能模块时)。(3)定义装配: 在模型视区左下角的三向坐标系标出了观察模型的方位。在视区中的第2个三向坐标系标出了坐标原点和整体坐标系的方向(X,Y和Z轴)。 (4)设置分析过程: (5)在模型上施加边界条件和荷载: 用户必须指定载荷和边界条件是在哪个或哪些分析步中起作用。 所有指定在初始步中的力学边界条件必须赋值为零,该条件是在ABAQUS/CAE中自动强加的。 在许多情况下,需要的约束方向并不一定与整体坐标方向对齐,此时用户可定义一个局部坐标系以施加边界条件。 在ABAQUS中,术语载荷通常代表从初始状态开始引起结构响应发生变化的各种因素,包括:集中力、压力、非零边界条件、体力、温度(与材料热膨胀同时定义)。

最新ANSYS显式动态分析求解步骤

A N S Y S显式动态分析 求解步骤

第一章引言 ANSYS/LS-DYNA将显式有限元程序LS-DYNA和ANSYS程序强大的前后处理结合起来。用LS-DYNA的显式算法能快速求解瞬时大变形动力学、大变形和多重非线性准静态问题以及复杂的接触碰撞问题。使用本程序,可以用ANSYS建立模型,用LS-DYNA做显式求解,然后用标准的ANSYS后处理来观看结果。也可以在ANSYS和ANSYS-LS-DYNA之间传递几何信息和结果信息以执行连续的隐式-显式/显式-隐式分析,如坠落实验、回弹、及其它需要此类分析的应用。 1.1显式动态分析求解步骤概述 显式动态分析求解过程与ANSYS程序中其他分析过程类似,主要由三个步骤组成: 1:建立模型(用PREP7前处理器) 2:加载并求解(用SOLUTION处理器) 3:查看结果(用POST1和POST26后处理器) 本手册主要讲述了ANSYS/LS-DYNA显式动态分析过程的独特过程和概念。没有详细论述上面的三个步骤。如果熟悉ANSYS程序,已经知道怎样执行这些步骤,那么本手册将提供执行显式动态分析所需的其他信息。如果从未用过ANSYS,就需通过以下两本手册了解基本的分析求解过程: ·ANSYS Basic Analysis Guide ·ANSYS Modeling and Meshing Guide 使用ANSYS/LS-DYNA时,我们建议用户使用程序提供的缺省设置。多数情况下,这些设置适合于所要求解的问题。 1.2显式动态分析采用的命令 在显式动态分析中,可以使用与其它ANSYS分析相同的命令来建立模型、执行求解。同样,也可以采用ANSYS图形用户界面(GUI)中类似的选项来建模和求解。 然而,在显式动态分析中有一些独特的命令,如下: EDADAPT:激活自适应网格

神经网络动态系统辨识与控制

神经网络动态系统的辨识与控制 摘要: 本论文表明神经网络对非线性动态系统进行有效的辨识与控制。本论文的侧重点是辨识与控制模型,并论述了动态反向传播以及静态反向传播方法在参数调节中的作用。在所介绍的模型中,加法器与重复网络结构的内部相连很独特,所以很有必要将他们统一起来进行研究。由仿真结果可知辨识与自适应控制方案的提出是可行的。整篇论文中都介绍到基本的概念和定义,也涉及了必须提出的学术性问题, 简介 用数学系统理论处理动态系统的分析与合成在过去的五十年里已经被列为应用广泛的权威科学原理了。权威系统理论最先进的地方定义于基于线性代数以及复合变量理论的先进技术线性操作器以及线性常微分方程。由于动态系统的设计技术与它们的稳定特性密切相关,线性时间不变系统的充分必要条件在上世纪已经产生了,所以已经建立了动态系统的著名设计方法。相反,只要在系统对系统基础上就可以基本上建立非线性系统的稳定性,因此对于大部分系统没有同时满足稳定性、鲁棒性以及良好动态响应的设计程序并不希奇。 过去三十年来,对线性、非时变和具有不确定参数的对象进行辨识与自适应控制的研究已取得了很大的进展。但是在这些研究中辨识器和控制器的结构选取和保证整个系统全局稳定性的自适应调参规律的构成等,都是建立在线性系统理论基础上的[1]。在本论文中,我们感兴趣的是神经网络非线性动态系统的控制与辨识。由于很少有可以直接应用的非线性系统理论结果存在,所以必须密切关注这个问题以及辨识器和控制器结构的选择和调整参数适应性规则的通用性问题。 在人工神经网络领域里,有两类网络今年来最引人注目:它们是(1)多层神经网络(2)回归神经网络。多层神经网络被证实在解决模式辨识问题[2]-[5]上非常成功。而回归神经网络则经常用于联想记忆以及制约优化问题的解决[[6]-[9]。从系统理论的观点来看,多层网络呈现静态非线性映射,而回归网络则通过非线性动态反馈系统显现。尽管两种网络存在外观上的不同外,但是很有必要将他们用统一成更一般化的网络。事实上,笔者确信将来会越来越多的用到动态因素以及反馈,这导致包括两种网络的复杂系统的产生。这样,将两个网络统一起来就成为必要。在本文的第三章,这个观点会得到进一步的阐述。 本文用了三个主要目标。第一个也是最重要的一个目标是在未知非线性动态系统中为自适应控制利用神经网络提出辨识以及控制器结构。当未知参数线性系

abaqus有限元分析过程

一、有限单元法的基本原理 有限单元法(The Finite Element Method)简称有限元(FEM),它是利用电子计算机进行的一种数值分析方法。它在工程技术领域中的应用十分广泛,几乎所有的弹塑性结构静力学和动力学问题都可用它求得满意的数值结果。 有限元方法的基本思路是:化整为零,积零为整。即应用有限元法求解任意连续体时,应把连续的求解区域分割成有限个单元,并在每个单元上指定有限个结点,假设一个简单的函数(称插值函数)近似地表示其位移分布规律,再利用弹塑性理论中的变分原理或其他方法,建立单元结点的力和位移之间的力学特性关系,得到一组以结点位移为未知量的代数方程组,从而求解结点的位移分量. 进而利用插值函数确定单元集合体上的场函数。由位移求出应变, 由应变求出应力 二、ABAQUS有限元分析过程 有限元分析过程可以分为以下几个阶段 1.建模阶段: 建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型――有限元模型,从而为有限元数值计算提供必要的输入数据。有限元建模的中心任务是结构离散,即划分网格。但是还是要处理许多与之相关的工作:如结构形式处理、集合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等。

2.计算阶段:计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算。 由于这一步运算量非常大,所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成 3.后处理阶段: 它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理, 并按一定方式显示或打印出来,以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估,并作为相应的改进或优化,这是惊醒结构有限元分析的目的所在。 下列的功能模块在ABAQUS/CAE操作整个过程中常常见到,这个表简明地描述了建立模型过程中要调用的每个功能模块。 “Part(部件) 用户在Part模块里生成单个部件,可以直接在ABAQUS/CAE环境下用图形工具生成部件的几何形状,也可以从其它的图形软件输入部件。 Property(特性) 截面(Section)的定义包括了部件特性或部件区域类信息,如区域的相关材料定义和横截面形状信息。在Property模块中,用户生成截面和材料定义,并把它们赋于(Assign)部件。 Assembly(装配件) 所生成的部件存在于自己的坐标系里,独立于模型中的其它部件。用户可使用Assembly模块生成部件的副本(instance),并且在整体坐标里把各部件的副本相互定位,从而生成一个装配件。 一个ABAQUS模型只包含一个装配件。

abaqus 有限元分析(齿轮轴)

Abaqus分析报告 (齿轮轴) 名称:Abaqus齿轮轴 姓名: 班级: 学号: 指导教师:

一、简介 所分析齿轮轴来自一种齿轮泵,通过用abaqus软件对齿轮轴进行有限元分析和优化。齿轮轴装配结构图如图1,分析图1中较长的齿轮轴。 图1.齿轮轴装配结构图 二、模型建立与分析 通过part、property、Assembly、step、Load、Mesh、Job等步骤建立齿轮轴模型,并对其进行分析。 1.part 针对该齿轮轴,拟定使用可变型的3D实体单元,挤压成型方式。 2.材料属性 材料为钢材,弹性模量210Gpa,泊松比0.3。

3.截面属性 截面类型定义为solid,homogeneous。 4.组装 组装时选择dependent方式。 5.建立分析步 本例用通用分析中的静态通用分析(Static,General)。 6.施加边界条件与载荷 对于齿轮轴,因为采用静力学分析,考虑到前端盖、轴套约束,而且根据理论,对受力部分和轴径突变的部分进行重点分析。 边界条件:分别在三个轴径突变处采用固定约束,如图2。 载荷:在Abaqus中约束类型为pressure,载荷类型为均布载荷,分别施加到齿轮接触面和键槽面,根据实际平衡情况,两力所产生的绕轴线的力矩方向相反,大小按比例分配。 均布载荷比计算: 矩形键槽数据: 长度:8mm、宽度:5mm、高度:3mm、键槽所在轴半径:7mm 键槽压力面积:S1 = 8x3=24mm2 平均受力半径:R1=6.5mm 齿轮数据:= 齿轮分度圆半径:R2 =14.7mm、压力角:20°、 单个齿轮受力面积:S2 ≈72mm2 通过理论计算分析,S1xR1xP1=S2xR2xP2,其中,P1为键槽均布载荷

非线性系统的神经网络辨识

《热动力系统动态学》课程论文 题目:基于BP神经网络对电力系统负荷的预测控制学院:动力工程学院 专业:动力工程及工程热物理 姓名:赵乾学号:20091002055 指导教师:杨晨(教授) 成绩: 2010年7月30日

基于BP神经网络对电力系统负荷的预测控制摘要:电力系统的负荷曲线受很多因素的影响是一个非线性的函数,该文文献提出应用BP神经网络对电力负荷系统的预测控制,来抽取和逼近这种非线性函数。通过MATLAB仿真实验得到,对电力系统的短期负荷预测与实际负荷之间的误差很小,具有很好的应用前途。 关键词:BP神经网络,预测控制,电力负荷 引言 随着智能控制理论研究的不断深入及其在控制领域的广泛应用,神经网络[1]、遗传算法[2-3]模糊理论[4]等方法被应用于系统模型预测和辨识。其中,由于BP神经网络 (Back Propagation,BP)由于具有非线性逼近能力强,网络结构简单,学习速度快等优点已被广泛应用于对非线性系统的建立和预测。电力系统负荷的预测对电力系统和电厂设备的控制、运行和计划都有着重要的意义。电力系统负荷的变化一方面有未知不确定因素引起的随机波动,另一方面又具有周期变化的规律,使得负荷曲线具有相似性,而神经网络具有较强的非线性映射能力,能对负荷的变化具有很好预测性。 1.BP神经网络辨识理论基础 BP (Back Propagation)神经网络,即误差反传误差反向传播算法的学习过程,由信息的正向传播和误差的反向传播两个过程组成。输入层各神经元负责接收来自外界的输入信息,并传递给中间层各神经元;中间层是内部信息处理层,负责信息变换,根据信息变化能力的需求,中间层可以设计为单隐层或者多隐层结构;最后一个隐层传递到输出层各神经元的信息,经进一步处理后,完成一次学习的正向传播处理过程,由输出层向外界输出信息处理结果。当实际输出与期望输出不符时,进入误差的反向传播阶段。误差通过输出层,按误差梯度下降的方式修正各层权值,向隐层、输入层逐层反传。周而复始的信息正向传播和误差反向传播过程,是各层权值不断调整的过程,也是神经网络学习训练的过程,此过程一直进行到网络输出的误差减少到可以接受的程度,或者预先设定的学习次数为止。1.1BP算法内容

支架的有限元分析ABAQUS

支架的线性静力学分析实例:建模和分析计算 在此实例中读者将学习ABAQUS/CAE的以下功能。 1) Sketch功能模块:导人CAD二维图形,绘制线段、圆弧和倒角,添加尺寸,修改平面图,输出平面图。 2) Part功能模块:通过拉伸来创建几何部件,通过切割和倒角未定义几何形状。 3) Property功能模块:定义材料和截面属性。 4) Mesh功能模块:布置种子,分割实体和面,选择单元形状、单元类型、网格划分 技术和算法,生成网格,检验网格质量,通过分割来定义承受载荷的面。 5) Assembly功能模块:创建非独立实体。 6) Step功能模块:创建分析步,设置时间增量步和场变量输出结果。 7) Interaction功能模块:定义分布榈合约束(distributing coupling constraint)。 8) Load功能模块:定义幅值,在不同的分析步中分别施加面载荷和随时间变化的集中力,定义边界条件。 9) Job功能模块:创建分析作业,设置分析作业的参数,提交和运行分析作业,监控运行状态。 10) Visualization功能模块:后处理的各种常用功能。 结构静力学分析(static analysis)是有限元法的基本应用领域,适用于求解惯性及阻尼对结构响应不显著的问题。主要用来分析由于稳态外载荷引起的位移,应力和应变等。本章的静力学分析实例按照ABAQUS工程分析的流程对支架进行线性静力学分析,通过实例基本掌握了分析的流程,同时了解接触的定义。 1.问题描述 所示的支架,一端牢固地焊接在一个大型结构上,支架的圆孔中穿过一个相对较软的杆件,圆孔和杆件用螺纹连接。材料的弹性模量E=2100000MPa,泊松比为0.3。

系统辨识—最小二乘法汇总

最小二乘法参数辨识 201403027 摘要:系统辨识在工程中的应用非常广泛,系统辨识的方法有很多种,最小 二乘法是一种应用极其广泛的系统辨识方法.阐述了动态系统模型的建立及其最小二乘法在系统辨识中的应用,并通过实例分析说明了最小二乘法应用于系统辨识中的重要意义. 关键词:最小二乘法;系统辨识;动态系统 Abstract: System identification in engineering is widely used, system identification methods there are many ways, least squares method is a very wide range of application of system identification method and the least squares method elaborated establish a dynamic system models in System Identification applications and examples analyzed by the least squares method is applied to illustrate the importance of system identification. Keywords: Least Squares; system identification; dynamic system

引言 随着科学技术的不断发展,人们认识自然、利用自然的能力越来越强,对于未知对象的探索也越来越深入.我们所研究的对象,可以依据对其了解的程度分为三种类型:白箱、灰箱和黑箱.如果我们对于研究对象的内部结构、内部机制了解很深入的话,这样的研究对象通常称之为“白箱”;而有的研究对象,我们对于其内部结构、机制只了解一部分,对于其内部运行规律并不十分清楚,这样的研究对象通常称之为“灰箱”;如果我们对于研究对象的内部结构、内部机制及运行规律均一无所知的话,则把这样的研究对象称之为“黑箱”.研究灰箱和黑箱时,将研究的对象看作是一个系统,通过建立该系统的模型,对模型参数进行辨识来确定该系统的运行规律.对于动态系统辨识的方法有很多,但其中应用最广泛,辨识 效果良好的就是最小二乘辨识方法,研究最小二乘法在系统辨识中的应用具有现实的、广泛的意义. 1.1 系统辨识简介 系统辨识是根据系统的输入输出时间函数来确定描述系统行为的数学模型。现代控制理论中的一个分支。通过辨识建立数学模型的目的是估计表征系统行为的重要参数,建立一个能模仿真实系统行为的模型,用当前可测量的系统的输入和输出预测系统输出的未来演变,以及设计控制器。对系统进行分析的主要问题是根据输入时间函数和系统的特性来确定输出信号。对系统进行控制的主要问题是根据系统的特性设计控制输入,使输出满足预先规定的要求。而系统辨识所研究的问题恰好是这些问题的逆问题。通常,预先给定一个模型类μ={M}(即给定一类已知结构的模型),一类输入信号u和等价准则J=L(y,yM)(一般情况下,J是误差函数,是过程输出y和模型输出yM的一个泛函);然后选择使误差函数J达到最小的模型,作为辨识所要求的结果。系统辨识包括两个方面:结构辨识和参数估计。在实际的辨识过程中,随着使用的方法不同,结构辨识和参数估计这两个方面并不是截然分开的,而是可以交织在一起进行的。 1.2系统辨识的目的 在提出和解决一个辨识问题时,明确最终使用模型的目的是至关重要的。它对模型类(模型结构)、输入信号和等价准则的选择都有很大的影响。通过辨识建立数学模型通常有四个目的。 ①估计具有特定物理意义的参数有些表征系统行为的重要参数是难以直接测量的,例如在生理、生态、环境、经济等系统中就常有这种情况。这就需要通过能观测到的输入输出数据,用辨识的方法去估计那些参数。 ②仿真仿真的核心是要建立一个能模仿真实系统行为的模型。用于系统分析的仿真模型要求能真实反映系统的特性。用于系统设计的仿真,则强调设计参数能正确地符合它本身的物理意义。 ③预测这是辨识的一个重要应用方面,其目的是用迄今为止系统的可测量的输入和输出去预测系统输出的未来的演变。例如最常见的气象预报,洪水预报,其他如太阳黑子预报,市场价格的预测,河流污染物含量的预测等。预测模型辨识的等价准则主要是使预测误差平方和最小。只要预测误差小就是好的预测

ABAQUS简支梁分析报告(梁单元和实体单元)

基于ABAQUS简支梁受力和弯矩的相关分析 (梁单元和实体单元) 对于简支梁,基于 ABAQUS2016,首先用梁单元分析了梁受力作用下的应力,变形,剪力和力矩;对同一模型,并用实体单元进行了相应的分析。另外, 还分析了梁结构受力和弯矩作用下的剪力及力矩分析。 对于CAE仿真分析具体细节操作并没有给出详细的操作,不过在后面上 传了对应的cae,odb,inp文件。不过要注意的是本文采用的是ABAQUS2016 进行计算,低版本可能打不开,可以自己提交inp文件自己计算即可。可以到 小木虫搜索:“基于ABAQUS简支梁受力和弯矩的相关分析”进行相应文件 下载。 对于一简支梁,其结构简图如下所示,梁的一段受固支,一段受简支,在 梁的两端受集中载荷,梁的大直径D=180mm,小直径d=150mm,a=200mm, b=300mm,l=1600mm,F=300000N。现通过梁单元和实体单元分析简支梁的受 力情况,变形情况,以及分析其剪力和弯矩等。材料采用45#钢,弹性模量 E=2.1e6MPa,泊松比v=0.28。 图1 简支梁结构简图 1.梁单元分析 ABAQUS2016中对应的文件为beam-shaft.cae ,beam-shaft.odb,beam-shaft.inp。 在建立梁part的时候,采用三维线性实体,按照图1所示尺寸建立,然后 在台阶及支撑梁处进行分割,结果如图2所示。

图2 建立part并分割 接下来为梁结构分配材料,创建材料,定义弹性模量和泊松比,创建梁截 面形状,如图3,非别定义两个圆,圆的直接分别为180和150mm。然后创建 两个截面,截面选择梁截面,再选择图2中的所有梁,定义梁的方向矢量为(0,0,-1)(点击图3中的n2,n1,t那个图标即可创建梁的方向矢量),最后把 创建好的梁赋给梁结构。 图3 创建梁截面形状 接下来装配实体,再创建分析步,在创建分析步的时候,点击主菜单栏的Output,编辑Edit Field Output Request,在SF前面打钩,这样就可以在结果后 处理中输出截面剪力和力矩,如图4所示。在Load加载中,在固支处剪力边界 条件,约束x,y,z,及绕x和y轴的转动,如图5所示,同理,在固支另一处约束y,z,及绕x和y轴的转动。在梁的两端添加集中力,集中力的大小为300000N。最后对实体部件进行分网,采用B32梁单元,网格尺寸为10。完成

abaqus中的动态分析方法

ABAQUS 线性动态分析 如果你只对结构承受载荷后的长期响应感兴趣,静力分析(static analysis)是足够的。然而,如果加载时间很短(例如在地震中)或者如果载荷在性质上是动态的(例如来自旋转机械的荷载),你就必须采用动态分析(dynamic analysis)。本章将讨论应用ABAQUS/Standard进行线性动态分析;关于应用ABAQUS/Explicit进行非线性动态分析的讨论,请参阅第9章“非线性显式动态分析”。 7.1 引言 动态模拟是将惯性力包含在动力学平衡方程中: 其中 M结构的质量。 u结构的加速度。 I在结构中的内力。 P 所施加的外力。 在上面公式中的表述是牛顿第二运动定律(F = ma)。 在静态和动态分析之间最主要的区别是在平衡方程中包含了惯性力(M u)。在两类模拟之间的另一个区别在于内力I的定义。在静态分析中,内力仅由结构的变形引

起;而在动态分析中,内力包括源于运动(例如阻尼)和结构的变形的贡献。 7.1.1 固有频率和模态 最简单的动态问题是在弹簧上的质量自由振动,如图7-1所示。 图7–1 质量-弹簧系统 在弹簧中的内力给出为ku,所以它的动态运动方程为 这个质量-弹簧系统的固有频率(natral frequency)(单位是弧度/秒(rad/s))给出为 k m ω= 如果质量块被移动后再释放,它将以这个频率振动。若以此频率施加一个动态外力,位移的幅度将剧烈增加,这种现象即所谓的共振。 实际结构具有大量的固有频率。因此在设计结构时,非常重要的是避免使可能的载荷频率过分接近于固有频率。通过考虑非加载结构(在动平衡方程中令0 P=)的动态响应可以确定固有频率。则运动方程变为

非线性Hammerstein模型的辨识【开题报告】

毕业设计开题报告 电气工程与自动化 非线性Hammerstein模型的辨识 一、选题的背景与意义 系统辨识是是现代控制理论中的一个重要分支。通过辨识建立数学模型的目的是估计表征系统行为的重要参数,建立一个能模仿真实系统行为的模型,用当前可测量的系统的输入和输出预测系统输出的未来演变,以及控制器的设计。非线性系统辨识是系统辨识的一个重要的发展方向,一直是现代辨识领域中的一个主要课题,对其研究有十分重要的理论和实际意义。非线性问题的主要困难之一是一直缺乏描述各种非线性系统特性的统一的数学模型。为此,人们提出了多种类型的模型,如块联模型]1[、神经网络模型]2[、双线性模型]3[、非线性参数模型等等。 Hammerstein模型属于块联模型,由一个线性动态系统跟随一个非线性静态模块构成。自从Narendra& Gallman 1966年提出了Hammerstein模型后]4[,由于模型结构简单且能有效地描述常见的非线性动态系统特性,所以许多学者相继研究了Hammerstein模型参数的估计方法,近年来Hammerstein模型被广泛地应用于非线性系统辨识。辨识Hammerstein模型的意义在于:利用辨识结果获得中间层输出,选择合适的性能指标,就可以把原非线性系统的控制问题分解为线性模块的动态优化问题和非线性模块的静态求根问题,因此可以有效结合线性模型预测控制的成熟理论解决这类非线性对象的控制问题,避免传统非线性控制方法计算量大,收敛性和闭环稳定性不能得到保证等诸多问题。 二、研究的基本内容与模拟解决的主要问题: 针对Hammerstein模型的辨识问题,可以归结为线性模块的动态优化问题和非线性模块的静态求根问题。因此研究的重点就是如何运用比较新颖的优化算法得到Hammerstein模型的参数解集,并能通过和传统算法的比较论证阐述采用方法的合理性,可行性及有效性。具体需要解决的问题包括以下几点: 1.什么是Hammerstein模型,它的基本结构式怎么样的; 2.确定Hammerstein非线性系统辨识的思想和实现方法; 3.熟悉PSO/BFO优化算法和熟悉最小二乘法估计方法;

悬臂梁—有限元ABAQUS线性静力学分析报告实例

线性静力学分析实例——以悬臂梁为例 线性静力学问题是简单且常见的有限元分析类型,不涉及任何非线性(材料非线性、几何非线性、接触等),也不考虑惯性及时间相关的材料属性。在ABAQUS 中,该类问题通常采用静态通用(Static,General)分析步或静态线性摄动(Static,Linear perturbation)分析步进行分析。 线性静力学问题很容易求解,往往用户更关系的是计算效率和求解效率,希望在获得较高精度的前提下尽量缩短计算时间,特别是大型模型。这主要取决于网格的划分,包括种子的设置、网格控制和单元类型的选取。在一般的分析中,应尽量选用精度和效率都较高的二次四边形/六面体单元,在主要的分析部位设置较密的种子;若主要分析部位的网格没有大的扭曲,使用非协调单元(如CPS4I、C3D8I)的性价比很高。对于复杂模型,可以采用分割模型的方法划分二次四边形/六面体单元;有时分割过程过于繁琐,用户可以采用精度较高的二次三角形/四面体单元进行网格划分。 悬臂梁的线性静力学分析 1.1 问题的描述 一悬臂梁左端受固定约束,右端自由,结构尺寸如图1-1所示,求梁受载后的Mises应力、位移分布。 ν 材料性质:弹性模量3 = E=,泊松比3.0 2e 均布载荷:F=103N 图1-1 悬臂梁受均布载荷图 1.2 启动ABAQUS 启动ABAQUS有两种方法,用户可以任选一种。 (1)在Windows操作系统中单击“开始”--“程序”--ABAQUS 6.10 --

ABAQUS/CAE。 (2)在操作系统的DOS窗口中输入命令:abaqus cae。 启动ABAQUS/CAE后,在出现的Start Section(开始任务)对话框中选择Create Model Database。 1.3 创建部件 在ABAQUS/CAE顶部的环境栏中,可以看到模块列表:Module:Part,这表示当前处在Part(部件)模块,在这个模块中可以定义模型各部分的几何形体。可以参照下面步骤创建悬臂梁的几何模型。 (1)创建部件。对于如图1-1所示的悬臂梁模型,可以先画出梁结构的二维截面(矩形),再通过拉伸得到。 单击左侧工具区中的(Create Part)按钮,或者在主菜单里面选择Part--Create,弹出如图1-2所示的Create Part对话框。 图1-2 Create Part对话框 在Name(部件名称)后面输入Beam,Modeling Space(模型所在空间)设

abaqus显式与隐式的区别

ABAQUS显式与隐式的区别 ABAQUS中动态分析包括两大类基本方法: 振型叠加法:用于求解线性动态问题; 直接积分法:主要用于求解非线性动态问题。 ABAQUS显式(explicit)和隐式(standard)算法分别对应着直接积分法中的中心差分法(显式)和Newmark(隐式)法等。 比较两种算法,显式中心差分法非常适合研究波的传播问题,如碰撞、高速冲击、爆炸等。显式中心差分法的M与C矩阵是对角阵,如给定某些有限元节点以初始扰动,在经过一个时间步长后,和它相关的节点进入运动,即U中这些节点对应的分量成为非零量,此特点正好和波的传播特点相一致。另一方面,研究波传播的过程需要微小的时间步长,这也正是中心差分法的特点。 而Newmark法更加适合于计算低频占主导的动力问题,从计算精度考虑,允许采用较大的时间步长以节省计算时间,同时较大的时间步长还可以过滤掉高阶不精确特征值对系统响应的影响。隐式方法要转置刚度矩阵,增量迭代,通过一系列线性逼近(Newton-Raphson)来求解。正因为隐式算法要对刚度矩阵求逆,所以计算时要求整体刚度矩阵不能奇异,对于一些接触高度非线性问题,有时无法保证收敛。 下面分别介绍这两种算法。 1 显式算法(中心差分法)

假定0,1t ,2t ,…,n t 时刻的节点位移,速度与加速度均为已知,现求解 )(t t t n ?+时刻的结构响应。 中心差分法对加速度,速度的导数采用中心差分代替,即为: )(21)2(12t t t t t t t t t t t U U t U U U U t U ?-?+?+?--?=+-?= (1) 将(1)式代入运动方程后整理得到 t t t R U M ??=?+(2) 式(2)中 C t M t M ?+?=211?2(3) t t t t t U C t M t U M t K R R ?-?-?-?--=)211()2(?22(4) 分别称为有效质量矩阵,有效载荷矢量。R ,M ,C ,K 为结构载荷,质量,阻尼,刚度矩阵。 求解线性方程组(2),即可获得t t ?+时刻的节点位移向量t t U ?+,将t t U ?+代回几何方程与物理方程,可得t t ?+时刻的单元应力和应变。 中心差分法在求解t t ?+瞬时的位移t t U ?+时,只需t t ?+时刻以前的状态变量 t U 和t t U ?-,然后计算出有效质量矩阵M ?,有效载荷矢量t R ?,即可求出t t U ?+,故称此解法为显式算法。 中心差分法,在开始计算时,需要仔细处理。t =0时,要计算t U ?,需要知 道t U ?-的值。因此应该有一个起始技术,因而该算法不是自动起步的。由于0U ,0U ,0 U 是已知的,由t =0时的(1)式可知: 02002 U t U t U U t ?+?-=?-(5)

abaqus有限元分析报告开裂梁要点

Abaqus梁的开裂模拟计算报告 1.问题描述 利用ABAQUS有限元软件分析如图1.1所示的钢筋混凝土梁的裂缝开展。参考文献Brena et al.(2003)得到梁的基本数据: 图1.1 Brena et al.(2003)中梁C尺寸 几何尺寸:跨度3000mm,截面宽203mm,高406mm的钢筋混凝土梁 由文献Chen et al. 2011得材料特性: 1.混凝土:抗压强度f c’=35.1MPa,抗拉强度f t= 2.721MPa,泊松比ν=0.2,弹性模量 E c=28020MPa; 2.钢筋:弹性模量为E c=200GPa,屈服强度f ys=f yc=440MPa,f yv=596MPa 3.混凝土垫块:弹性模量为E c=28020MPa,泊松比ν=0.2 2.建模过程 1)Part 打开ABAQUS使用功能模块,弹出窗口Create Part,参数为:Name:beam;Modeling Space:2D;Type:Deformable;Base Feature─Shell;Approximate size:2000。点击Continue 进入Sketch二维绘图区。由于该梁关于Y轴对称,建模的时候取沿X轴的一半作为模拟对象。 使用功能模块,分别键入独立点(0,0),(1600,0),(1600,406),(406,0),(0,0)并按下下方提 示区的Done,完成草图。 图2.1 beam 部件二维几何模型

相同的方法建立混凝土垫块: 图2.2 plate 部件二维几何模型 所选用的点有(0,0),(40,0),(40,10),(0,10) 受压区钢筋: 在选择钢筋的base feature的时候选择wire,即线模型。 图2.3 compression bar 部件二维几何模型 选取的点(0,0),(1575,0) 受拉区钢筋: 图2.4 tension bar 部件二维几何模型 选取的点(0,0),(1575,0) 箍筋: 图2.5 stirrup 部件二维几何模型 选取的点为(0,0),(0,330) 另外,此文里面为了作对比,部分的模型输入尺寸的时候为m,下面无特别说明尺寸都为mm。

ABAQUS有限元接触分析的基本概念

ABAQUS有限元接触分析的基本概念2009-11-24 00:06:28 作者:jiangnanxue 来源:智造网—助力中国制造业创新—https://www.360docs.net/doc/b113981656.html, CAE(计算机辅助工程)是一门复杂的工程科学,涉及仿真技术、软件、产品设计和力学等众多领域。世界上几大CAE公司各自以其独到的技术占领着相应的市场。ABAQUS有限元分析软件拥有世界上最大的非线性力学用户群,是国际上公认的最先进的大型通用非线性有限元分析软件之一。它广泛应用于机械制造、石油化工、航空航天、汽车交通、土木工程、国防军工、水利水电、生物医学、电子工程、能源、地矿、造船以及日用家电等工业和科学研究领域。ABAQUS在技术、品质和可靠性等方面具有卓越的声誉,可以对工程中各种复杂的线性和非线性问题进行分析计算。 《ABAQUS有限元分析常见问题解答》以问答的形式,详细介绍了使用ABAQUS建模分析过程中的各种常见问题,并以实例的形式教给读者如何分析问题、查找错误原因和尝试解决办法,帮助读者提高解决问题的能力。 《ABAQUS有限元分析常见问题解答》一书由机械工业出版社出版。 16.1.1 点对面离散与面对面离散 【常见问题16-1】 在ABAQUS/Standard分析中定义接触时,可以选择点对面离散方法(node-to-surface-dis - cre-tization)和面对面离散方法(surface-to-surface discretization),二者有何差别? 『解答』 在点对面离散方法中,从面(slave surface)上的每个节点与该节点在主面(master surface)上的投影点建立接触关系,每个接触条件都包含一个从面节点和它的投影点附近的一组主面节点。 使用点对面离散方法时,从面节点不会穿透(penetrate)主面,但是主面节点可以穿透从面。 面对面离散方法会为整个从面(而不是单个节点)建立接触条件,在接触分析过程中同时考虑主面和从面的形状变化。可能在某些节点上出现穿透现象,但是穿透的程度不会很严重。 在如图16-l和图16-2所示的实例中,比较了两种情况。

(完整)abaqus系列教程-09显式非线性动态分析

9 显式非线性动态分析 在前面的章节中,已经考察了显式动态程序的基本内容;在本章中,将对这个问题进行更详细的讨论。显式动态程序对于求解广泛的、各种各样的非线性固体和结构力学问题是一种非常有效的工具。它常常对隐式求解器是一个补充,如ABAQUS/Standard;从用户的观点来看,显式与隐式方法的区别在于: ?显式方法需要很小的时间增量步,它仅依赖于模型的最高固有频率,而与载荷的类型和持续的时间无关。通常的模拟需要取10,000至1,000,000个增量步,每个增量步的计算成本相对较低。 ?隐式方法对时间增量步的大小没有内在的限制;增量的大小通常取决于精度和收敛情况。典型的隐式模拟所采用的增量步数目要比显式模拟小几个数量级。然而,由于在每个增量步中必须求解一套全域的方程组,所以对于每一增量步的成本,隐式方法远高于显式方法。 了解两个程序的这些特性,能够帮助你确定哪一种方法是更适合于你的问题。9.1 ABAQUS/Explicit适用的问题类型 在讨论显式动态程序如何工作之前,有必要了解ABAQUS/Explicit适合于求解哪些类问题。贯穿这本手册,我们已经提供了贴切的例题,它们一般是应用ABAQUS/Explicit求解的如下类型问题: 高速动力学(high-speed dynamic)事件 最初发展显式动力学方法是为了分析那些用隐式方法(如ABAQUS/Standard)分析起来可能极端费时的高速动力学事件。作为此类模拟的例子,在第10章“材料”中分析了一块钢板在短时爆炸载荷下的响应。因为迅速施加的巨大载荷,结构的响应变化的非常快。对于捕获动力响应,精确地跟踪板内的应力波是非常重要的。由于应力波与系统的最高阶频率相关联,因此为了得到精确解答需要许多小的时间增量。

ABAQUS简支梁分析(梁单元和实体单元)

基于ABAQUS 简支梁受力和弯矩的相关分析 (梁单元和实体单元) 对于简支梁,基于ABAQUS2016,首先用梁单元分析了梁受力作用下的应 力,变形,剪力和力矩;对同一模型,并用实体单元进行了相应的分析。另 外,还分析了梁结构受力和弯矩作用下的剪力及力矩分析。 对于CAE 仿真分析具体细节操作并没有给出详细的操作,不过在后面上 传了对应的cae, odb , inp 文件。不过要注意的是本文采用的是 ABAQUS2016 进行计算,低版本可能打不开,可以自己提交 inp 文件自己计算即可。可以到 小木虫搜索:“基于ABAQUS 简支梁受力和弯矩的相关分析”进行相应文件 下载。 对于一简支梁,其结构简图如下所示,梁的一段受固支,一段受简支,在 梁的两端受集中载荷,梁的大直径 D=180mm ,小直径d=150mm ,a=200mm , b=300mm , l=1600mm , F=300000N 。现通过梁单元和实体单元分析简支梁的受 力情况,变形情况,以及分析其剪力和弯矩等。材料采用 45#钢,弹性模量 E=2.1e6MPa,泊松比 v=0.28。 1.梁单元分析 ABAQUS2016 中对应的文件为 beam-shaft.cae , beam-shaft.odb , beam- shaft.inp 。 在建立梁part 的时候,采用三维线性实体,按照图1所示尺寸建立,然后 在台阶及支撑梁处进行分割,结果如图 2所示 l b b a a A A C B A 图1简支梁结构简图

图2建立part并分割 接下来为梁结构分配材料,创建材料,定义弹性模量和泊松比,创建梁截面形状,如图3,非别定义两个圆,圆的直接分别为180和150mm。然后创建两个截面,截面选择梁截面,再选择图2中的所有梁,定义梁的方向矢量为 (0,0,-1)(点击图3中的n2, n 1,t那个图标即可创建梁的方向矢量),最后把创建好的梁赋给梁结构。 图3创建梁截面形状 接下来装配实体,再创建分析步,在创建分析步的时候,点击主菜单栏的Output,编辑Edit Field Output Request,在SF前面打钩,这样就可以在结果后处理中输出截面剪力和力矩,如图4所示。在Load加载中,在固支处剪力边界条件,约束x,y,z,及绕x和y轴的转动,如图5所示,同理,在固支另一处约束y,z,及绕x和y轴的转动。在梁的两端添加集中力,集中力的大小为300000N。最后对实体部件进行分网,采用B32梁单元,网格尺寸为10。完成

Abaqus有限元分析中的沙漏效应

Abaqus有限元分析中的沙漏效应[转] 2011-09-21 17:34:27| 分类:有限元 | 标签: |字号大中小订阅 1. 沙漏的定义 沙漏hourglassing一般出现在采用缩减积分单元的情况下: 比如一阶四边形缩减积分单元,该单元有四个节点“o”,但只有一个积 分点“*”。而且该积分点位于单元中心位置,此时如果单元受弯或者受剪,则必然会发生变形,如下图a所示。 关于沙漏问题,建议看看abaqus的帮助文档,感觉讲的非常好,由浅入深,把深奥的东西讲的很容易理解。 沙漏的产生是一种数值问题,单元自身存在的一种数值问题,举个例子,对于单积分点线性单元,单元受力变形没有产生应变能--也叫0能量模式,在 这种情况下,单元没有刚度,所以不能抵抗变形,不合理,所以必须避免这种情况的出现,需要加以控制,既然没有刚度,就要施加虚拟的刚度以限制沙漏 模式的扩展---人为加的沙漏刚度就是这么来的。 关于沙漏现象的判别,也就是出现0能模式的方法最简单的是察看单元变 形情况,就像刚才所说的单点积分单元,如果单元变成交替出现的梯形形状, 如果多个这样的单元叠加起来,是不是象我们windows中的沙漏图标呢? ABAQUS中沙漏的控制: *SECTION CONTROLS:指定截面控制 警告:对于沙漏控制,使用大于默认值会产生额外的刚度响应,甚至当值 太大时有时导致不稳定。默认沙漏控制参数下出现沙漏问题表明网格太粗糙, 因此,更好的解决办法是细化网格而不是施加更大的沙漏控制。 该选项用来为减缩积分单元选择非默认的沙漏控制方法,和standard中的修正的四面体或三角形单元或缩放沙漏控制的默认系数;在explicit中,也 为8节点块体单元选择非默认的运动方程:为实体和壳选择二阶方程、为实体 单元激活扭曲控制、缩放线性和二次体积粘度、设置当单元破损时是否删除他们、或为上述完全破损的单元指定一标量退化参数。等 必需参数: NAME:名字 可选参数: DISTORTION CONTROL:只用于explicit分析。=YES激活约束防止负体积 单元出现或其他可压缩材料的过度变形,这对超弹材料是默认的。DISTORTION

[整理]ANSYS显式动态分析求解步骤.

第一章引言 ANSYS/LS-DYNA将显式有限元程序LS-DYNA和ANSYS程序强大的前后处理结合起来。用LS-DYNA的显式算法能快速求解瞬时大变形动力学、大变形和多重非线性准静态问题以及复杂的接触碰撞问题。使用本程序,可以用ANSYS建立模型,用LS-DYNA做显式求解,然后用标准的ANSYS后处理来观看结果。也可以在ANSYS和ANSYS-LS-DYNA之间传递几何信息和结果信息以执行连续的隐式-显式/显式-隐式分析,如坠落实验、回弹、及其它需要此类分析的应用。 1.1显式动态分析求解步骤概述 显式动态分析求解过程与ANSYS程序中其他分析过程类似,主要由三个步骤组成: 1:建立模型(用PREP7前处理器) 2:加载并求解(用SOLUTION处理器) 3:查看结果(用POST1和POST26后处理器) 本手册主要讲述了ANSYS/LS-DYNA显式动态分析过程的独特过程和概念。没有详细论述上面的三个步骤。如果熟悉ANSYS程序,已经知道怎样执行这些步骤,那么本手册将提供执行显式动态分析所需的其他信息。如果从未用过ANSYS,就需通过以下两本手册了解基本的分析求解过程: ·ANSYS Basic Analysis Guide ·ANSYS Modeling and Meshing Guide 使用ANSYS/LS-DYNA时,我们建议用户使用程序提供的缺省设置。多数情况下,这些设置适合于所要求解的问题。 1.2显式动态分析采用的命令 在显式动态分析中,可以使用与其它ANSYS分析相同的命令来建立模型、执行求解。同样,也可以采用ANSYS图形用户界面(GUI)中类似的选项来建模和求解。 然而,在显式动态分析中有一些独特的命令,如下: EDADAPT:激活自适应网格

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