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高度非线性工具的应用及感悟

Abaqus作为大型通用软件,广泛应用于各种工程,特别是其高度的非线性处理能力,让它傲视群雄。其独特的模块和流程化的操作,以及工程化的语言和参数,给工程人员更多的选择和应用。

1、Abaqus分析类型主要有两大类:

( 1)通用分析步(general analysis

step)可以用于线性或非线性分析。常用的通用分析步包含以下类型:

—Static, General: ABAQUS/Standard 静力分析

—Dynamics, Implicit: ABAQUS/Standard 隐式动力分析

—Dynamics, Explicit: ABAQUS/ Explicit 显式动态分析

(2)线性摄动分析步(linear perturbation step ) 只能用来分析线性问题。在ABAQUS/Explicit 中不能使用线性摄动分析步。在ABAQUS/Standard中以下分析类型总是采用线性摄动分析步。

—Buckle: 线性特征值屈曲。

—Frequency: 频率提取分析。

—Modal dynamics: 瞬时模态动态分析。

—Random response: 随机响应分析。

—Response spectrum: 反应谱分析。

—Steady-state dynamics: 稳态动态分析。

(3)通用分析步中,包括线性及非线性分析,广泛应用于实际的工程中。如静强度分析,包括线性强度分析、非线性强度分析;其中非线性强度功能非常强大,具有完全处理常见三大非线性能力,如几何非线性、边界非线性及材料非线性,这在实际的工程中同时涉及不是很多,在汽车领域如钢板弹簧涉及这三大非线性,这也是让工程人员既惊喜又挑战的地方。

通用分析步中的显式动力学分析在实际工程也同样应用广泛,如方向盘冲击、子弹射击分析、爆炸分析等,在实际工程中如拉链拉开闭合分析、手机跌落分析等,可以模拟的运动姿态和运动模式。

(4)在线性摄动分析步中,主要涉及包括有模态、阻尼等领域,如路面随机振动分析、模态稳态动力学分析、复模态分析等广泛应用于振动噪声领域,这块曾经解决过一些重大的案例,感触颇深。

2、Abaqus分析实际应用情况:

Abaqus作为强大的分析工具,在实际的应用并没有充分被挖掘及应用,许多情况下都是仅作为一个求解器,个人感觉其主要原因有以下:

(1)有些模型导入到Abaqus前处理界面时,会丢失一些信息,如连接、载荷等,有时让人产生一些烦恼和不悦;

(2)大部分人熟悉了某专用的前处理工具,操作起来更得心应手,对Abaqus前处理界面不是非常熟悉;

(3)大部分结构件计算分析模型相对较小,在一些专用熟悉的前处理工具里或许优势明显。

对一些高度复杂的系统,特别是涉及高度非线性的模型,在Abaqus前处理操作或许会更方便些,此时建议将计算的各零件先单独导入至前处理界面,然后设置相关的材料、属性等信息,再进行装配;Abaqus前处理界面分析流程化,每一步做什么,先做什么后做什么也十分的清晰,并且里面的参数设置也提供了多样化,针对不同的问题给你更多的选择操作空间。

3、Abaqus学习心得:

其实大部分人学习一门专用软件或工具,都是从帮助文档或专用的辅导教材开始;其中Abaqus也有一些经典的教材和实例,如教材作者石博士、庄博士等,我记得当时学的时候,这些相关资料和实例反复理解和操练了多遍,每一遍都有不同的收获和感悟。以至于在后期的实际工程问题得到较好的应用,也解决了一些实际问题,倍感心喜。在这学习的过程中做了一些笔记,现在回头看看还有些印象。但还有许多未读透的地方,还需要补充相关的知识加以理解。

图1 “小技巧”

图2 某复杂系统非线性分析步设置

图3 某复杂系统非线性分析

图4 某拉链运动分析

5 某网球运动冲击分析

Abaqus其强大的功能需要不断去尝试和在实际工程的应用,对同一种问题解决方案是多样性,但是总会有相对更便捷和更专业的,其大量的模块及问题解决方案还需要去探索和应用。

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