abaqus技巧之质量放大

介绍了abaqus中的质量放大，使计算较为准确、省时
全局佔计的算法桷定稳态刑间増量。选用两佔计值中铰人者作为稳态时间増量。一般来说,全局佔计器确定的稳态时间增量人于单元 单兀估计器确定釣值。当采用定比例或变比例质量缩放方沄,并且对单元组指定兀一单元稳态时间増量时,直接影响到单兀一单兀 稳态时间増量的估计值。如果模型中所有单元买用单一的质量缩放定义,则单元一元估计恒将等于单元一单元稳态时间増量给定值, 除非釆用了罚方法强加接触约東。罚接触会导单元一单元估计值比单元一单元稳态时间増量值的给定伯略小。由于使用了全局估计器 实际使用的稳态时间墡量佰π能大亍单π一单元稔态时间增量给定值。如果仅左模型的部分杕行质量缩放,没有绎过质量缩放的单元 它们的单元稳态间增量可能小于单元一单元稳态时间增量的给定值,这些单元将控制单元一单元稳态刑闫增量的佔计值。结果,仅对 部分模型进行质量缩放时,欥间增量通常都不等于单元一单元稳态时间增量ε 如果显示动态分析步的定比例时间增量尺度是以初始的单元一单元稳态极限为基础或者直接指定的,将按古描述的规则计算使用的 忖间増量 均匀缩放质量 于要求模型的动能保捋很小的准静态分析,均匀缩放质量很有用。这种方沄与直接指定比例因子相似。酉种情況卜,所有单兀的质量 都统一地根据单一比例因子进行缩放。然而,用均匀质量缩放方法,质量缩放因子由 确定,而不是由用户指定。对所 单元施加均匀的、相同的质量缩放因子,使得这些单元屮的最小意态时间増量等于单元一单元时间增量的给定值 仅对单元稳态时问撸量低给定值的单元进行质量缩放 仅缩放单元稳态时间増量低于给定馇的单元,遹用于汴静态分析和动态分析。对于增加关键单元的稳态时间増量非常有用 分析步开始时网柊包含了控制稳态时间増量的小单元忖,釆用定比例的方式缩敚这些单元的质量·并三以埋想的时间増量开始分析。只 增加控制单π釣质量意味着π显著提高稳态吋间墡量,但对整饣模犁的影响可以忽略不计。 双于累积变形产生一定数量的小单元的分析过程,采月变匕例的方式刈这妇单元进行质量缩放,从而限制稳态时间增量的下降 通过质量缩放使所有单元具有相等的单兀稳态时间增量 所有单元迮行质量缩放,致使们具有相同的稳态间增量,有效地影响到模型的特征颊谱。由于亼引起量属性旳剧烈变化,所以 这种方法只适用于准静态分析。并且匕意味着某些单元的比例缩放因子可能会小于。 全局质量缩放和局部质量缩放 单元组指定定比例或变比例的质量缩放,用于对模型的局部区域进行质量缩放。对于指定的单元缃,重复定义质量缩放方法国,凨部 定义将覆盖全局定义 分析步开始进行质量缩放 定比例质量缩放仅用在分析步开始时指定质量缩放比例,并且通常缩放原始单元的质量。直接定义缩放因子时,用给定的缩放因子进 质量缩放。如果指定单元一单元稳态时间增量基于该值进行质量缩放。如昊缩放因了和单元一单元态吋间增量都詣定,首先用质量 缩敚因子进行缩敚,再依据咩元一单元稳态时间増量和所选的定比例缩放类型,决定是否再进行缩放。 局部的质量缩放针对特定的单元组定义。如果没有指定单元组,将对模型中所有单元采用定匕例质量缩放。每个单元组只允讧使用一个 定比例质量缩放。多个定比例缩放包含的单元组不能有重叠部分。对指定单元组定义的局部质量缩放会覆盖全局质量缩放 例 对某个准静态分析讨程,对模型的所有单元,定义质量缩放因了为。而且,假定定义了该缩放因子后,少数极小的或形状极差的单 元仍影响稳态时间曾量,使之小于理想值。为了进一步加人稳态刑间增量,用以下选项: 指定的缩放因子使虞型中所有单元的质量放大倍、如果质量放大倍之后,仍有单元的稳定封闫增量小于 ,这些单元的质 量将进一乒敚在,便得单元的稳态时间增量等于 分析步中进行质量缩放 指定单兀一单元稳态时间増量的变匕例质量缩放方法,可片于分析步起始和整个分析步内。司时,必须指定频率或闻隔数,用来定义质 量缩放执行的频繁稈度。不进行质量缩放的增量步中,使用的吋间增量·般都不同于单元一单元稳态吋增量的给定佰。 可以对特定的单元组定义局部质量缩放:并且每组单元只能定义一次。如果没有定义单元组,将针对所有单元进行变比例缩放。多个变 比例质量缩放所涵盖的单元组不能重叠ε局部质量缩放覆盖全局质量缩放。 等增量步间隔进行质量缩放 用户叫以指定两次质量缩放之句的增量步数。例如,指定频率为,表示执行质量缩放的时刻分別为分析步廾始、第、第、第个 增量步。值得注意的是,选择过小的频率会会增加训算间。 等时间间隔进行质量缩放 另外,可以扫定执行质量缩放的讨间间隔。例如,对历时秒的分析步指定时间间隔为,表示执行质量缩放的时刻分别为分析步开始、 秒、秒 分析步旳开始和过程中采月不同的质量缩放 对于有些情况,理想的做法是在分析步之初采用一和质量缩放方法,而分析过程口进行修改。 采用以下两个选项: 举例 动态击分析中,网格中存玍少数尺寸极小或形状极差的单元,这些单元控制了稳态时间增量。分析步之初,可对这些总元进行量缩 放。此外,冲击导致部分区域內的网格发生严重扭曲。稳态时间增量可能受冲击区内的单元控制。 实质上,冲击区内的单元相对于刚性表面是急态的,选择性使用质量缩放方法可以保证整个动态响应不受影响。用指定的时间增量对 这些单元进行质量缩放,可以有效地地减少计算时间 例如,采用定比例质量缩放,指定模型中所有单元的稳态时问增量卜限值为此外,采用变比例质量缩放,指定冲区单元 的稳态时间下狠值为 这,分析步丌始时,檢杳所有单元,如果单元的稳态吋间墡量小于 ,分别对这些单元进行质量缩 放,使之达到 蜍咩元组之外,所有单元在随后的分析过程屮保持该质量缔放。在分析步屮,变北例缩放影响单元组 使其稳态时问增量不小于。由于分析过程中只对羊元组 行了质量缩放,可能会出现整个模型的稳态时间增量小于 的情况 多分析步中的质量缩放 从一个分析步转到另一个分析步,质量缩放可以保留,也可以删除,已经缩放过的元质量也可以重新初始化。跨分析步应用质量缩放 方法,应遵循以下规则 如果澌分析步中没有重新定义变比例质量缩放方法,前步定义的变比例质量缩放自动果留。 如果新分析步中没有重新定义定比例质量缩放方法,前一步分析结束刑,无论单元的质量是否经过缩放,都将保留下来 多步分析冖,奪∫第一步之夕,分析步廾始时山于使用」质量缩放,单元质量变化较大,可能会影响到质量的计笪精度。当单兀质量变 化较大时,建议新分析忐开始时,先用定心例缩放的方法把单元质量重新初始化(使之冋到原始值),然后再定义必要的质量缩放方法。 删除质量缩放 在当前分析步中定义变比例缩放方法,将删除前一步中所有的变比例缩放。因此,为∫将保留前一步中的变比例缩放,当前分析步中应 重新对其行定义 例 假定在准静态分析的第一圬,单元经历变形导致稳态时间増量急剧下降。上外,假定第一步的变形对稳态时间没有明显影响。 笫一步,定义每个增量步对模型中所有单元进行一次质量缩放,单元一单元稳态时间增量为 第二步,没有进一步采用质量 缩放,沿月第一步经过缩放后的单元质量 重新初始化 对于第一个分析步之外的其他分析步,默认采用定比例缩放重新初始化单元质量,使之回刭原始值。这样,定比例质量缩放可用于防上 缩放后的质量用于新的分析步。这和方法适用于从准静态分析步(需要进行质量缩放)转到动态分析步(无需进行质量缩放)。 当缩放新分析步中的质量刑,可以指定合适的比例因子,或者指定合适釣单元一单元稳态冂间增量和缩放类型。当仅对部分单元进行质 量缩放时,需定义羊元组。 举例 侵定某个分析过程依次包括准铮态分析和动态分析两步ε在准静态分析步中执行质量缩放,在动态分析步中关閉该功能。 笫一个分析步中,定义分析步开始时整个模型的单元一单元稳态时问增量为 第二步中采用定比例缩放的方法将质量矩阵重新初 始化 质量绾放适用场合 质量缯放个会影响卜列项日 热一力耦合中的热响应结果 重力载佝,粘滑压力戎荷 绝热分析 村料的状态方程 流体单元和流体连接器单兀 弹管和阻尼器单元 与以上顷目相关的密度保持不变。质量元、旋转惯量元、无限体和刚性单元也可以进行质量缩放。然而,由于没有这些元没有稳态时 闻增量,所以它们只能通讨两种方武进行质量缩放,种是用户者定比例缩放因了,另种是施加非均匀的单元一单元稳态时间增量。 如果采用后者,则至少有一个单元是有稳态时间増量的。壳和梁的旋转惯性元就是基于质量缩放 无限元叫进行质量缩放,但是,与变形体村邻的单元密度必须进行相同比例的缩放,否则边界不安定 金属辊轧成形分析中的自动质量缩放 合属混轧成形通常是准諍态讨稈,但常采用 进行模拟。为了使求解过程省时,常人为增加产品质量。然而,必须优选 质量缩放囚子,使质量变化和对应的惯性力旳变化不明显改变计算结果。比例囚子选择过高会产生非准静态解。选择过低的比例因子, 会导致运行间过长。辊轧变比例质量缩放这一选顷可以自动优先该过程的比例因子。 白动策略的基础是半白动方法,缩放所有的单元质量使亡们具有相等的稳态时间增量。该方法从辊轧过程的几个参数自动计算合适的意 态时间增量目标值。该目标值,,由以下几个参数确定:绲轧方向单元的平均长度,和送料連率,以及产品截面上节点白个数。送 粽速率是辊轧过程中稳态情况下的平均速度。分杄过程中调整目标值,使它与实际的送粒讴率相匹配。因此,用户必縝指定平均遼度的 估计值,辊轧方叵上单元的平均长度和截面古点的个数 任何单元的质量都不小于原始质量。这一太与等单元稳态时间增量的质量缃放方法有所不同。该强制条件意味着,把有惯性效果显著 的辊轧问题当作准静态问颗分析时,不自动调整单元质量。 为了获得好的计算结果,建议 米用二截面拉伸的方法过行网格戋分 辊车方向上单元长度变化尽可能小 初始的送料速率尽可能接近稳态送料速率 横截面上的单元尺寸尽小于或等于辊轧方向的单元尺寸 除了辊軋自动变比例质量缩放之外,没有其它的质量缩放方法