abaqus6.11一个从初学到精通粘弹性的分析的经验积累.doc

问题积累（待续）1.abaqus如何调整图例的大小，就是云图左上角那个图框，字太小了 看不清！直接设置图例的字体大小就可以： 工具栏viewportviewport annotation optionslegend(选项卡)text(选项)set font(按钮)size，修改size选项中的数字，就可以修改图例大小了。2.cohesive element 在6.11使用cohesive element，定义cohesive材料属性的时候主要步骤：1.定义一个材料的名字，比如cohesive，不要去定义任何属性（弹性，弹塑性等等）。2.打开工具栏model-edit keywords，在inp中手动添加材料的各种属性。PS: 定义section的时候选cohesive，element control选sweep，element type选cohesive，这些是使用cohesive element的基本步骤。 zero thickness的cohesive section设定abaqus所谓的zero-thickness，其实就是定义cohesive section的initial thickness=1.0。你可以在定义section的时候定义（specify），也可以用系统默认的thickness（也是1.0），这样有关cohesive element的计算当中，就有displacement（位移）=strain（应变）*thickness ( 1.0 )=strain的数值。我们知道从1914年Ingless和1921年Griffith提出断裂力学开始，一直到60年代都停留在线弹性断裂力学(LEFM)的层次。后来由於发现在裂纹尖端进入塑性区后用LEFM仍然无法解决stress singularity的问题。1960年由Barenblatt 和Dugdale率先提出了nonlinear/plastic fracture mechnics的概念，在裂纹前端引入了plastic zone,这也就是我们现在用的 cohesive fracture mechnics的前身。当时这个概念还没引起学术界的轰动。直到1966年Rice发现J-integral及随后发现在LEFM中J-integral是等于energy release rate的关系(赞大牛Rice一个，在读Ph.D期间就推导出对断裂力学有重要意义的J-integral了。，实令我辈汗颜)。随后在工程中发现了越来越多的LEFM无法解释的问题。cohesive fracture mechnics开始引起更多的关注。在研究以混凝土为代表的quassi-brittle material时，cohesive fracture mechnics提供了非常好的结果，所以在70年代到90年代，cohesive fracture mechnics被大量应用于混凝土研究中。目前比较常用的方法主要是fictitious crack approach和effective-elastic crack approach或是称为equivalent-elastic crack approach. 其中fictitious crack approach只考虑了Dugdale-Barenblatt energy mechanism而effective-elastic crack approach只考虑了基於LEFM的Griffith-Irwin energy dissipation mechanism，但作了一些修正。简单来说，我读了一下ABAQUS cohesive element的理论帮助，个人觉得ABAQUS的cohesive element采用的是广泛应用于混凝土的类似fictitious crack的方法。只考虑了Dugdale-Barenblatt energy mechanism。 这其中softening law 的影响是非常重要的。但ABAUQS似乎只提供了linear 或者exponential 的softening law，复杂的本构关系还需要另想办法。至於基於Griffith-Irwin energy dissipation mechanism的J-integral值可以在LEFM分析中单独算。(ABAQUS用的是Suo Zhigang 和Hutchinson在1990一篇论文中提出的方法) 目前cohesive fracture mechnics已经被应用于各种材料。不过在使用到纳米或者更小数量级的研究中碰到了不少问题，可能需要结合位错和分子动力学的一些理论，我现在的研究中也碰到类似的一些问题，希望和大家一起讨论。做裂纹ABAQUS有几种常见方法。最简单的是用debond命令, 定义*FRACTURE CRITERION, TYPE=XXX, 参数。* *DEBOND, SLAVE=XXX, MASTER=XXX, time increment=XX0,1, .time,0要想看到开裂特别注意需要在指定的开裂路径上定义一个*Nset， 然后在*INITIAL CONDITIONS, TYPE=CONTACT中定义master, slave, 及指定的Nset这种方法用途其实较为有限。另一种方法，在interaction模块，special, 定义crack seam, 网格最好细化，用collapse element模拟singularity. 这种方法可以计算J积分，应力强度因子等常用的断裂力学参数.裂尖及奇异性定义:在interaction-special,先定义crack, 定义好裂尖及方向, 然后在singularity选择：midside node parameter: 输入0.25, 然后选Collapsed element side, duplicate nodes，8节点单元对应(1/r)+(1/r1/2)奇异性。这里midside node parameter选0.25对应裂尖collapse成1/4节点单元。如果midside nodes不移动到1/4处, 则对应(1/r)奇异性, 适合perfect plasticity的情况.网格划分:裂尖网格划分有一些技巧需要注意，partition后先处理最外面的正方形，先在对角线和边上布点，记住要点constraint, 然后选第三个选项do not allow the number of elements to change不准seed变化，密度可以自己调整. 最里面靠近圆的正方形可以只在对角线上布点. 也可以进一步分割内圆及在圆周上布点. 里面裂尖周围的内圆选free mesh, element type选cps6或者cpe6，外面四边形选sweep mesh, element type选cps8或者cpe8, 记住把quad下那个缩减积分的勾去掉。补充一下这种方法的几个常见问题，见不少朋友问过。主要是对断裂力学的理解问题，顺便一起回答一下。1为什么我设置理想弹塑性(epp)分析的时候得到的xx,yy方向或者最大应力值Sxx, Syy会超过材料的屈服强度Sy呢, 这分析结果可能吗？这是因为在ABAQUS中对应等于材料的屈服强度的是von Mises等效应力Se=Sy，因此在平面应变的条件下，xx方向的应力Sxx=Sy*pi/SRQT(3)Sy, 而Syy=Sy*(2+pi)/SRQT(3), 大概是3倍的屈服应力。所以得到大于材料的屈服强度的xx及yy方向应力是正常的。2为什么设置collapse element的时候对弹性分析在中间就一个点而要把单元边上的中点移到1/4处，但弹塑性分析却要在中间设置一圈点并且保持单元边上的中点位置不变呢？这个其实不是随便定的，在有限元中分析裂纹时，对弹性分析需要模拟裂尖1/SQRT(r)的奇异性，这样在把单元边上的中点移到1/4处后计算出来的等参单元拉格郎日型函数对应的u field正好包含1/ SQRT(r)项，事实上这一方法在断裂力学的数值模拟发展史上是很巧妙的一个发现，至今仍然被广泛采用。至于理想弹塑性分析需要模拟裂尖1/r的奇异性, 这样大家都知道在把单元边上的点放在到1/2处后计算出来的正常的等参单元拉格郎日型函数对应的u field包含1/ r项, 可以模拟弹塑性分析需要的裂尖1/r的奇异性。所以在看似动手点几下就能实现的分析模式后面有很清楚漂亮的理论作支持。还有就是比较新的cohesive element单元。需要定义damage initiation和evolution的准则， softening准则目前只有linear和exponential，但对一般材料也够用了。然后通过设置后处理display group可以看到裂纹扩展情况。裂纹扩展不是ABAQUS的强项，目前比较方便的只能用cohesive element，我做过几个模型效果还可以，但对应的参数需要一定的实验数据支持，否则做出来了也不知道对不对。或者使用python控制seam尺寸,然后移动partition和网格，比较麻烦。3.分析步分析步主要有初始分析步和后续分析步，每个分析步可以用来描述一个分析过程，例如在后续分析步中施加不同荷载，在初始分析步中施加边界条件等。4.增量步增量步是在分析步里面根据模型计算收敛情况设置的，简单模型可以设置较少的增量步，并可使初始增量为1；复杂模型设置多一点增量步，并减少初始增量值。超过设置的允许增量步数，则计算停止。补充；静力分析时，分析总时间(Time period)，是个相对概念，没有单位的。尽管静力分析，你的荷载可能是一下子定义施加上了，但是aba计算时，数值积分是一步一步迭代计算的，需要N个迭代步，每个迭代步都需要求解联立耦合的方程组，程序计算需要一定的时间，这个时间就是时间增量increments，假若一共迭代N步，这N个increments之和就是分析总时间(Time period)。一般情况下，程序一开始按照你设定初始时间增量步进行计算，1）若是在这个初始时间增量步下不能收敛，就会减小时间增量直到减小到你设定的最小时间增量为止，若还是不能收敛，则程序就会给你报错。2）若是按照初始时间增量步可以顺利计算，程序会自动调大时间增量，一边加快计算进度，时间增量步调大的上限就是你设定的最大增量（Maximum number of increments）。故而，最大增量步，初始时间增量，最小时间增量，最大时间增量等你的预先设置，在很大程度上影响着程序能不能顺利计算和计算速度的快慢。5接触问题接触问题，如果一开始并没接触上，是有间隙的，那么第一步就是要接触上。可以用一个小载荷，但用一个位移，比初始间隙稍微大一点点，或许更好。然后在后继步中，去掉这个位移，并加上载荷。甚至可以加一个大一点的位移，用比较小的增量步，多输出几个增量步的结果，查看接触力的增加。在快要到达所应加的力的地方，做一个重启动，去掉位移，把最后的力加上去。加位移要比加力更容易收敛。6.abaqus中的收敛要取得一个精确的结果需要以下这些：a,网格的收敛b,瞬态问题的精确的时间整合c,非线性求解过程适当的收敛另外，一个精确的结果还需要在创建一个合适的有限元模型时好的工程评价，包括材料，载荷，边界条件以及求解过程。补充：如果不收敛，一般使计算陷于死循环，为了避免这种情况，程序里都加入是否收敛的判断.有限元法也是近似解法，收敛是作为计算结束，结果无限接近真实结果的一种判定标准。7.在abaqus配置完成后，点击运行，如果出现Server Start Failed. The Server May Already Be Running!解决方法是先点击start server右边的stop server，然后再点击start server，如果配置没错的话，这里会Server Start successful的。8 如何显示梁截面（如何显示三维梁模型）a）无论是运算还是默认显示，ABA中的梁都是一条线，很多人想看梁截面（一般一个星期有人问一次）。显示梁截面：view-assembly display option-render beam profiles，自己调节系数/viewthread.php?tid=835478&page=1#pid1531086b） 后处理到底能不能显示梁截面？在deformed shape和undeformed shape都能用上面的方法显示梁截面，在应力云图（contour）不能显示。c）也经常有人问起如何显示壳单元的厚度/thread-865887-1-1.html 9 怎么在局部坐标系下建立参考点在前处理中，已经建立了局部坐标系，如何在局部坐标系中建立参考点？这个有点麻烦，看看konadoul图文并茂的示例吧。/viewthread.php?tid=863389&highlight=%D7%F8%B1%EA%CF%B510 Documentaion（help文件）不能搜索首先保证你准确的安装了Documentaion（先安装Documentaion再安装程序），其次有问题你可以重新安装一次Documentaion。如果你和我一样比较懒不想安装，看看下面的方法是否管用吧。1） 控制面板-服务 找到texis 双击查看是不是automatic，如果不是就设置为automatic2） 你可以用这个：http:/name:2080/v6.8/ 注：name是你的计算机名；6.8是版本号，比如你用6.6的就改为6.6.（我的在自从不能搜索之后我就一直这么用的）/viewthread.php?tid=861085&extra=page%3D12%26amp%3Bfilter%3Dtype%26amp%3Btypeid%3D68/viewthread.php?tid=69887911 建立几何模型草绘sketch的时候，发现画布尺寸太小了1）这个在create part的时候就有approximate size，你可以定义合适的（比你的定性尺寸大一倍）；如果你已经在sketch了，可以在edit菜单sketch option grid更改2）这里如果你选择constriant标签，还能更改尺寸精度12 想输出几何模型part步，file，outportpart想导入几何模型？part步，file，importpart13 如何定义局部坐标系ToolCreate DatumCSYS建立坐标系方式选择直角坐标系or柱坐标系or球坐标14 如何在局部坐标系定义载荷laodEdit loadCSYSEdit（在BC中同理）选用你定义的局部坐标系15 如何定义随变载荷amplitude 这个不多说了，强烈建议看常见问题2.0小康大侠图示空间变载：/thread-867236-1-5.html （强烈推荐照此演示操作一回）/viewthread.php?tid=861727&highlight=%CB%E6%CA%B1%BC%E4%B1%E4%BB%AF%B5%C4%D4%D8%BA%C9設定於空間中變化的負載：A; v% |!/viewthrea . p;page=1#pid1556636加载梯形载荷：/viewthread.php?tid=870350&extra=page%3D1%26amp%3Bfilter%3Dtype%26amp%3Btypeid%3D6816 怎么知道模型单元数目（一共有多少个单元）在mesh步，mesh verify 可以查到单元类型，数目以及单元质量一目了然Query-element 也可以查询的。/viewthread.php?tid=813860&highlight=%B5%A5%D4%AA%CA%FD%C4%BF/viewthread.php?tid=858700&highlight=%B6%E0%C9%D9%B8%F6%B5%A5%D4%AA17 怎样查询某个面的面积下面是好心人给出的几种方法（有图文版），看看你喜欢那种了/viewthread.php?tid=855289&highlight=%C3%E6%BB%FD/viewthread.php?tid=859665&highlight=%C3%E6%BB%FD18 分享一个Documentation搜索文件小技巧：1 在操作过程中有疑问需要搜索Documentation文件，如果你在相关CAE界面直接按F1，这样Documentation会自动链接到相关领域，省去搜索、查找的麻烦（你搜索一个关键词，会出来一堆相关的东西，到底哪一个是你最想要的呢？）2 在搜索的时候，搜索一个词组（比如hard contact）就采用hard contact, 如果你输入hard contact，系统就默认为是你想搜索hard和contact，会出来很多你用不着的东西，反倒把你想要的给淹没了。加不加引号就是这个区别（注意，必须是英文输入法的引号哦 ） 19 模型显示dependent part不能mesh，怎么办？1）你可以点模型树在part步mesh，也可以2）在模型树assembly下点相应的part，右键，make independent20 想隐藏一些part以便更清楚的看见其他part，edge等viewAssembly Display Options，打勾21 想打印或者保存图片fileprintOK就打印fileprint把Destination改为file并指定路径，format可选，就可以把当前模型视图保存为图形文件（我一般用png）22 我建立了实体模型，实体单元只有3个自由度，如何施加弯矩（or扭矩）？常见问题2.0有说。/viewthread.php?tid=677582&extra=page%3D8%26amp%3Bfilter%3Dtype%26amp%3Btypeid%3D68如何施加扭矩（示例）/thread-864413-1-1.html23 已经建好2D模型，想得到3D模型，怎么实现？/viewthread.php?tid=854372&extra=page%3D10%26amp%3Bfilter%3Dtype%26amp%3Btypeid%3D68&page=124 CAE文件太大，上传不便，可否缩小？保留种子删除网格，另存为新文件并关闭之，他就变小很多了。另外，看看高人如何文档瘦身的：/viewthread.php?tid=861908&extra=page%3D10%26amp%3Bfilter%3Dtype%26amp%3Btypeid%3D6825 你喜欢用Hypermesh划网格，用aba提交运算？看看老向的好东西吧很好的HM转aba的视频（不过建议高手就这个问题收集一个专题，呵呵，呼唤下） /viewthread.php?tid=860878&extra=page%3D13%26amp%3Bfilter%3Dtype%26amp%3Btypeid%3D68 在Hyperworks版置顶的这个由binling_love 大侠总结的专题/thread-862441-1-1.html（HyperMesh与ABAQUS的接口模板(汇总）非常详细！26 在CAE中定义节点集，如何将表面所有节点全部选中？請看echo_shanghai及garethz的方法./thread-774697-1-1.html 27 如何控制加载的数值（如何按照你的加载步长来加载而不是按照aba默认的步长加载）/thread-864942-1-1.html28 如何更改CAE界面默认颜色view-Grahphic options-viewport Background-Solid-choose the wite colour!然后在file-save options.29 如何增大允许的迭代次数这个一般情况下不需要更改，除非你有特殊需要才改的。方法：在step模块，菜单other-Gerneral solution controls-Edit，选择第一分析步establish contact I，点continue, 选择specify，点Time Incrementation标签，点第一个more，把Is由默认的12改为30，点OK。30 提示“磁盘空间不足”怎么办？UNABLE TO COMPLETE FILE WRITE. CHECK THAT SUFFICIENT DISK SPACE 31 AVAILABLE看看这2帖的方法/thread-866003-1-1.html/thread-862120-1-1.html32 abaqus有没有镜像（mirror）功能 ，abaqus如何缩放模型大小镜像：模型树右键点copy，改下面相应设置：/viewthread.php?tid=261578&extra=page%3D3%26amp%3Bfilter%3Ddigest 缩放：模型树copy part scale33 abaqus如何加载重力：可以用CAE操作，你也可以编辑keywords实现：/viewthread.php?tid=45661&extra=page%3D4%26amp%3Bfilter%3Ddigest（老帖子）/thread-867007-1-2.html（新帖子）/viewthread.php?tid=867007&extra=page%3D1%26amp%3Bfilter%3Dtype%26amp%3Btypeid%3D68加载体力（惯性力）呢？ 和加重力很类似的（重力是体力中常见的一种嘛）：load-body load 34 ProE.导入 ABAQUS.CAEkonadoul大侠图文并茂：/viewthread.php?tid=865114&extra=page%3D1%26amp%3Bfilter%3Ddigest 怎样把Autocad导入abaqus：AUTOCAD必须保存为dxf格式，再file-import即可/thread-871510-1-1.html35 怎么查询模型中某一区域总共多少节点可以定义一个set；方圆斑竹的方法非常方便：/thread-867502-1-4.html36 如何施加螺栓预紧力loadbolt load。可以参考下这个小例子极其链接/thread-867680-1-2.html 37 如何实现循环加载添加循环对称和弹簧的视频/viewthread.php?tid=863183&highlight=%D1%AD%BB%B7%B6%D4%B3%C638 如何施加静水压力hydrostaticload - Pressure, 把默认的uniform 改为hydrostatic 。这个仅用于standard，显式分析不支持。/thread-807112-1-1.html（aba_aba时代的老帖子）/thread-869840-1-1.html（有图示如何设置高程以及小例子）39 比较各种中继图格式导入ABQ的便利性/thread-864574-1-1.html40 建模，变截面拉伸物体建模/viewthrea . hlight=%CD%B9%CC%A8/41 导入线(Line)几何模型/viewthrea . p;page=1#pid153585342 F ababa材料库使用教学# （- ， 这个需要购买的/viewthrea . p;page=1#pid153413543 模型中需要设置刚体，到底用解析刚体还是离散刚体呢？看看binling_love的帖子你应该会明白的/thread-868650-1-1.html44 abaqus工作路径怎么设置鼠标右键点击你的abaqus图标（或者开始程序abaqus）点属性起始位置，设置你的工作路径/thread-770873-1-1.html45 如何做出半透明的效果图/viewthread.php?tid=869122&extra=page%3D1%26amp%3Bfilter%3Dtype%26amp%3Btypeid%3D6846 如何检查壳单元法向Property module/Assign/normal47 如何输出part变形后节点坐标？有些输出必须在前处理中做好，后处理才能输出：把你关心的区域做成set，用0 f* Z3 ! E* f( u*node print, nset=setname 输出到dat文件3/thread-870571-1-1.html48 如何定义的刚体的质量这个切不可再用庄茁的那本书上面的介绍，对新版本来说真是害人不浅。新版本已经更改：在special中选择inertia 。或在inp文件里输入*element, type=mass, elset=mass_element/viewthread.php?tid=871399&extra=page%3D1%26amp%3Bfilter%3Dtype%26amp%3Btypeid%3D68/viewthread.php?tid=871399&page=1#pid160013449 如何使用tie绑定2个part ？小康大侠的图形演示：/thread-866170-1-3.html50 给曲面（曲壳）的加载面力（均匀0r不均匀的都有）：用surface load加载面力（对于曲面来说，surface load和pressure不同）/thread-873022-1-2.html/viewthread.php?tid=839010&page=1#pid159965051 如何相中part内部的面/thread-873005-1-1.html52 OBD文件大的惊人，如何减小odb文件大小/thread-873151-1-1.html53 如何选取内部的面在6.8版中打开selection toolbar 选择第二个图标内有select from interior entities即可选到内部面/thread-873005-1-1.html54 在property步，如何将名义应力，应变转换为abaqus中的真实应力，应变定义塑性/thread-873608-1-1.html55 AVG:75%的含义/thread-855510-1-32.html56 如何定义的刚性板的质量-注意，这个不能按照庄茁书的来做，新版本已经更改/viewthread.php?tid=871399&extra=page%3D2%26amp%3Bfilter%3Dtype%26amp%3Btypeid%3D6857 如何输出单元体积set步-whole model -volume/Tickness/Corrdinate-EVOL58 如何在你在前处理中已经定义的局部坐标系下看结果（如果是柱坐标系，完全流程一样）1）在打开ODB文件的时候，前面的read_only前面的勾去掉。2）create coordinate system选择一种方法建立局部坐标。3）coordinate system manager选择建立的csys-move to odb4）重新打开odb，main menu bar-result-options-transformation-user-spcified-choose your csys-apply/viewthread.php?tid=820342&highlight=%D7%F8%B1%EA%CF%B5 59 如何显示最大、最小应力在VisualizationOptionscontour Limits中选中Min/Max:Show Location60 后处理有些字符（图例啊，版本号啊，坐标系啊）不想显示viewview annotation option ，选择打勾61 后处理中显示边界条件Viewport ODB Display Options 边界条件处打勾62 在模型上只显示云图，不显示网格option菜单commonvisible edgesfree edges顺便窜一下，在前处理mesn之后不想显示网格，只显示模型的话，更简单：工具栏有显示mesh、显示线框、显示实体连续的三个按钮。63 你想调大变形放大系数（Deformation Scal Factor）让变形显示更明显一点？注意：非线性问题，这个默认为是1（也就是不放大），只有线性的才能改。option菜单commonvisible edgesDeformation Scale factor/thread-844763-1-1.html64 如何在后处理中移动图例选Gnerallegend 可以隐藏选LegentUpper left corner 可以移动/viewthread.php?tid=863548&page=1#pid153121265 对ODB结果处理以后，如何保存结果從visualization模塊開啟odb檔(不要直接從job manager開啟),並取消勾選read only，對已有的XY-data作copy to odb。还有konadoul兄的图文并茂：/viewthread.php?tid=864067&highlight=odb66 job步提交运算后警告信息出现setwarning 或者nodewarning，（类似这样的语句：.have been identified in element set ErrElemVolSmallNegZero . identified in element set ErrElemDistortedWarnNodeUnconstrained WarnNodeMissMasterIntersectWarnElemDistorted.这里的Warn打头的代表相应的警告信息，Err代表相应的错误信息）我怎么知道这些set或者node到底在哪儿？在job步job manager点result，tool- display group-在item 选node或者element，右边就出现相应的警告几何部分，勾选“Highlight item inviewport”就能在模型中高亮这些警告部分。67 如何在XY data中繪製非以時間為橫軸(如橫軸為應變,縱軸為應變)的曲線& x) Z Q2 A3 I) h1). 先將欲繪製的數據存入XY data manager2). Create/ Operate on XY data3). 在Operators選擇Combine(X,X)4). 為橫軸的數據/Add to Expression,再選擇作為縱軸的數據/Add to Expression, q N1 w: D ! D- o% X5) .Save as或Plot即可./thread-863846-1-1.html68 如何在visualization模块里得到图形中某一节点的位移时间图Tools/XY Data Manager/Create/选ODB field output 后点击Continue)在Variables中点击U:Spatial displacment 选择你要的，再在Elements/Nodes中点击pick from viewport 以及Add Selection，最后在模型中拾取节点，plot。想得到数据，就点save。