utf83939能量平衡沙漏及结果评估资料讲解

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。utf83939能量平衡沙漏及结果评估-能量平衡、沙漏及结果评估Bysimwezsq-w经常有人讨论能量平衡以及用能量来判断结果是否可靠的问题。这里先做一点小结权当抛砖引玉，有效回复均有加分，望大家积极参与。1.能量ALLIEInternalenergy,ALLIE=ALLSE+ALLPD+ALLCD+ALLAE.内能增量，简称内能ALLKEKineticenergy,动能ALLVDViscousdissipatedenergy,粘性耗散能ALLFDFrictionaldissipatedenergy,

2、摩擦耗散能ALLCDEnergydissipatedbyviscoelasticity,粘弹性耗散能ALLWKWorkoftheexternalforces,外力功ALLPKWorkdonebycontactpenalties,ALLCKWorkdonebyconstraintpenalties,ALLMKWorkdonebypropellingaddedmass(duetomassscaling),ALLEEelectrostaticenergyALLSDTotalstaticdissipationenergy(duetostabilization）ALLDMDDamagedissipati

3、onenergyALLCDCreepdissipationenergyALLSEElasticstrainenergy,弹性应变能（可恢复）ALLPDInelasticdissipatedenergy,plasticdissipation非弹性耗散能，塑性能。ALLAEArtificialstrainenergy,伪应变能（也称沙漏能）ETOTALEnergybalance:能量平衡（有翻译为“总能量”，我觉得不太确切。）注：1内能是物体内部分子动能和分子势能之总和，是一个不可计算的量，abq里面的内能，我认为指的是系统内能增量，简称内能。塑性能也是增量。2Abq中凡是ALL打头的都是对整体（

4、比如一个set，一个part，甚至整个系统）而言，EL或者E打头的就是对单元而言。如何输出能量见图3内能ALLIE=ALLSE+ALLPD+ALLCD+ALLAE。ALLPKWorkdonebycontactpenalties,ALLCKWorkdonebyconstraintpenalties,ALLMKWorkdonebypropellingaddedmass(duetomassscaling),等翻译留给高手来补充了。2能量平衡根据能量守恒定律，应该有：ETOTAL=ALLIE+ALLKE+ALLVD+ALLFDALLWK=常量（constant）。由于数值上的原因，这个ETOTAL并非

5、恒为常数。aba的manual指出，ETOTAL变化1%就视为常数了。我的经验，对于静态问题这个数值在0时刻为0，然后开始增大，但是一般不会很大，然后微小变化，这样即为合理。如果拿一个线性静力分析的例子来算一算的话，结果中这个值一直保持为0.对于动态问题，ETOTAL则基本保持为一个常数。ETOTAL变化很大的结果应该慎用。到底变化多大就不可接受呢？这个没有固定的界限，Manual原文：“Thesumoftheseenergycomponentsis,whichshouldbeconstant.Inthenumericalmodelisonlyapproximatelyconstant,gen

6、erallywithanerroroflessthan1%”。详见Doc文件：HYPERLINKhttp:/mm:2080/v6.9/books/gsa/default.htmt_blankGettingStartedwithAbaqus:InteractiveEdition-9.NonlinearExplicitDynamics-9.6EnergybalanceHYPERLINKhttp:/mm:2080/v6.9/books/gsa/default.htmt_blankGettingStartedwithAbaqus:InteractiveEdition-13.Quasi-StaticAn

7、alysiswithAbaqus/Explicit-13.4Energybalance也可参见庄茁书之P228：9.6能量平衡。3准静态与能量平衡准静态分析（Quasi-Static）中允许存在一定速度和大位移，只是惯性力在此过程中可以忽略（比如加载速率远小于材料波速，加载时间远大于结构的第一阶固有周期的十倍），即可用准静态来模拟。定性上说，缓慢加载的问题可以用准静态来模拟。abq对于这类问题，最好还是用implicit来算，但是如果模型太复杂不好收敛，准静态就是个不错的选择了。所得结果是否贴近实际工况呢？这是个大问题。Manual中指出，动能必须足够小才能认为是准静态：Asageneralr

8、ulethekineticenergyofthedeformingmaterialshouldnotexceedasmallfraction(typically5%to10%)ofitsinternalenergythroughoutmostoftheprocess。也就是说动能与内能的比值：ALLKE/ALLIE不大于5-10%就可以接受。定性的讲，ALLKE标定动态特征，准静态采把动态问题用静态方法来算，所以这个量就不应该太大，ALLKE太大就说明这个前提已经不存在了，结果也就自然是不准确的了。另外，如果用线性减缩积分计算，还有可能出现沙漏（后有详述），还应该看ALLAE/ALLIE，这个

9、又有什么要求呢？看Manual：ALLIE,isasummationofallinternalenergyquantities.Theartificialstrainenergyisapproximately2%ofthetotalinternalenergy,indicatingthathourglassingisnotaproblem。Manual说比值小于2%就没有问题，但是没有说大于多少就有问题啊！论坛上一些高手一般也认同ALLAE/ALLIE不大于5-10%就可以接受。但是显然这个也不是绝对的界限，只能是大概的定量化而已，好让大家有个参照。这方面的讨论论坛很多，比如：用能量来考察quasi-static分析结果的疑问HYPERLINK/viewthread.php?tid=895257&highlight=%C4%DC%C1%BFt_blank