Abaqus结构仿真软件的非线性问题与解决方案

Posted 2023-05-23 gzsm

​无论是什么FEA 软件，想要获得非线性问题的一些解决方法始终没有那么简单。遇到问题是很常见的，那么下面就来看看Abaqus用户克服这一类问题的解决方法吧。

 

1. 简化模型

从简化模型开始，通过逐渐添加详细信息来构建它，例如可塑性和摩擦性可以在开始时排除。由于简化模型工作正常，可以逐一添加详细信息。它更容易找出收敛困难的来源，从而修复它。

 

2. 位移控制

在许多情况下，并非所有接触部件的自由度都受到限制，期望接触会防止不受约束的僵硬身体运动。对于此类问题，建议使用位移控制而不是负载控制来建立初始接触。对于未建立初始接触的负载控制接触问题，可能会发生不受约束的刚性身体运动。另一种选择是在接触界面引入粘性阻尼，以消除刚体运动。

 

3. 增量大小

对于高度非线性问题，初始增量大小设置得足够小。还将最大增量大小设置为小值，以防预期突然僵硬变化，否则它会跨越临界点，可能需要更多迭代才能收敛。

 

4. 可塑性

Abaqus 假设在应力应变曲线的最后指定数据点之后具有完美的塑料行为。一旦一个区域达到该点，它就无法抵抗进一步的变形，因为它没有刚度。它可能会导致收敛困难。建议添加一个具有较大应变的附加数据点，以便最后一条曲线的斜度略有增加。

 

5. 不可压缩材料

使用混合元件进行几乎不可压缩的材料。

 

6.不对称解算器

如果将摩擦包含在模型中，则会向方程系统添加不对称的术语。默认情况下，如果摩擦系数小于 0.2，Abaqus/Standard 使用对称溶解器，如果摩擦系数高于 0.2，则调用不对称解算器。假设当摩擦系数低时，不对称术语相当小，对称溶剂工作正常。对于较高的摩擦系数，不对称术语变得显著，不对称的解算器可以提高收敛率。

 

对于使用"表面到表面"光盘接触表面相对有限滑动的问题，即使摩擦系数小于 0.2，不对称的术语也可能变得显著，导致速度变慢，甚至没有收敛。在这种情况下，必须调用不对称的解决者来克服收敛困难。

图1：调用不对称解算器

 

 一般来说，不对称的解算器比每次迭代的对称解算器更昂贵，但是，非对称解算器所需的迭代通常较少，并且实现更快的收敛速度。

 

7. 体积比例阻尼

对于局部不稳定的准静态问题，使用自动稳定功能来消散应变能量。自动稳定应用体积比例阻尼来稳定模型。

 图2：针对局部不稳定问题指定自动稳定

 

8. 线性搜索

在强烈的非线性问题中，默认情况下在 Abaqus/Standard中使用的全牛顿解决方案技术有时可能会在平衡迭代过程中出现差异。为了解决这些困难，Abaqus 提供了可视为收敛增强技术的线搜索算法。线搜索算法检测发散，并将比例系数应用于计算的位移校正。其目的是找到一个更好的配置，这将有助于克服分歧。

 

默认情况下，在使用全牛顿方法时，线路搜索算法无法启用。搜索过程可以通过将参数设置为以下图所示的合理值来激活。此处表示行搜索迭代的最大数量。

图3：激活搜索算法

 

 线搜索不仅在因背离而无法实现平衡的情况下有用，而且还可以提高收敛速度缓慢问题的收敛率。

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abaqus复合材料建模仿真

ABAQUS详解	随着计算机技术和计算方法的发展，有限元法在复合材料部件的工程设计和科研领域得到了越来越广泛的重视和应用，已经成为解决复杂工程分析计算问题的有效途径，从航空航天、交通运输到能源环境等几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算。ABAQUS 是一套功能强大的有限元软件，被广泛地认为是功能最强的有限元软件，可以分析复杂的复合材料力学结构力学系统。ABAQUS软件包括前后处理建模、静强度分析（包括稳定性分析）、热分析、碰撞分析、失效分析、以及断裂分析等。现有阶段多种复合材料体系建模分析水平参差不齐，为了复合材料领域的应用分析技术的普及与提高，更好地与复合材料领域的专家学者们分享、交流在研究领域中的心得、经验。应广大技术工作者的要求，北京软研国际信息技术研究院特举办“ABAQUS复合材料建模技术与应用”专题
学习成果	1、本课程将以ABAQUS复合材料建模技术与应用为背景和主题，深入讲解：ABAQUS中接触问题分析、静强度分析、损伤失效分析、热应力分析和二次编程开发等知识要点；同时使学员能够掌握纤维增强复合材料、钢筋混凝土复合材料、蜂窝夹层复合材料、颗粒增强复合材料及复合材料热应力建模仿真操作与分析。最后，基于ABAQUS和Python联用的建模技术及相关文献撰写解析等内容； 2、通过实践教学，帮助学员掌握和运用ABAQUS复合材料建模技术开展新型复合材料研发、复合材料性能预测、先进复合材料应用以及工业化生产等各个环节，提高复合材料研发与应用效率。参加一次培训，后期可以免费再参加一次。 3、参加相关培训并通过考试的学员，可以获得：《ABAQUS复合材料建模技术与应用》专业技能结业证书，此证书可作为学时证明、个人学习和知识更新、单位在职人员专业技能素质培养及单位人才聘用重要参考依据

“ABAQUS复合材料建模技术与应用”培训班大纲

 

课程	授课内容
一、Abaqus建模基础	1、ABAQUS 建模基础 1.1 ABAQUS 软件体系及应用背景 1.2 ABAQUS 典型本构关系与计算模型（弹塑性；各向同性；各向异性；局部坐标系） 1.3 ABAQUS 前后处理模块（模块功能介绍；CAE建模技巧；计算文件类型；结果分析） 1.4 荷载施加与边界条件（常见载荷类别；载荷幅值施加；边界条件施加） 1.5 网格划分（单元类型与选择；网格划分技术；网格密度划分） 实例操作：典型材料拉伸行为建模仿真与受力分析
二、ABAQUS分析计算	2、ABAQUS接触分析 2.1 非线性算法及分析步长设置 2.2. Cohesive Zone Model内聚力模型 2.2.1内聚力模型原理详解（含本构关系、损伤起始、损伤演化、粘性正则化、 材料参数测试方法及估算方法） 2.2.2 Cohesive 单元的建模方法 2.2.3 Surface-based cohesive 粘接面的使用方法 2.3 ABAQUS 中的接触理论及使用方法(接触定义；接触面的输出结果控制及处理方法) 实例操作：两相材料倾斜裂纹接触界面问题建模分析
三、ABAQUS失效分析	3、ABAQUS失效分析 3.1 弹塑性断裂力学基础（断裂力学；断裂类型；裂纹描述） 3.2 ABAQUS中典型材料失效模型（失效类型；损伤参数获取；失效结果分析） 3.3 材料损伤、断裂失效（单元生死功能、移除与激活、生死操作；裂纹扩展路径显示） 实例操作： 典型脆性陶瓷与延性金属的断裂损伤仿真与失效分析
四、ABAQUS典型 复合材料建模及 应用（一）	4、纤维增强复合材料层合板建模技术与应用 4.1 建模方法 4.1.1 Abaqus中复合材料层合板结构建模分析流程 4.1.2模型介绍（二维/三维，各向异性/正交各向异性/完全各向异性等） 4.1.3建立普通壳单元、连续壳单元及多层实体单元结构模型 4.2 结构建模过程与计算分析 4.2.1不同角铺层复合材料层合板结构与建模 4.2.2弯曲变形过程建模与计算 4.2.3计算结果提取与结果分析 4.4 子模型建模与分析技术（纤维取向效应；纤维-基体层间效应；子模型方法） 实例操作：碳纤维增强树脂基复合材料层合板弯曲行仿为真与建模分析
五、ABAQUS典型复合材料建模及应用（二）	5、钢筋混凝土复合材料建模技术与应用 5.1材料特征（混凝土、钢筋、复合材料）及应用 5.2结构特征与建模过程（钢筋模型、混凝土模型、Embedded方法） 5.3拉伸过程仿真计算 5.3.1混凝土材料模型及其应用 5.3.2钢筋在混凝土中变形、滑移过程仿真（单元选择、界面属性、埋筋等） 5.3.3复合材料受力变形分析（作用力、位移等） 实例操作：钢筋增强混凝土复合材料拉伸过程仿真与建模分析
六、ABAQUS典型复合材料建模及应用（三）	6、多孔及蜂窝夹层板复合材料建模技术与应用 6.1材料特征（孔隙率、孔径尺寸、孔洞连通等）及应用 6.2结构特征与建模过程（以单胞孔洞及复杂多孔结构参数描述与模型建立为例） 6.3冲击过程仿真计算 6.3.1 Johnson-Cook材料模型及其应用 6.3.2复合材料冲击过程动力学响应（冲击速度、等效应变、冲击区域等） 6.3.3复合材料受力变形分析与能量吸收特性（能量曲线、吸能效率等） 实例操作：铝蜂窝夹层板的冲击动力学响应及能量吸收特性仿真与建模分析
七、ABAQUS典型复合材料建模及应用（四）	7、陶瓷颗粒增强复合材料建模技术与应用 7.1 陶瓷颗粒增强复合材料的结构模型在ABAQUS 中的实现 7.2 陶瓷颗粒增强复合材料的拉伸过程仿真及界面效应影响 7.2.1拉伸过程仿真及计算结果分析 7.2.2复合结构、界面行为及组分性能影响规律 6.3.2复合材料冲击过程动力学响应（冲击速度、等效应变、冲击区域等） 7.2.3复合材料拉伸失效分析 实例操作：石墨烯增强复合材料结构建模、拉伸过程及失效分析
八、ABAQUS典型复合材料建模及应用（五）	8、复合材料传热及热应力场建模技术与应用 8.1 传热问题求解方法（稳态热传递；瞬态热传递；传热性能与变量单位关系） 8.2传热及热应力场仿真分析中边界条件与求解器选择 8.3 复合材料刹车盘制动过程仿真分析 8.3.1制动盘制动过程分析与建模 8.3.2力、热耦合求解过程与参数设置 8.3.3制动过程与计算结果分析（制动速度、温度分布、热应力等） 实例操作：C-C复合材料刹车盘在制动过程中的温度场、热应力场建模分析
九、ABAQUS与Python联用的复合材料快速建模与设计优化	9、基于ABAQUS与Python联用的复合材料快速建模与设计优化 9.1 ABAQUS 二次开发体系 9.2 ABAQUS 中用户子程序体系（子程序功能介绍、调用方法、编写规则等） 9.3 ABAQUS 中Python编程开发体系及流程 9.3.1基于python建模计算互通接口方式 9.3.2程序运行、调试与结果判断 9.3.3循环语句使用与快速建模方法 实例操作：ABAQUS、Python联用解决复合材料加筋板壁几何设计参数的快速优化
十、SCI论文撰写解析	1.基于ABAQUS复合材料仿真计算文章（SCI）案例 2.SIC论文创新思路及写作技巧

 

时间地点：2020年1月9日——1月12日北京航空航天大学	报名费用：学生每人￥3300元（报到时须提供学生证明），其他收费3900元/人（含报名费、培训费、资料费）；食宿可统一安排，费用自理 12月25号之前报名汇款可享受优惠 400元；如需开具会议费的单位请联系招生老师发送会议邀请函
第一天报到,授课3天	联系人;赵老师 手机  ：186-0092-1351（微信同号） QQ：321254790