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《abaqus系列教程-13abaqusexplicit準靜態(tài)分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、13ABAQUS/Explicit準靜態(tài)分析顯式求解方法是一種真正的動態(tài)求解過程，它的最初發(fā)展是為了模擬高速沖擊問題，在這類問題的求解中慣性發(fā)揮了主導(dǎo)性作用。當求解動力平衡的狀態(tài)時，非平衡力以應(yīng)力波的形式在相鄰的單元之間傳播。由于最小穩(wěn)定時間增量一般地是非常小的值，所以大多少問題需要大量的時間增量步。在求解準靜態(tài)問題上，顯式求解方法已經(jīng)證明是有價值的，另外ABAQUS/Explicit在求解某些類型的靜態(tài)問題方面比ABAQUS/Standard更容易。在求解復(fù)雜的接觸問題時，顯式過程相對于隱式過程的一個優(yōu)勢是更加容易。此外，當模型成為很大時，顯式過程比隱式過程需
2、要較少的系統(tǒng)資源。關(guān)于隱式與顯式過程的詳細比較請參見第2.4節(jié)“隱式和顯式過程的比較”。將顯式動態(tài)過程應(yīng)用于準靜態(tài)問題需要一些特殊的考慮。根據(jù)定義，由于一個靜態(tài)求解是一個長時間的求解過程，所以在其固有的時間尺度上分析模擬常常在計算上是不切合實際的，它將需要大量的小的時間增量。因此，為了獲得較經(jīng)濟的解答，必須采取一些方式來加速問題的模擬。但是帶來的問題是隨著問題的加速，靜態(tài)平衡的狀態(tài)卷入了動態(tài)平衡的狀態(tài)，在這里慣性力成為更加起主導(dǎo)作用的力。目標是在保持慣性力的影響不顯著的前提下用最短的時間進行模擬。準靜態(tài)（Quasi-static）分析也可以在ABAQUS/Sta
3、ndard中進行。當慣性力可以忽略時，在ABAQUS/Standard中的準靜態(tài)應(yīng)力分析用來模擬含時間相關(guān)材料響應(yīng)（蠕變、膨脹、粘彈性和雙層粘塑性）的線性或非線性問題。關(guān)于在ABAQUS/Standard中準靜態(tài)分析的更多信息，請參閱ABAQUS分析用戶手冊（ABAQUSAnalysisUser’sManual）的第6.2.5節(jié)“Quasi-staticanalysis”。13.1顯式動態(tài)問題類比為了使你能夠更直觀地理解在緩慢、準靜態(tài)加載情況和快速加載情況之間的區(qū)別，我們應(yīng)用圖13-1來類比說明。13-29圖13-1緩慢和快速加載情況的類比圖中顯示了兩個載滿了乘
4、客的電梯。在緩慢的情況下，門打開后你步入電梯。為了騰出空間，鄰近門口的人慢慢地推他身邊的人，這些被推的人再去推他身邊的人，如此繼續(xù)下去。這種擾動在電梯中傳播，直到靠近墻邊的人表示他們無法移動為止。一系列的波在電梯中傳播，直到每個人都到達了一個新的平衡位置。如果你稍稍加快速度，你會比前面更用力地推動你身邊的人，但是最終每個人都會停留在與緩慢的情況下相同的位置。在快速情況下，門打開后你以很高的速度沖入電梯，電梯里的人沒有時間挪動位置來重新安排他們自己以便容納你。你將會直接地撞傷在門口的兩個人，而其他人則沒有受到影響。對于準靜態(tài)分析，實際的道理是同樣的。分析的速度經(jīng)常
5、可以提高許多而不會嚴重地降低準靜態(tài)求解的質(zhì)量；緩慢情況下和有一些加速情況下的的最終結(jié)果幾乎是一致的。但是，如果分析的速度增加到一個點，使得慣性影響占主導(dǎo)地位時，解答就會趨向于局部化，而且結(jié)果與準靜態(tài)的結(jié)果是有一定區(qū)別的。13.2加載速率一個物理過程所占用的實際時間稱其為它的固有時間（naturetime）。對于一個準靜態(tài)過程在固有時間中進行分析，我們一般地有把握假設(shè)將得到準確的靜態(tài)結(jié)果。畢竟，如果實際事件真實地發(fā)生在其固有時間尺度內(nèi)，并在結(jié)束時其速度為零，那么動態(tài)分析應(yīng)該能夠得到這樣的事實，即分析實際上已經(jīng)達到了穩(wěn)態(tài)。你可以提高加載速率使相同的物理事件在較短的時
6、間內(nèi)發(fā)生，只要解答保持與真實的靜態(tài)解答幾乎相同，而且動態(tài)效果保持是不明顯的。13-2913.2.1光滑幅值曲線對于準確和高效的準靜態(tài)分析，要求施加的載荷盡可能地光滑。突然、急促的運動會產(chǎn)生應(yīng)力波，它將導(dǎo)致振蕩或不準確的結(jié)果。以可能最光滑的方式施加載荷要求加速度從一個增量步到下一個增量步只能改變一個小量。如果加速度是光滑的，隨其變化的速度和位移也是光滑的。ABAQUS有一條簡單、固定的光滑步驟（smoothstep）幅值曲線，它自動地創(chuàng)建一條光滑的載荷幅值。當你定義一個光滑步驟幅值曲線時，ABAQUS自動地用曲線連接每一組數(shù)據(jù)對，該曲線的一階和二階導(dǎo)數(shù)是光滑的，在
7、每一組數(shù)據(jù)點上，它的斜率都為零。由于這些一階和二階導(dǎo)數(shù)都是光滑的，你可以采用位移加載，應(yīng)用一條光滑步驟幅值曲線，只用初始的和最終的數(shù)據(jù)點，而且中間的運動將是光滑的。使用這種載荷幅值允許你進行準靜態(tài)分析而不會產(chǎn)生由于加載速率不連續(xù)引起的波動。一條光滑步驟幅值曲線的例子，如圖13-2所示。圖13-2采用光滑步驟幅值曲線的幅值定義13.2.2結(jié)構(gòu)問題13-29在靜態(tài)分析中，結(jié)構(gòu)的最低模態(tài)通?？刂浦Y(jié)構(gòu)的響應(yīng)。如果已知最低模態(tài)的頻率和相應(yīng)的周期，你可以估計出得到適當?shù)撵o態(tài)響應(yīng)所需要的時間。為了說明如何確定適當?shù)募虞d速率，考慮在汽車門上的一根梁被一個剛性圓環(huán)從側(cè)面侵入的變
8、形，如圖13-3所示。實
