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快速掌握ABAQUS6.12隐式和显式比较

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:下面对隐式和显式的优缺点作一下比较。■不需要求解线性方程组,所以每个增量步的计算成本较低,所需的磁盘空间和内存相对于隐式求解较小。■其他不连续行为包括屈曲和材料失效等问题。

快速掌握ABAQUS6.12隐式和显式比较

ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit两个分析模块都具有解决各种类型问题的能力,对于一个确定的实际工程问题,采用哪个分析模块需要综合考虑各种因素。对于采用任何算法都可以求解的问题,求解效率可能起着决定性的作用。下面对隐式和显式的优缺点作一下比较。

1.ABAQUS隐式求解(ABAQUS/Standard)

采用Newmark隐式时间积分:

■对于线性问题无条件稳定,容易收敛。(公式不作展开,相关知识可以参阅相关书籍,例如王勖成的《有限单元法》一书)

■能够分析各种复杂的接触问题,但是经常受到限制。

■可以采用大的时间步,时间步取决于模型结构的最高频率;没有时间增量步的限制,完成指定分析一般需要较少的时间增量。

■因为每个增量步都需要求解线性方程组,计算成本非常大,可能会占用大量的磁盘空间和内存。

■适合静力问题、低频动力学问题及特征值分析。

2.ABAQUS显式算法(ABAQUS/Explicit)

采用中心差分法进行显式时间积分:

■方程非耦合,可以直接求解,容易发散,需要复杂算法选择来控制。(公式不作展开,相关知识可以参阅相关书籍,例如王勖成的《有限单元法》一书)

■能够分析各种复杂的接触问题,算法优越,能实现实际接触中力的传递。(www.xing528.com)

■需要非常小的时间步以保持求解稳定,时间步取决于单元尺寸和波速;有稳定时间增量的限制,完成指定分析一般需要较多的时间增量。

■不需要求解线性方程组,所以每个增量步的计算成本较低,所需的磁盘空间和内存相对于隐式求解较小。

■适合求解冲击、穿透等高频非线性动力响应问题。

3.适用的求解范围

(1)ABAQUS隐式求解

■适合于模拟与振型的振动频率相比响应周期较长的问题。由于时间增量的限制,使用显式求解效率很低。

■用于具有适度非线性问题,其中非线性是平滑的。如果是平滑的非线性响应,隐式求解只需要较少次数的迭代就可以收敛。

(2)ABAQUS显式求解

■适合于模拟高速动力学问题。由于需要较少的时间增量,使用隐式求解效率较低。

■对于包含不连续的非线性问题,一般效率更高。例如:接触和碰撞行为,隐式求解可能需要较大的计算成本,而且求解容易产生问题。

■其他不连续行为包括屈曲和材料失效等问题。

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