一招教你学会调试abaqus模型-凯发网站

调试abaqus模型

本博客全面探讨了abaqus/standard中调试模型的过程，重点是解决收敛问题。lt使用迭代方法和策略，对abaqus/standard和 abaqus/explicit进行了详细的比较，强调了理解模型特征、采用系统方法和在问题面前保持毅力的重要性。

 

介绍

abaqus/standard模型的调试可能很复杂，特别是在结构仿真中遇到收敛问题时。

本博客主要介绍abaqus模型的调试，它指的是修复abaqus/standard中的收敛问题。调试可以指一系列事情，从构建和修复网格中的问题到纠正基本的建模错误、拼写错误的关键字等等。然而，本博客旨在学习如何解决abaqus/standard中的收敛问题。

 

abaqus/standard是最早的abaqus求解器代码，可以追溯到20世纪80年代初。它是一个有限元求解器代码，也称为隐式求解器，具有许多功能。这些模拟范围从一般的非线性静态和动态模拟到线性模拟，包括线性动力学传热、声学、压电效应等。

 

abaqus/standard使用增量迭代方法进行一般模拟。它是围绕牛顿-拉斐逊方法构建的，这是一种用于针对收敛问题的数值计算技术，需要一个全面的调试策略

 

这种方法的成功完成导致所谓的“收敛”而它的失败导致不收敛。区分这两种状态对于有效解决不收敛问题至关重要。

 

相比之下，abaqus/explicit是1992年左右发布的动态显式包。它是一个显式求解器，运行在一个根本不同的求解器技术。abaqusexplicit具有各种功能，如通用非线性动态仿真、传热和声学，并结合结构、大变形方法和鲁棒接触算法，适用于复杂的三维接触模型。

 

动态显式分析包abaqus/explicit不使用牛顿-拉斐逊方法，因此不存在收敛问题。然而，显式代码可以面对数值稳定性的关注。

 

在abaqus/standard中面临严重收敛问题的用户可以考虑切换到abaqus/explicit。由于两个求解器的界面非常相似，因此转换到abaqus/显式可以帮助缓解在abaqus/standard模拟中遇到的收敛挑战。

 

示例：连接器弹簧

第一个例子涉及到一个单元素模型，其中有一个连接器元素施加力。非线性弹簧刚度平衡力。连接器元素是一个cartesian-cardan连接器。其相对运动的第一分量具有非线性刚度，而相对运动的其他分量则受到约束。

 

由于弹簧在一个方向上是非线性的，该模型相对简单，使用静态负载阶跃。这意味着我们要测试弹簧在负载下的拉伸程度。在调试收敛问题时，识别关键模型特征是至关重要的：

l 具有非线性刚度连接器元件

l 边界条件，包括连接器运动约束

l 集中荷载

l 静态过程

 

即使不需要调试，我们也必须了解模型中的特性。了解如何使用模型功能与了解它们可能导致的问题（如

l 非线性弹簧可能具有非单调的力/挠度特性

l 多个约束可能会相互干扰。

l 跟随负载可能会导致不对称求解器的需要。

l 模拟的过程可能是准静态的，导致静态分析的失败。

 

通过培训和经验培养了对潜在陷阱的了解。几乎任何复杂的人类努力都是如此。通过培训，一个人可以避免仅仅依靠体验式学习，同时提高自己识别和有效应对挑战的能力。

 

在下面的示例中，模型无法按原样完成。首先要做的是查看状态文件。(您可能更喜欢在abaqus/iewer中使用job diagnostic，但我更喜欢文本文件)。绿色的文本表示存在收敛问题。

 

通过培训和经验培养了对潜在陷阱的了解。这对于几乎任何复杂的人类努力都是如此。通过培训，可以避免仅仅依赖体验式学习，同时提高自己识别和有效应对挑战的能力。

 

在下面的示例中，模型无法按原样完成。首先要做的是查看状态文件。(您可能更喜欢在abaqus/viewer中使用job diagnostic:但我更喜欢文本文件)。绿色的文本表示存在收敛问题。

 

 

 

我的日志文件包含一条错误代码消息，但这些是较低级别的系统相关问题，我需要单独调查。在这里，我们正面临着一个普通的趋同问题。一旦我们确定了分析突然终止的问题，我们必须检查消息文件。

 

我喜欢先检查文件的末尾。当我在abaqus/viewer中打开odb时，我喜欢这样做，并显示上次保存结果的变形形状。这种情况下，消息表示所需时间小于指定的最小时间，这是一种通用消息。

 

通常，错误消息重复已经知道的内容。当我查看消息文件时，通常会在错误发生之前显示模型变形形状的图片。然而，由于这是一个单元素模型，没有太多需要可视化的东西。

 

现在我知道了过度削减导致了错误，我可以回顾消息文件，记录关键节点和元素并将其定位在变形网格中。我需要找出这些数字的模式所以我会问自己一些问题，比如：

 

l 相同的节点组是否始终具有最大的残差?

l 同一组节点是否始终会导致联系人出现问题?

l 最大的修正是在相同的几个节点上吗?

l 在同一组元素中，可塑性似乎失控了吗?等等

 

数字模式可以帮助您识别导致问题的网格区域。您可以在显示的网格中快速定位这些实体

现在，由于工作突然中断，希望您保存了一些中间结果。你必须提出一个假设来缓解这个问题。这一假设必须与已确定的问题网格区域和模型特征固有的潜在问题保持一致。

 

你必须通过压力和位移的动画或轮廓图来仔细研究已知的结果，以完善这个假设。有了一个可行的假设，下一步包括修改模型以解决假设的问题。

 

运气好的话，一旦实施了修复，问题将得到解决。然而，如果问题仍然存在或出现新的并发症，一个不正确的假设可能是原因。在这种情况下，特别是在处理收敛问题时，坚持是至关重要的。

 

在这种情况下，在节点二处观察到问题。这是预计出的两个节点，这是唯一的自由移动节点。网格处于平衡状态，但有一个问题，找到另一个稍大的负载平衡状态。这使我假设，有一些奇怪的非线性刚度。

 

 

 

为了获得更深入的了解，我们需要实施一种在训练中推广的技术:位移控制加载。而不是施加一个负载，我们可以拉伸弹簧与应用的边界条件，并观察结果。该模型具有简单的力控加载，可以很容易地转换为位移控制。通过施加一个固定的位移，我们可以修改模型，并成功地完成分析。

 

 

 

力与位移图表明，非单调力偏转行为阻碍了静态过程的力坡跃。这清楚地暴露了负载在2.0左右时没有接近平衡状态的平衡状态的问题。这种行为源于abaqus静态模拟中的默认振幅设置，使力的应用变得复杂。

 

 

 

有几个凯发网站的解决方案可以考虑解决这个问题

l 插值对应于2.0载荷的位移并重新运行。

l 运行两步模拟，切换到力控制，如下图所示。

l 使用相对较新的*step control选项。

 

 

 

这个例子展示了非线性仿真调试的更广泛的复杂性，强调了识别和解决收敛问题的有必要采用有条理的方法。

 

示例：板通过环

 

 

第二个例子说明了在使用轴向拉动穿过椭圆形横截的刚性环的薄弹性盘进行的有限单元分析中经常遇到的收敛问题。磁盘应该被完全拉过，但模拟失败，导致可怕的消息，表明分析尚未完成。这个例子突出了一个常见的挫折，由于在这样的模拟过程中的收敛问题。

 

 

 

让我们查看我创建的加载步骤。这一步已经使用了位移控制加载，因此切换到这一步是没有希望解决问题的模型的重要功能包括

 

l c3d20rh型二次单元

l 超弹性材料

l 一般联络人

l 边界条件

l 刚体约束

l 静态过程

 

一旦我们确定了模型的关键特征，下一步就是确定陷阱，并了解如何使用这些特征来产生高质量的结果。在模型中使用超弹性材料之前，了解其稳定性是至关重要的，因为超弹性的材料应在预期应变范围内稳定。

 

我们可能会遇到与接触的问题。例如，当遇到abaqus/standard中的接触模型的收敛问题时，我们可能需要激活非对称求解器。接触可能需要非对称求解器，特别是在有摩擦的情况下。在模拟像这样的准静态过程时，我们必须避免过度约束，并注意与静态过程的冲突。

 

 

 

该模型通过steo使其在陆地达特沃上运行，推送信息，表明分析尚未完成。此消息文件中有许多负特征值消息。基于残差和时间平均力，很明显，该型是在一个可接受的平衡状态。

 

 

 

让我们在这个阶段制定一个合理的工作假设。我们正在使用接触式最佳实践。我们有一般的接触，非对称解算器由于摩擦而被激活。超弹性材料是稳定的。由于他们所处的位置，不存在过度约束的可能性。

 

存在许多持久的负特征值消息。这与部分结果的动画一起，导致了屈曲的假设。我们需要一个凯发网站的解决方案来继续后屈曲行为，并将盘完全拉过。各种技术，例如riks方法、静态稳定化、准静态隐式动力学和显式动力学可以帮助我们解决这个问题。

 

让我们在abagus/standard中从静态过程切换到准静态隐式动力学。

 

 

 

我们允许一个非常小的增量大小，并增加削减的数量。在一些情况下，当仿真以相当大的增量大小平稳运行，但观察到屈曲行为时，我们必须过渡到小增量大小。有时，它可能需要一个最小的增加和超过五个削减，默认的数目在进行隐含动力学分析时将时间视为物理量而非静态分析中的一种归一化量至关重要。

 

 

 

这个收敛问题的凯发网站的解决方案在于修改模拟程序。曲线的问题区域进行导航，使模拟成功地完成。

这个例子揭示了理解仿真的具体特征和应用定制策略来解决复杂有限元分析中的收敛问题的重要性。

 

示例：0环压缩和松弛

 

 

最后一个例子是一个超弹性/粘弹性o形环被压缩，然后放松。上图中的绿色圆形部件代表0形环。在静态步骤中，刚性板将0形环压缩到弹性材料的凹槽中。在使用*visco程序的第二步中，当密封松弛时，板保持固定。

 

该模型的功能包括一般接触，边界条件和对称平面。分析运行时，第一步没有完成。调试过程包括彻底检查部分结果、动画和消息文件，以确定问题的来源。

 

 

 

消息文件指出，虽然平衡是好的，但在接触方面存在问题。注意关于粘和滑的信息。

工作假设是0形圈正在发生粘滑行为，这导致静态过程出现问题。解决方法是使用准静态隐式动态。在这种情况下，切换过程会使事情变得更糟，这是可能发生的。消息文件指示在位于凹槽尖锐边缘的节点4和4559处存在边面对面接触的接触问题。

 

 

 

让我们来看看在一般接触的边缘。我们可以使用abaqus/iewer在联系域中可视化general contact_edges 3。我们注意到对称边界上有不需要的边。abaqus/standard中的一般接触中有从接触域中移除边缘的选项。让我们移除这些然后再试一次一旦整个模型运行，我们就可以考虑恢复到静态过程。一次只做一个改变效果最好，这样程序就不会改变。

 

 

 

我们正在改变接触，以消除对称平面上的边缘，并将第一步转换为动态过程。这给了我物理时间和粘弹性效应。这也给了我们一个惯性效应。这意味着我们必须密切关注这一步骤的时间。

 

我用的是0的时间。这一步和30秒的弛豫时间。由于这个小0形环的加载速率与松弛时间相比并不长，0。似乎是一个很好的时间来使用这一步骤。

 

虽然步骤1成功，但模拟仍然失败。我们完成了压缩步骤，进入了visco步骤，但是它失败了。通过分析步骤二中的部分结果、动画和最后保存的结果，在缩小后的积分网格中观察到变形模式。

 

 

 

海豹的变形形状图表明了c3d8rh元素的沙漏。这是需要毅力的地方。我们可以消除减少的集成元素，加入完全集成的元素，消除沙漏效应。下一步是将brick元素切换到c3d8h，然后重试。重新运行模拟提供了一个完整的结果。凯发网站的解决方案现在已经成功。我们可以在闲暇时改进模型。

 

 

 

我决定完善网格和圆的凹槽边缘。通常，当边缘被圆角化时更容易获得收敛。圆的半径应该足够大，以使网格符合它如果你需要一个更锋利的边缘，使用更精致的网格。

 

 

 

一旦我们实现了这些更改，模拟就成功了。这个例子证明了坚持和适应在解决趋同挑战方面的重要性。

 

有限元模型的通用调试技术和策略

调试abaqus/standard收敛问题可能会令人望而生畏。清单对于识别和解决模型中的这些挑战至关重要。

 

以下是在abaqus/standard中有效调试模型的关键步骤：

l 了解您的模型功能以及如何正确使用它们

l 识别您的模型功能可能导致的潜在缺陷

l 应用所有可用的信息形成一个假设

l 部分结果是有益的。请记住在调试时不要人为地限制输出。

l 读取错误/警告消息并分析消息文件

l 为假设的问题定义一个变通方法

l 最初的尝试失败并不罕见。毅力是完成分析的关键

l 最后要记住的是，通过培训和经验，人们可以了解特定功能的陷阱。培训和经验使用户能够提高假设和实施融合问题的实际凯发网站的解决方案的能力。

l 下面是推荐的培训班和进一步学习的资源列表。

 

l 用abaqus求收敛解

l 用abaqus模拟接触和再收敛

l abaqus/显式:高级主颍

l 用abaqus进行屈曲、后屈曲和束腰分析

l 任何训练课程都是有益的

 

这些教育资源可在simulia网站上获取。如果您希望在使用abagus/standard调试融合问题时提高解决问题的能力，我鼓励您探索这些培训机会。

 

结论

总之，在abaqus/standard中调试收敛性问题是一个复杂的过程，需要深入了解模型的特点和潜在的问题。培训和经验有助于准确的假设制定，以实施成功的凯发网站的解决方案。牛顿-拉斐逊方法是求解器的核心，当出现不收敛时，系统性的方法被用来诊断和补救问题。

 

在此过程中，部分结果、错误消息和动画是极其宝贵的，可以避免修改以取得成功的结果

持续性是必需的，因为最初的尝试可能只是有时解决问题。

 

最终，一个系统化和知识化的方法，加上坚持不懈的支持，对于掌握abaqus/standard中有限元模型的调试至关重要。

 

要了解更多关于掌握abaqus/standard中的调试，我们邀请您访问我们在这里录制的会话。