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能量平衡、沙漏及结果评估

一、【子程序】vumat有沙漏问题么?

沙漏问题和VUMAT无关,跟你选择的单元有关系,如果你采用减缩积分单元,则会存在沙漏。

有限元的一个核心就是单元模型,其思想是采用单元近似连续体,单元内采用形函数进行插值。采用全积分的话,可以精确地积出刚度矩阵,但是采用全积分会导致有限元过刚,例如体积锁死和剪切锁死等,因此很多力学及提出了各种各样的单元模型来解决这些问题。现在用的较多的低阶单元就是一点积分,一点积分的单元由于积分点过少而存在零能模式(沙漏),即在某些变形模式下会出现零应变,这个可以从形函数的公式中推导出来。所以,沙漏模式是否存在取决你选用的单元,但是你采用ABAQUS的默认设置基本上就可以解决这个问题。

不知道我有没有说清楚

二、【基础理论】【概念】剪切锁死、体积锁死、沙漏、零能模式

1.剪切锁死(shear locking)

简单地说就是在理论上没有剪切变形的单元中发生了剪切变形。该剪切变形也常称伴生剪切(parasitic shear)。

发生的条件:1.一阶、全积分单元;2.受纯弯状态;

产生的结果:使得弯曲变形偏小,即弯曲刚度太刚。

解决方法:1.采用减缩积分;2.细化网格;3.非协调单元;4.假定剪切应变法;

2.体积锁死(volumetric locking)

简单地说就是应该有单元的体积变化的时候体积却没发生变化。该原因是受到了伪围压应力(Spurious pressure stresses )。

发生的条件:1.全积分单元;2.材性几乎不可压缩;

二阶单元:对于弹塑性材料(塑性部分几乎属于不可压缩),二阶全积分四边形和六面体单元在塑性应变和弹性应变在一个数量级时会发生体积锁死。二次减缩积分单元发生大应变时体积锁死也伴随出现。

但值得注意的是,一阶全积分单元当采用选择性减缩积分(selectively reduced integration)时可以避免出现体积锁死。

产生的结果:使得体积不变,即体积模量太大,刚度太刚。

解决方法:1.将大应变区域网格细化;2.mixed formulation法;

检查方法:输出积分点的围压应力,分析围压应力是否在相邻积分点存在突变,是否显棋格式分布,是的话就说明出现体积锁死。

3.沙漏(hourglassing)

简单地说就是单元只有一个积分点,周边的节点可以随意变形。

发生的对象:1.一阶、减缩积分单元;

产生的结果:单元太柔;

解决方法:1.对一阶减缩单元,合理细化网格;荷载避免使用点荷载;

2.在大应变区或大应变梯度区使用一阶单元,而不是使用二阶单元。

4.零能模式(zero-energy mode)

采用一阶减缩积分时会出现零能模式。即单元只有一个积分点,在受弯时该积分点没有任何的应变能,此时此单元没有任何刚度,就无法抵抗变形。

解决方法:1.提供人工的“沙漏刚度”;2.细化网格(一般在高度方向至少要有4个单元)三、请问在abaqus里面如何查看模型是否出现沙漏?是查看伪能ALLAE么?伪能为零就是没有放生沙漏么?如果单纯想观察单元的变形,是在自动状态下查看,还是设置放大系数?

答:是的,看伪应变能,如果约占内能的1%左右是没关系的,如果超10%就基本是错的了,<<常见问题解答>>里说的

还有可以看,单元的形状,如果单元变成了交替出现的梯形形状的,基本也沙漏的比较厉害了

你可以查看一下伪应变能与弹性应变能的比值,一般希望控制在5%以内,你也可以看看伪应变能随时间有没有变小,如果变小表明沙漏现象没有恶化。

四、“沙漏”问题是指什么?

在非线形动力分析中,采用高斯单点积分的单元计算可以极大的节省运算时间,但单点积分可能引起零能模式,即沙漏模态,如采用多点积分虽不会产生沙漏模态,但计算时间三次方递增。当单元变形的沙漏模态丢失,它对单元应变能的计算没有影响,在动力响应计算时,出现数值动荡,所以要对沙漏模态进行控制。在程序中有相应的沙漏控制项,取默认值一般就可以对沙漏得到较好的控制。总之,当采用单元单点高斯积分进行动力计算时,必须对沙漏模态进行控制。

五、

A1:有限元方法一般以节点的位移作为基本变量,单元内各点的位移以及应变均采用形函数对各节点的位移进行插值计算而得,应力根据本构方程由应变计算得到,然后就可以计算单元的内能了。如果采用单点积分(积分点在等参元中心),在某些情况下节点位移不为零(即单元有形变),但插值计算得到的应变却为零(譬如一个正方形单元变形为一个等腰梯形,节点位移相等但符号相反,各形函数相同,所以插值结果为0),这样内能计算出来为零(单元没变形!)。这种情况下,一对单元叠在一起有点像沙漏,所以这种模式称之为沙漏模式或沙漏。

现在有很多控制沙漏的专门程序,如控制基于单元边界的相对转动。但这些方法不能保持完备性。:

我主要讲一下物理的稳定性,在假设应变方法的基础上,建立沙漏稳定性的过程。在这些过程中,稳定性参数基于材料的性能。这类稳定性也称为物理沙漏控制。对于不可压缩材料,即使当稳定性参数是一阶的时候,这些稳定性方法也将没有自锁。在建立物理沙漏控制

中,必须做出两个假设:1.在单元内旋转是常数。2.在单元内材料响应是均匀的。

A2:沙漏(hourglass)模式是一种非物理的零能变形模式,产生零应变和应力。沙漏模式仅发生在减缩积分(单积分点)体、壳和厚壳单元上。LS-DYNA里面有多种算法用于抑制沙漏模式。缺省的算法(type 1)通常不是最有效的算法,但却是最经济的。

一种完全消除沙漏的方法是转换到全积分或者选择减缩积分(S/R)方程的单元。但这种方法是一种下策。例如,第一,类型2体单元比缺省的单点积分体单元计算开消大; 其二,在大变形应用时更不稳定(更容易出现负体积);其三,类型2体单元当单元形状比较差时在一些应用中会趋向于剪切锁死(shear-lock),因而表现得过于刚硬。

三角形壳和四面体单元没有沙漏模式,但缺点是在许多应用中被认为过于刚硬。

减小沙漏的一个好的方法是细化网格,但这当然并不总是现实的。

加载方式会影响沙漏程度。施加压力载荷优于在单点上加载,因为后者更容易激起沙漏模式。为了评估沙漏能,在*control_energy卡片中设置HGEN=2,而且用*database_glstat和*database_matsum卡分别输出系统和每一个部件的沙漏能。这一点是要确认非物理的沙漏能相对于每一个part的峰值内能要小(经验上来说<10%)。对于壳单元,可以绘制出沙漏能密度云图,但事先在*database_extent_binary卡中设置SHGE=2。然后在LS-Prepost中选择Fcomp>Misc>hourglass energy。

对于流体部件,缺省的沙漏系数通常是不合适的(太高)。因此对于流体,沙漏系数通常要缩小一到两个数量级。对流体用基于粘性的沙漏控制。缺省的沙漏方程(type 1)对流体通常是可以的。

对于结构部件一般来说基于刚性的沙漏控制(type 4,5)比粘性沙漏控制更有效。通常,当使用刚性沙漏控制时,习惯于减小沙漏系数到0.03~0.05的范围,这样最小化非物理的硬化响应同时又有效抑制沙漏模式。对于高速冲击,即使对于固体结构部件,推荐采用基于粘性的沙漏控制(type 1,2,3)。

粘性沙漏控制仅仅是抑制沙漏模式的进一步发展,刚性沙漏控制将使单元朝未变形的方向变形。

类型8沙漏控制仅用于单元类型16的壳。这种沙漏类型激活了16号壳的翘曲刚度,因此单元的翘曲不会使解退化。如果使用沙漏控制8,16号壳单元可以用于解被称为扭曲梁(Twisted Beam)问题。

对于单元类型1的体和减缩积分2D体(shell types 13 & 15)类型6沙漏控制调用了一种假设应变协同转动方程。使用沙漏控制类型6和系数1.0,一个弹性部件在厚度方向仅仅需要划分一层类型1的体单元就可以获得正确的弯曲刚度。在隐式计算里面,对于类型1的体单元应该总是使用类型6的沙漏控制(实际上,在V970里面这是自动设置的)。

(More on type 6 HG control from Lee Bindeman)

类型6的沙漏控制与类型4,5不在于它用了一个假设应变场和材料属性来估算出假设应力场。这个应力在单元封闭域内进行积分得到沙漏力,因此单元表现的像一个有同样假设应变场的全积分单元。这种假设应变场设计成用来阻止纯弯曲中不真实的剪切变形和近似不可压材料中的体积锁死。

类型4和5的沙漏控制基于单元体积,波速和密度像在LS-DYNA理论手册中方程3.21那样来计算沙漏刚度。

沙漏类型6主要的改进是应力场在单元域内积分。这使得当使用大的长细比或者歪斜形状的体单元时沙漏控制非常鲁棒。类型4和5的沙漏控制对大长细比和歪斜形状单元反应变不好,它趋向于对某些沙漏模式反应的过于刚硬而对其它模式反应得过弱。

沙漏控制类型6另一个理论上的优点是对在厚度方向只有一个单元的梁可以在弹性弯曲问题中得到准确的解。要做到这一点,设置沙漏刚度参数为1.0。同样,对弹性材料方形截面

杆的扭曲问题,当沙漏系数设为1.0时可以用很少的单元来解。然而,对于非线性材料,用粗糙的网格得到好的结果是不可能的,因为应力场不是像沙漏类型6假设的那样线性变化的。在梁厚度方向上如果没有更多积分点的话,没有办法捕获应力场的非线性状态。

对于选择沙漏控制,下面几个问题要考虑。对于单元有大的长细比或者明显歪斜(不管是初始还是变形过程中),推荐采用类型6的沙漏控制。类型6的沙漏控制通常对软的材料更好,像泡沫或蜂窝材料在计算中会有非常明显的变形。

在材料不是特别软或者单元有合理的形状且网格不是太粗糙时,类型4,5和6沙漏控制似乎都能得到同样的结果。这种情况推荐用类型4的沙漏控制,因为它比其它的更快

A3:总能量=内能+动能+滑移界面能

能量之间是可以相互转化的,但是对于动力学问题,总能量一般是不太变的。也就是能量守恒原理。沙漏模式也就零能模式,他在理论上是一种存在的一种变形模式,但是在实际模型中是不可能存上的。零能模式就是指有变形,但是不消耗能量。显然是一种伪变形模式,若不加以控制,计算模型会变得不稳定,并且计算出来的结果也是没有多大意义的。要加抵制这种变形模式就得相应的消耗一定的能量,也就是沙漏能,如果这个比值太多,就说明模型和实际的变形有很大的差别,当然是不正确的。这也是缩减积分所付出的代价。用全积分单元可以解决这个问题,但是效率不高,有可能导致体积锁死,过刚的一些问题。

沙漏要控制的,沙漏能一般不大于总能量的10%。如果大于这个值,说明你的计算结果不可靠

A4:

>用全积分单元可以很大程度上减少沙漏。全积分在计算动力问题的时候还是有很多的缺点的,所以一般是选用单点积分的方式,因为此而引起的沙漏问题,dyna提供了多种算法可以减少到内能的5%以下,

)控制沙漏:首先:您的模型如果是很多PART组成的装配体,那么您需要找出沙漏能最大的PART!
然后:才能进行一些适当的控制!第一:还得从载荷谈起,避免集中载荷;
第二:从网格谈起,尽量做到网格协调;第三:从沙漏控制谈起,采用不同的控制方法;第四:从单元算法谈起,不行就将一个PART化分为多个PART,除了单元算法不同以外,其他相同,采用全积分!

>有限元方法一般以节点的位移作为基本变量,单元内各点的位移以及应变均采用形函数对各节点的位移进行插值计算而得,应力根据本构方程由应变计算得到,然后就可以计算单元的内能了。如果采用单点积分(积分点在等参元中心),在某些情况下节点位移不为零(即单元有形变),但插值计算得到的应变却为零(譬如一个正方形单元变形为一个等腰梯形,节点位移相等但符号相反,各形函数相同,所以插值结果为0),这样内能计算出来为零(单元没变形!)。显然,麻烦来了。所以必须避免这种情况的出现。判别出现0能模式的方法最简单的是察看单元变形情况,如果单元变成交替出现的梯形形状(两的在一起有点像沙漏,windows里面那个动画光标),就得小心了。另外就是察看hourglass energy,最好不要超过总能量的5%.

)对PART进行沙漏控制,使用use *hourglass card 和*PART card。感觉与*CONTROL_HOURGLASS card的功能相同,前者控制具体part,后者控制整个模型

)书上说,通过使用好的模型方式可以减少沙漏的产生,如网格的细化、避免施加单点载荷、在易产生沙漏模式的部件中分散一些全积分的“种子”单元,从而减少沙漏。我的理解是在那些地方放一些全积分的单元。其他的都用单点积分单元。我的理解是增加积分点

关于沙漏问题,建议看看abaqus的帮助文档,感觉讲的非常好,由浅入深,把深奥的东西讲的很容易理解。

沙漏的产生是一种数值问题,单元自身存在的一种数值问题,举个例子,对于单积分点线性

单元,单元受力变形没有产生应变能--也叫0能量模式,在这种情况下,单元没有刚度,所以不能抵抗变形,不合理,所以必须避免这种情况的出现,需要加以控制,既然没有刚度,就要施加虚拟的刚度以限制沙漏模式的扩展---人为加的沙漏刚度就是这么来的。

关于沙漏现象的判别,也就是出现0能模式的方法最简单的是察看单元变形情况,就像刚才所说的单点积分单元,如果如果单元变成交替出现的梯形形状,如果多个这样的单元叠加起来,是不是象我们windows中的沙漏图标呢?

)畸变:应该可以用自适应网格划分,要注意的是:*CONTROL_ADAPTIVE 和*PART中的相应的设置

)164单元不能自动分裂单元。

大变形时确实存在网格畸形的问题,一般可以如下解决:

1、当畸形单元少,位置不重要时,删除畸形单元,继续计算;

2、适当调整参数,减少畸形的出现,或者使畸形单元破坏(ADD_EROSION)。

3、使用ALE。

版主所说的第一种解决办法,是通过重启动来实现的么?、使用ALE。

23)今天突然注意到dyna关键字中的*section_shell_ale中的第八项setype中有3个选项,1-lagrange;2-euler,3-ale,而在*control_ale中的第一项dct有4项,1-lagrange;2-euler,3-ale,4-ale ambient。

请高手指教:这两个关键字中的选项是不是要对应,那一个优先级更高?还有,如果都选1,就是lagrange单元,那还定义ale干什么?我一直困惑,希望给出详细的解释,谢谢。

根据经验判断,*section_shell_ale的定义应该更高一些,因为在dyna中,普通的关键字总是小于特定part的关键字定义的。

在dyna中,默认Lagrange单元、结构动力学分析、显示。因此在设置ALE(*control_ale)、结构热力学分析(*CONTROL_SOLUTION)、隐式(*CONTROL_IMPLICIT_GENERAL)的时候,都会发现系统默认的都是前者的现象,这是DYNA的风格,也是为了避免出现意外。

)完全重启动是一个全新的分析,只不过需要考虑前面分析的相关的part的变形和应力情况,这个传递需要由关键字*STRESS_INITIALIZATION_OPTION来实现。

在dos命令下输入:

LS-DYNA I=restartinput.k R=D3DUMPnn

与小型重启动不同的是restartinput.k文件种具有完整的关键字输入,节点、单元、增加的PART等,对于需要初始化的part,在该输入文件种的节点、单元数及排列与拓扑关系都应该与上次求解的输入文件中的一样,但part号可以不同。《动力显示算法指南》

我刚才看了一下dyna的范例手册,也是用part来定义,简单方便。我是用hypermesh来作为前处理的,很方便。具体和大家说一下,在hypermesh中BCs->entity sets-〉选择comps,然后输入要定义的set的名称,选择要包括的component,最后再选择create就行了。hypermesh作为dyna的前处理非常好,推荐使用!

Q1:我以前做过一个类似轧钢的问题,使用的单位制为国际单位制,当采用实际的密度(7800kg/m3)时,网格畸变得特别厉害,和你所说的沙漏变形有点象。可是无意间将物质的密度修改大(7.8e7)以后,网格就没有畸变那么厉害了,并且计算速度大幅度提高。不知这里面有什么说道,请明白人给指点一下,谢谢!

Q2:我做了一个爆炸分析的流固耦合,但是流体和固体没作用上?

流固耦合关键字里面有一个mcoup选项,你选的是1,表示只与密度最大的多物质材料耦合,这样的话就只和炸药耦合了,空气对他的作用就没有了

六、能量平衡、沙漏及结果评估

1.能量

ALLIE Internal energy, ALLIE = ALLSE + ALLPD + ALLCD + ALLAE. 内能增量,简称内能

ALLKE Kinetic energy, 动能

ALLVD Viscous dissipated energy, 粘性耗散能

ALLFD Frictional dissipated energy, 摩擦耗散能

ALLCD Energy dissipated by viscoelasticity, 粘弹性耗散能

ALLWK Work of the external forces, 外力功

ALLPK Work done by contact penalties,

ALLCK Work done by constraint penalties,

ALLMK Work done by propelling added mass (due to mass scaling),

ALLEE electrostatic energy

ALLSD Total static dissipation energy (due to stabilization)

ALLDMD Damage dissipation energy

ALLCD Creep dissipation energy

ALLSE Elastic strain energy, 弹性应变能(可恢复)

ALLPD Inelastic dissipated energy, plastic dissipation 非弹性耗散能,塑性能。

ALLAE Artificial strain energy, 伪应变能(也称沙漏能)

ETOTAL Energy balance: 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。

2 Abq中凡是ALL打头的都是对整体(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。

ALLPK Work done by contact penalties,

ALLCK Work done by constraint penalties,

ALLMK Work done by propelling added mass (due to mass scaling),

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=ALLKE+ALLIE+ALLVD+ALLSD+ALLKL+ALLFD+ALLJD–ALLWK =常量(constant)。

由于数值上的原因,这个ETOTAL并非恒为常数。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. 对于能量损失小、无系统外力作用的动态问题,ETOTAL则基本保持为一个常数(比如弹性正碰分析)。少数情况下,存在外力做功,ETOTAL随着外力做功而变化。

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:“The sum of these energy components is , which sh ould be constant. In the numerical model is only approximately constant, generally with an error of less than 1%”

详见Doc文件:Getting Started with Abaqus: Interactive Edition-------9. Nonlinear Explicit Dynamics------------------------------9.6 Energy balance

Getting Started with Abaqus: Interactive Edition------13. Quasi-Static Analysis with Abaqus/Explicit-----------13.4 Energy balance

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:As a general rule the kinetic energy of the deforming material should not exceed a small fraction (typically 5% to 10%) of its internal energy throughout most of the process。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,这个又有什么要求呢?看Manual:ALLIE, is a summation of all internal energy quantities. The artificial strain energy is approximately 2% of the total internal energy, indicating that hourglassing is not a problem。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

如果发现ALLKE/ALLIE比值太大,该如何更改模型呢?一般就是加大加载时间,以使模型更接近静态;用了质量放大系数的话,这个也可能有影响的,可以减小质量放大系数看看。

动态分析,尤其注意输出相应能量,以考核结果是否精确。以下摘录Manual里面一段供大家参考:

Energy output is particularly important in checking the accuracy of the solution in an explicit dynamic analysis. In general, the total energy (ETOTAL) should be a constant or close to a constant; the “artificial” energies, such as the artificial strain energy (ALLA E), the damping dissipation (ALLVD), and the mass scaling work (ALLMW) should be negligible compared to “real” energies such as the strain energy (ALLSE) and the kinetic energy (ALLKE).

In a quasi-static analysis the value of the kinetic energy (ALLKE) should not exceed a small fraction of the value of the strain energy (ALLIE).

It is a good practice to output the constraint penalty work (ALLCW) and the contact penalty work (ALLPW) in analyses involving constraints (such as ties and fasteners) and contact. The value of these energies should be close to zero.

来自.edu.au:2080/v6.10/books/usb/default.htm?startat=pt03ch06s03at08.html

4 质量放大

为加快运算速度,常常采用质量放大,详见大米斑竹的强帖:关于explicit质量放大的一点小心得。对于这类模型也需要考察结果中的ALLAE/ALLSEA和ALLKE/ALLSE,而且这两个比值应该比较小才适宜。这和1楼所述区别不大。从ALLKE/ALLSE这个比值来看,宜尽量使用局部质量放大(就是那些稳定时间增量比较小的那些单元);质量放大系数也不宜太大。在一般非成型的动态分析分析中,mass change percentage不宜超过5%;准静态分析的mass scale factor可以大一些,几十甚至几百都可以尝试下。

5沙漏hourglass

1)什么是沙漏?---------沙漏(hourglass)模式是发生在减缩积分(线性减缩积分的四边形、六面体单元)体、壳和厚壳单元上的一种非物理的零能变形模式,产生零应变和应力。

2)如何判定沙漏?------判别沙漏最简单的方法是察看单元变形情况,(a)肉眼观察:如果如果单元变成交替出现的梯形形状,一般是沙漏;应力应变明显异常;单元变形异常等(b)定量分析:查看ALLAE/ALLIE的比值以及Etotal来判断。Doc文件---Getting Started with Abaqus: Keywords Edition---10.5.7 Postprocessing有句话:

Such a variable is the total internal energy, ALLIE, which is a summation of all internal energy

quantities. The artificial strain energy is approximately 2% of the total internal energy, indicating that hourglassing is not a problem。注意manual里面的标准(2%)都比较严,一般工程问题都可以放宽到5%,甚至5%-10%。

用的比较多的就是1)查看单元是否出现交替梯形2)ALLAE/ALLIE

3)如何避免沙漏?

a)三角形壳和四面体单元没有沙漏模式,但缺点是在许多应用中被认为过于刚硬

b)采用完全积分

c)细化网格

d)用光滑分析步的幅值曲线加载,amplitude采用smooth模式。

e)减缓加载速度

f)避免单点加载。事实上,点载荷在实际中是不存在的,加载的面积总是或大或小的存在的,只是有时候面积特别小才被抽象为点载荷而已。点载荷最好改为等效的压力载荷。

经验表明:点载荷更易激起沙漏模式,也容易导致单元扭曲、不收敛以及应力奇异。

4)定量评判:ALLAE/ALLIE<5%-10%.

5)如何控制沙漏?-------除了3)中所述几点以外,可以在前处理中添加沙漏控制措施。也可以采用添加inp的方式:

*SOLID SECTION, CONTROLS=name, ELSET=elset

*SECTION CONTROLS, NAME=name, HOURGLASS=ENHANCED

如果采用STIFFNESS沙漏控制,

*SECTION CONTROLS, NAME=name, HOURGLASS=STIFFNESS

建议看一下*SECTION CONTROLS的用法

Mesh模块----element type---hourglass---enhance

ALLAE就是伪应变能,常常也称沙漏能。其实ALLAE是数学运算所假想出的一个量,在客观实际中是不存在的,而动能、内能等量客观存在。

以下链接可以继续讨论:

explicit计算时,ALLIE出现突变:

瞬态问题如何考察沙漏现象:

6 Stablization

隐式(Implicit)计算,有时候为了克服收敛问题,在step中添加Automatic stabilization (这个默认的不打开的,需要自己设置)。其计算结构的有效性评估在Robert_Su斑竹的强帖中已经展出:[18.精华汇总]ABAQUS standard中stabilization參數的使用心得如果是第一次用stabilization,建议先看此贴。结果必须查看ALLSD/ALLIE的比值,Manual也没有明确指出这个比值为多少此案合适,Robert_Su斑竹的经验是ALLSD/ALLIE 的比值的上限为5%-10%是可以接受的。详见以上链接。

7 摩擦耗散能,断裂能,UEL中的能量问题,切削、

旋压、锻压等分析中的能量问题

开头已经说,此贴仅为抛砖引玉。这些我没有涉及,期待有经验的高手补充,也可补充以上没有提到的部分了。

补充一个来自某个基础理论扎实、工程经验丰富的土木人士的新浪博文

(资料来源.cn/s/blog_642b4b710100ilfb.html)

[ABAQUS] 能量平衡

ABAQUS中的能量名目非常丰富,有内能、动能、应变能、外部力做的功、阻尼耗能、塑性耗能、损伤耗能、时间相关量耗能、周边媒介耗能。。。这些能之间的关系如何,是如何保持能量守恒?

1.能量守恒依然遵守的是热力学第一定律。

2.各关系如下:

Eu+Ek+Ef-Ew-Eqb=constant

式中:

Eu为内能;Ek为动能;Ef:摩擦耗能;

Ew:外部荷载作功;Eqb为周边媒介阻尼耗能;

3. Ew=E_面力+E_体力

Eu=Ei+Ev=Es+Ep+Ec+Ev;

Ev为阻尼耗能,包括粘滞阻尼,材料阻尼。

Ei为剩下的内能,包括弹性应变能Es,塑性能Ep以及时间相关量耗能Ec(例如蠕变等)

Es=Ee+Ed;弹性应变能又包含了损伤耗能Ed和可恢复

能Ee。

4. 常规工程能量耗能分布:

一是弹性应变能和动能;二是塑性耗能;三是阻尼耗能;

能量平衡、沙漏及结果评估

能量平衡、沙漏及结果评估 By simwe zsq-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 ALLIE Internal energy, ALLIE = ALLSE + ALLPD + ALLCD + ALLAE. 内能增量,简称内能ALLKE Kinetic energy, 动能 ALLVD Viscous dissipated energy, 粘性耗散能 ALLFD Frictional dissipated energy, 摩擦耗散能 ALLCD Energy dissipated by viscoelasticity, 粘弹性耗散能 ALLWK Work of the external forces, 外力功 ALLPK Work done by contact penalties, ALLCK Work done by constraint penalties, ALLMK Work done by propelling added mass (due to mass scaling), ALLEE electrostatic energy ALLSD Total static dissipation energy (due to stabilization) ALLDMD Damage dissipation energy ALLCD Creep dissipation energy ALLSE Elastic strain energy, 弹性应变能(可恢 复) ALLPD Inelastic dissipated energy, plastic dissipation 非弹性耗散能,塑性能。 ALLAE Artificial strain energy, 伪应变能(也称沙漏能) ETOTAL Energy balance: 能量平衡(有翻译为

Abaqus能量问题

Abaqus有限元教程——能量平衡 能量输出经常是ABAQUS/Explicit分析的一个重要部分。可以应用在各种能量分量之间的比较,帮助你评估一个分析是否得到了合理的响应。 9.6.1 能量平衡的表述 对于整体模型的能量平衡可以写出为 其中, E I为内能,E V为粘性耗散能,E FD是摩擦耗散能,E KE是动能,E W是外加载荷所做的功。这些能量分量的总和为,它必须是个常数。在数值模型中,只是近似的常数,一般有小于1%的误差。 内能 内能是能量的总和,它包括可恢复的弹性应变能E E;非弹性过程的能量耗散(例如塑性)E P;粘弹性或者蠕变过程的能量耗散E CD;和伪应变能E A: 伪应变能包括了储存在沙漏阻力以及在壳和梁单元的横向剪切中的能量。出现大量的伪应变能则表明必须对网格进行细划或对网格进行其它的修改。 伪应变能ALLSE<5%,说明沙漏可以控制的 单元伪应变能密度可以查看每个单元的伪应变能情况,比较直观. 粘性能 粘性能是由阻尼机制引起的能量耗散,包括体粘性阻尼和材料阻尼。作为一个在整体能量平衡中的基本变量,粘性能不是指在粘弹性或非弹性过程中耗散的那部分能量。 施加力的外力功 外力功是向前连续地积分,完全由节点力(力矩)和位移(转角)定义的功。指定的边界条件也对外力功作出贡献。 9.6.2 能量平衡的输出

9.7 小结 ABAQUS/Explicit应用中心差分方法对时间进行动力学显式积分。

?显式方法需要许多小的时间增量。因为不必同时求解联立方程,每个增量计算成本很低。 ?随着模型尺寸的增加,显式方法比隐式方法能够节省大量的计算成本。?稳定极限是能够用来前推动力学状态并仍保持精度的最大时间增量。?在整个分析过程中,ABAQUS/Explicit自动地控制时间增量值以保持稳定性。 ?随着材料刚度增加,稳定极限降低;随着材料密度的增加,稳定极限提高。 ?对于单一材料的网格,稳定极限是大致与最小单元的尺寸成比例。?一般地,ABAQUS/Explicit应用质量比例阻尼来减弱低阶频率振荡,并应用刚度比例阻尼来减弱高阶频率振荡。

能量平衡、沙漏及结果评估

一、【子程序】vumat有沙漏问题么? 沙漏问题和VUMAT无关,跟你选择的单元有关系,如果你采用减缩积分单元,则会存在沙漏。 有限元的一个核心就是单元模型,其思想是采用单元近似连续体,单元内采用形函数进行插值。采用全积分的话,可以精确地积出刚度矩阵,但是采用全积分会导致有限元过刚,例如体积锁死和剪切锁死等,因此很多力学及提出了各种各样的单元模型来解决这些问题。现在用的较多的低阶单元就是一点积分,一点积分的单元由于积分点过少而存在零能模式(沙漏),即在某些变形模式下会出现零应变,这个可以从形函数的公式中推导出来。所以,沙漏模式是否存在取决你选用的单元,但是你采用ABAQUS的默认设置基本上就可以解决这个问题。 不知道我有没有说清楚 二、【基础理论】【概念】剪切锁死、体积锁死、沙漏、零能模式 1.剪切锁死(shear locking) 简单地说就是在理论上没有剪切变形的单元中发生了剪切变形。该剪切变形也常称伴生剪切(parasitic shear)。 发生的条件:1.一阶、全积分单元;2.受纯弯状态; 产生的结果:使得弯曲变形偏小,即弯曲刚度太刚。 解决方法:1.采用减缩积分;2.细化网格;3.非协调单元;4.假定剪切应变法; 2.体积锁死(volumetric locking) 简单地说就是应该有单元的体积变化的时候体积却没发生变化。该原因是受到了伪围压应力(Spurious pressure stresses )。 发生的条件:1.全积分单元;2.材性几乎不可压缩; 二阶单元:对于弹塑性材料(塑性部分几乎属于不可压缩),二阶全积分四边形和六面体单元在塑性应变和弹性应变在一个数量级时会发生体积锁死。二次减缩积分单元发生大应变时体积锁死也伴随出现。 但值得注意的是,一阶全积分单元当采用选择性减缩积分(selectively reduced integration)时可以避免出现体积锁死。 产生的结果:使得体积不变,即体积模量太大,刚度太刚。 解决方法:1.将大应变区域网格细化;2.mixed formulation法; 检查方法:输出积分点的围压应力,分析围压应力是否在相邻积分点存在突变,是否显棋格式分布,是的话就说明出现体积锁死。 3.沙漏(hourglassing)

沙漏的实质及其控制

沙漏的实质 总能量=内能+动能+滑移界面能 能量之间是可以相互转化的,但是对于动力学问题,总能量一般是不太变的。也就是能量守恒原理。沙漏模式也就零能模式,他在理论上是一种存在的一种变形模式,但是在实际模型中是不可能存在的。零能模式就是指有变形,但是不消耗能量。显然是一种伪变形模式,若不加以控制,计算模型会变得不稳定,并且计算出来的结果也是没有多大意义的。要加抵制这种变形模式就得相应的消耗一定的能量,也就是沙漏能,如果这个比值太大(一般在5%-10%之间),就说明模型和实际的变形有很大的差别,当然是不正确的。这也是缩减积分所付出的代价。用全积分单元可以解决这个问题,但是效率不高,有可能导致体积锁死、过刚等一些问题。 有限元方法一般以节点的位移作为基本变量,单元内各点的位移以及应变均采用形函数对各节点的位移进行插值计算而得,应力根据本构方程由应变计算得到,然后就可以计算单元的内能了。如果采用单点积分(积分点在等参元中心),在某些情况下节点位移不为零(即单元有形变),但插值计算得到的应变却为零(譬如一个正方形单元变形为一个等腰梯形,节点位移相等但符号相反,各形函数相同,所以插值结果为0),这样内能计算出来为零(单元没变形!)。显然,麻烦来了。所以必须避免这种情况的出现。 沙漏的产生是一种数值问题,单元自身存在的一种数值问题,举个例子,对于单积分点线性单元,单元受力变形没有产生应变能--也叫0能量模式,在这种情况下,单元没有刚度,所以不能抵抗变形,不合理,所以必须避免这种情况的出现,需要加以控制,既然没有刚度,就要施加虚拟的刚度以限制沙漏模式的扩展---人为加的沙漏刚度就是这么来的。 关于沙漏现象的判别,也就是出现0能量模式的现象最简单的是察看单元变形情况,就像刚才所说的单点积分单元,如果单元变成交替出现的梯形形状,如果多个这样的单元叠加起来,就像是我们windows中的沙漏图标一样,由此可判断沙漏是否产生。 现在有很多控制沙漏的专门程序,如控制基于单元边界的相对转动。但这些方法不能保持完备性。我主要讲一下物理的稳定性,在假设应变方法的基础上,建立沙漏稳定性的过程。在这些过程中,稳定性参数基于材料的性能。这类稳定性也称为物理沙漏控制。对于不可压缩材料,即使当稳定性参数是一阶的时候,这些稳定性方法也将没有自锁。在建立物理沙漏控制中,必须做出两个假设:1.在单元内旋转是常数。2.在单元内材料响应是均匀的。 控制沙漏:首先,您的模型如果是很多PART组成的装配体,那么您需要找出沙漏能最大的PART。然后,才能进行一些适当的控制。 第一:从载荷入手,避免集中载荷; 第二:从网格入手,尽量做到网格协调; 第三:从沙漏控制入手,采用不同的控制方法; 第四:从单元算法入手,不行就将一个PART化分为多个PART,除了单元算法不同以外,其他相同。 沙漏及其控制 沙漏(hourglass)模式是一种非物理的零能模式,产生零应变和应力。沙漏模式仅发生在减缩积分(单积分点)体、壳和厚壳单元上。LS-DYNA里面有多种算法用于抑制沙漏模式。缺省的算法(type 1)通常不是最有效的算法,但却是最经济的。 一种完全消除沙漏的方法是转换到全积分或者选择减缩积分(S/R)方程的单元。但这种方法是一种下策。因为:第一,类型2体单元比缺省的单点积分体单元计算量大; 其二,在大变形应用时更不稳定(更容易出现负体积);其三,类型2体单元当单元形状比较差时在一些应用中会趋向于剪切锁死(shear-lock),因而表现得过于刚硬。三角形壳和四面体单元没有沙漏模式,但缺点是在许多应用中被认为过于刚硬。

操作规程能量平衡表

操作规程能量平衡表 一、引言 能量平衡表是一种用于记录能量的输入和输出情况的工具。通过对能量平衡表的操作规程,可以实现对能量的有效管理和控制,确保能量的平衡和有效利用。本文将详细介绍操作规程能量平衡表的相关内容。 二、能量平衡表的定义 能量平衡表是一种记录能量输入和输出情况的表格,通常包括能源来源、能源消耗和能源转化等方面的内容。能量平衡表的编制和填写是为了对能量的使用和利用进行监控和分析,以实现能量的平衡和节约。 三、能量平衡表的操作规程 1.确定能量平衡表的范围和周期:在编制能量平衡表之前,需要确定能量平衡表的范围和周期。范围包括能源来源和能源消耗的范围,周期则是指能量平衡表的填写周期,可以是天、月或年等。 2.收集能源数据:收集能源数据是编制能量平衡表的基础。需要收集能源来源的数据,包括能源的种类、数量和来源等信息;同时还需要收集能源消耗的数据,包括能源的使用情况、消耗量和消耗方式等。 3.填写能量平衡表:根据收集到的能源数据,按照能量平衡表的格

式和要求进行填写。能量平衡表通常包括能源来源、能源消耗和能源转化等方面的内容,需要将数据准确地填写到相应的表格中。4.分析能量平衡表:填写完能量平衡表后,需要对表格中的数据进行分析。可以通过比较能源来源和能源消耗的数据,评估能量的平衡情况;同时也可以通过对能源转化的数据进行分析,找出能源利用的问题和改进措施。 5.制定能量管理措施:根据能量平衡表的分析结果,制定相应的能量管理措施。可以通过调整能源的使用方式和能量转化的方式,实现能量的平衡和节约。 6.监控能量平衡表:能量平衡表的编制和填写是一个持续的过程,需要进行定期的监控和更新。可以通过定期对能量平衡表的填写和分析,监控能量的使用情况和改进效果,及时调整能量管理措施。 7.提高能源利用效率:能量平衡表的编制和操作旨在提高能源利用效率,减少能源的浪费。可以通过优化能源使用的方式和流程,提高能源的利用效率,实现能量平衡和节约。 四、能量平衡表的应用 能量平衡表在能源管理和节能减排方面具有重要的应用价值。它可以帮助企业和机构全面了解能源的使用情况,找出能源的浪费和瓶颈,制定相应的管理措施和改进方案。同时,能量平衡表的编制和操作也是一种能源管理的手段和工具,可以促进能源管理的规范化

能量平衡模型

能量平衡模型 能量平衡模型是一种描述能量转换和交换的理论模型,用于计算系统内能量的输入、输出和储存,并通过能量平衡方程来分析系统的能量变化。 能量平衡模型的基本原理是根据能量守恒定律,即能量不能被创造或销毁,只能从一种形式转换为另一种形式。根据这个原理,能量平衡模型将系统中的能量转换和交换分为三个基本过程:输入、输出和储存。 能量平衡模型考虑系统的能量输入。能量可以以不同形式进入系统,例如热能、光能、电能等。输入能量的大小取决于能量来源的强度和系统的接收能力。例如,在太阳能热水器中,太阳光的热能被转换为热水的能量输入。 能量平衡模型考虑系统的能量输出。能量可以以不同形式从系统中输出,例如热能、机械能、辐射能等。输出能量的大小取决于系统的能量转换效率和能量利用率。例如,在发电厂中,燃料的化学能被转换为电能的能量输出。 能量平衡模型考虑系统的能量储存。能量可以以不同形式在系统内部储存,例如热能、化学能、势能等。储存能量的大小取决于系统的能量转换效率和能量储存容量。例如,在蓄电池中,电能可以被

储存起来,以备后续使用。 通过能量平衡方程,能量平衡模型可以计算系统的能量变化。能量平衡方程基于能量守恒定律,表达了系统内能量的输入、输出和储存之间的平衡关系。能量平衡方程可以用数学形式表示,以便进行计算和分析。 能量平衡模型在工程和科学领域中有广泛的应用。例如,在能源系统分析中,能量平衡模型可以用于评估能源供需平衡和能源利用效率。在环境影响评估中,能量平衡模型可以用于分析能源消耗和碳排放等环境问题。在工业过程优化中,能量平衡模型可以用于优化能源利用和降低能源消耗。 能量平衡模型是一种描述能量转换和交换的理论模型,通过能量平衡方程来分析系统的能量变化。能量平衡模型在工程和科学领域中有广泛的应用,对于评估能源利用效率和环境影响等问题具有重要意义。

能量平衡分析报告

能量平衡分析报告 1. 引言 能源是现代社会发展和经济增长的关键要素之一。能量平衡分析是评估能源系 统的可持续性和效率的重要工具。本报告旨在通过能量平衡分析,对某能源系统进行综合评估并提出改进建议。 2. 背景 能量平衡分析是一种定量评估能源输入和输出的方法。它考虑能源的各个环节,包括能源的生产、转换、传输、利用等过程。通过分析能量的来源、转化效率、能源供需关系等因素,能够揭示能源系统的薄弱环节和优化潜力。 3. 方法 能量平衡分析主要依赖于能源统计数据和能源流量分析。通过收集能源供应和 能源消费的数据,计算能源输入和输出的总量以及各个环节的能量转化效率。同时,还需要考虑各种能源的单位能值和能量损失等因素。 4. 数据收集和处理 针对本次分析,我们收集了以下数据:能源供应情况、能源消费情况、能源转 化过程中的损失等。通过对这些数据的处理,我们计算了能源输入和输出的总量,并分析了能源转化的效率和能源供需关系。 5. 能量平衡分析结果 基于收集的数据和计算结果,我们得出了以下能量平衡分析结果: 5.1 能源供应情况 根据数据显示,能源供应主要依赖于化石燃料和可再生能源。化石燃料占据了 能源供应的大部分比例,其中石油和煤炭是主要的能源来源。可再生能源在能源供应中的比例较小,但呈逐年增长的趋势。 5.2 能源消费情况 能源消费主要集中在工业部门、交通运输和居民用电等领域。其中工业部门是 最大的能源消费领域,占据了总能源消费的一半以上。交通运输领域的能源消费也较大,而居民用电的能源消费相对较小。

5.3 能源转化效率 通过能源转化过程中的能量损失计算,我们发现能源转化的效率存在改进空间。特别是在煤炭和石油的燃烧过程中,能量损失较大。对于可再生能源的转化效率也需要进一步提高。 5.4 能源供需关系 根据能源消费和能源供应的对比分析,我们发现能源供需关系较为紧张。尤其 是在化石燃料的供应方面存在亏缺现象。因此,需要采取措施增加能源供应,同时减少能源消费的浪费。 6. 改进建议 基于能量平衡分析的结果,我们提出以下改进建议: 6.1 提高能源转化效率 通过改进煤炭和石油的燃烧技术,减少能量损失,提高能源转化效率。同时, 加大可再生能源的开发和利用力度,提高可再生能源的转化效率。 6.2 促进能源节约和能效提升 在工业、交通和居民用电等领域,加强能源节约和能效提升的措施。鼓励采用 节能技术、提高能源利用效率,减少浪费。 6.3 多元化能源供应 减少对化石燃料的依赖,加大可再生能源的开发和利用。同时,推动能源的多 元化供应,降低对单一能源的依赖,增加能源供应的稳定性。 7. 结论 能量平衡分析是评估能源系统可持续性和效率的重要工具。通过本次能量平衡 分析,我们发现能源供需关系紧张,能源转化效率有待提高。建议采取措施提高能源转化效率、促进能源节约和能效提升,同时多元化能源供应。这些改进建议将有助于提高能源系统的可持续性和效率。 以上是基于能量平衡分析的报告,对某能源系统进行了综合评估并提出了改进 建议。希望这些分析结果和建议能为能源管理和决策提供参考。

沙漏效应及其在物理学中的应用

沙漏效应及其在物理学中的应用沙漏是一种特殊的器具,它可以把物质从一个部分运输到另一个部分。这个过程称为沙漏效应,也就是理解为流动现象。沙漏效应是一个普适的现象,广泛应用于物理学、化学、生物、工程等各个领域。本文将讨论沙漏效应在物理学中的应用。 一、物理学中的沙漏效应 在物理学中,沙漏效应主要指气体和流体的流动现象。它的表现形式有多种,如流量、液面高度、模型的尺寸等。在自由落体条件下,沙漏中的流体流动是恒定的。而在地球表面的测量中,由于大气压力的变化和地球自转的影响,沙漏效应的结果显著不同。 沙漏效应在物理学中的应用非常广泛。对于气体流动,沙漏效应在流量计和燃烧器等领域中都有重要的应用。例如,气体流量计可以用于测量家用气体、液化石油气等的流量,从而实现计量和计费。而在工业生产中,燃烧器可以将燃料和氧气以合适的比例混合燃烧,用于发电、加热、热处理等方面。

二、沙漏效应在流体力学中的应用 沙漏效应在流体力学中有着重要的应用。在一些领域,如水文学和地下水研究中,沙漏效应可以用于建立流量预测模型。在这个模型中,流量的大小和流速可以通过平衡物质的进出来进行计算。 此外,沙漏效应也可以用于河流和湖泊的模拟。通过建立一个沙漏式设备,可以模拟河流和湖泊的流动情况,计算它们的流量和流速,并预测一些特殊环境下的水动力学特性,如洪水预测和水力发电等。 三、沙漏效应在热传递中的应用 沙漏效应不仅可以应用于气体和液体的流动,还可以应用于热传递的过程中。比如在自然对流的情况下,流体中的热传递和沙漏式中的物质传输相似,可以利用沙漏效应进行热传递方面的研究。此外,热传递和流动通过多孔介质的模拟,也可以借助沙漏效应来实现。

ecopath──一种生态系统能量平衡评估模式

ecopath──一种生态系统能量平衡评估模式 全文共四篇示例,供读者参考 第一篇示例: 生态系统是地球上生物种群和它们所处的环境的整体。生态系统 中的各个组成部分之间存在着复杂的相互关系,通过这些关系,能量 和物质在生态系统内不断循环流动。生态系统能量平衡评估模式(Ecopath)是一种用于评估生态系统结构和功能的模型。本文将介绍Ecopath的原理、应用以及未来发展方向。 在Ecopath模型中,每个节点代表一种生物种群,节点之间的连 接代表食物链。节点之间的链接权重表示食物链中能量的流动方向和 转化效率。通过这些链接权重,Ecopath可以计算生态系统中各种生 物种群之间的能量转化效率、食物链长度以及能量流动路径等重要参数。通过对这些参数的分析,我们可以评估生态系统中不同生物种群 之间的相互关系,了解生态系统的结构和功能。 Ecopath模型在许多生态学研究领域中有着广泛的应用。它可以 用于评估渔业资源的可持续利用性,分析环境变化对生态系统的影响,揭示生物物种之间的相互作用关系等。在海洋生态学领域,Ecopath 模型被广泛用于评估渔业资源的利用状况和管理策略的制定。通过对 不同生物种群之间的关系进行分析,可以帮助决策者制定出更科学、 更有效的渔业管理政策,实现渔业资源的可持续利用。

Ecopath模型也可以用于研究生态系统的稳定性和脆弱性。通过 对生态系统中能量流动和转化的分析,可以揭示生物物种之间的相互 依赖关系,了解生态系统在外部干扰下的抵抗和恢复能力。这对于保 护环境、维护生态系统的稳定性具有重要意义。 尽管Ecopath模型在生态学研究中的应用已经取得了一定的成果,但仍然存在一些挑战和需要解决的问题。Ecopath模型需要大量的数 据支持才能建立完整的生态系统模型,而有些地区或者特定生态系统 的数据可能不完整或者不准确,这就限制了Ecopath模型的应用范围。随着环境变化的加剧和人类活动的影响,生态系统中的复杂性和不确 定性也在不断增加,这对Ecopath模型的应用提出了挑战。 为了进一步提高Ecopath模型的应用效果,我们可以采取以下几 点措施。我们应该不断完善和更新生态系统数据,提高数据的可靠性 和准确性。我们可以加强Ecopath模型与其他模型的集成应用,通过 整合不同模型的优势,实现更全面、更准确的生态系统评估。我们可 以不断优化Ecopath模型的理论基础和算法,提高模型的精度和稳定性,从而更好地适应不同生态系统的研究需求。 第二篇示例: Ecopath是一种生态系统能量平衡评估模式,它是一种用于分析 和评估海洋生态系统的工具。Ecopath模型基于能量平衡原理,可以 帮助研究人员了解海洋生态系统的结构、功能和动态,为生态系统管 理和保护提供科学依据。

能量的平衡任务详细流程

能量的平衡任务详细流程 第一步:计算基础代谢率(BMR) 基础代谢率是指人体在安静状态下维持正常生命活动所需的最低能量 消耗。计算BMR需要考虑年龄、性别、体重和身高等因素。通过使用 Harris-Benedict公式或Mifflin-St Jeor公式,可以计算出一个人的基 础代谢率。 第二步:确定日常活动量(TDEE) 在基础代谢率的基础上,需要考虑一个人的日常活动量,包括工作、 运动和平常的活动。根据个人的具体情况,可以选择TDEE乘以一个适当 的活动因数来获得一个人每天的总能量消耗。 第三步:设定目标能量摄入 根据个人的目标,可以确定每天所需的能量摄入量。如果要减重,一 般会将总能量消耗减去500卡路里,从而创造一个每周减重大约1磅的负 能量平衡。如果要增重,需要将总能量消耗增加500卡路里,以增加体重。 第四步:制定合理的饮食计划 根据目标能量摄入,制定一个合理的饮食计划。这个计划应该包含多 种营养素,包括碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素和矿物质。可以根据 个人的口味和膳食需求选择食物,保持饮食的平衡和多样性。 第五步:监控能量摄入 日常的饮食记录是监控能量摄入的有效方法之一、通过记录所摄入的 食物和饮料的类型和数量,可以了解自己每天摄入了多少能量。可以使用 手机应用程序或纸质日记来记录饮食情况,并与目标能量摄入进行比较。

第六步:增加身体活动 除了控制能量摄入外,身体活动也是调节能量平衡的关键。通过增加日常活动、进行有氧运动和力量训练,可以增加能量消耗并改善身体健康状况。建议每周进行至少150分钟的中等强度有氧运动和两次力量训练。 第七步:定期评估和调整计划 持续评估和调整饮食和运动计划是保持能量平衡的关键。可以定期重新计算基础代谢率和目标能量摄入,并根据需要进行调整。此外,监测体重变化和身体健康状况也是评估计划效果的重要指标。

火力发电能量平衡导则

火力发电能量平衡导则 一、发电厂概述 火力发电厂是一种通过燃烧燃料产生热能,并将其转化为电能的生产设施。火力发电厂主要由锅炉、汽轮机、发电机等主要设备组成。其工作原理是将燃料(如煤、油等)燃烧产生的热能通过锅炉转化为蒸汽,蒸汽再推动汽轮机转动,进而带动发电机发电。 二、能量输入与输出 火力发电厂的能量输入主要包括燃料输入、冷却水输入和电力输入。燃料输入包括煤炭、石油、天然气等;冷却水输入主要用于冷却设备;电力输入主要用于启动和维持设备的运行。火力发电厂的能量输出主要包括蒸汽输出、电力输出和废热排放。 三、能量转换过程 火力发电厂的能量转换过程主要包括三个阶段:燃烧过程、热能转换过程和电能转换过程。燃烧过程将燃料转化为热能;热能转换过程将热能转化为蒸汽;电能转换过程将蒸汽动能转化为电能。 四、能效评价方法 能效评价是评估火力发电厂能源利用效率的重要手段。能效评价方法包括热效率、热耗率、煤耗率等指标。这些指标可以反映火力发电厂在能量转换过程中的效率。 五、能源利用优化 为了提高能源利用效率,火力发电厂需要采取一系列的优化措施。这些措施包括:优化燃烧过程,提高燃烧效率;优化热能转换过程,提高热能利用率;优化设备运行,降低设备能耗。 六、运行维护管理 运行维护管理是保证火力发电厂正常运行的重要手段。运行维护管理包括日常巡检、定期维护、故障排除等。通过运行维护管理,可以保证设备的正常运行,提高设备的能源利用效率。 七、环境保护要求

火力发电厂在运行过程中会产生大量的废气、废水和固体废弃物,对环境造成污染。为了保护环境,火力发电厂需要采取一系列的环保措施,如安装环保设施、进行废水处理等。 八、事故预防与处理 火力发电厂在运行过程中可能会出现各种事故,如设备故障、火灾等。为了预防和处理这些事故,火力发电厂需要制定一系列的事故预案,包括事故预防措施、事故应急措施等。同时,还需要定期进行演练,提高员工的事故处理能力。 九、人员培训与管理 人员是火力发电厂运行管理的核心,人员的素质和能力直接影响到设备的能源利用效率。因此,火力发电厂需要对员工进行定期的培训和管理,提高员工的技能和素质。同时,还需要建立完善的人员管理制度,包括岗位责任制、绩效考核制等。 十、检测与记录 为了掌握设备的运行状况和能源利用情况,火力发电厂需要进行定期的检测和记录。检测内容包括设备的运行参数、能源消耗情况等;记录内容包括检测数据、运行记录等。通过对检测数据的分析,可以及时发现设备的问题并进行整改。同时,记录数据还可以用于评估设备的能源利用效率。 十一、能源平衡测试与报告 为了验证火力发电厂的能源平衡情况,需要进行定期的能源平衡测试。测试内容包括燃料消耗量、蒸汽输出量、电力输出量等指标的测量和比较。测试结果需要以报告的形式进行记录和归档,报告内容包括测试时间、测试方法、测试数据等。

能量的平衡与不平衡

能量的平衡与不平衡 能量是指物体或者系统所具有的做功和传递热量的能力。能量的平衡与不平衡是一个重要的物理概念,它在物理学、工程学以及生命科学等领域中具有重要的意义。本文将对能量平衡与不平衡进行探讨,分析其原因和应用。 一、能量的定义和类型 能量是物体或者系统所具有的做功和传递热量的能力。根据能量的性质和形式,能量可以分为多个类型,如机械能、化学能、热能、光能和电能等。这些能量类型在不同物理系统中起着重要的作用。 二、能量的平衡概念 能量的平衡是指物体或者系统所吸收的能量与释放的能量之间达到一种平衡状态。在这种平衡状态下,吸收的能量等于释放的能量,物体或者系统的能量总量保持不变。能量平衡是自然界和人工系统运行的基本原则之一。 三、能量平衡的原因 能量平衡的原因主要有两个方面:能量守恒和能量转化。能量守恒是指在一个封闭系统中,能量的总量保持不变。根据能量守恒定律,能量既不能被创造,也不能被消灭,只能在不同形式之间转化。能量转化是指能量由一种形式转化为另一种形式,如机械能转化为热能、化学能转化为电能等。

四、能量不平衡的原因 能量不平衡是指物体或者系统吸收的能量与释放的能量不相等,导 致能量总量发生变化。能量不平衡的主要原因有能量输入和输出不匹配、能量损耗和能量泄漏等。例如,太阳能电池板吸收太阳能转化为 电能时,如果电池板表面有污垢或者损坏,导致能量泄漏或者损耗, 就会导致能量不平衡。 五、能量平衡与不平衡的应用 能量平衡与不平衡的概念在多个领域具有广泛应用。在能源领域, 能量平衡是评估和控制能源供需平衡的重要手段。在生命科学中,能 量平衡是控制身体能量摄入和消耗的关键,对于健康和体重控制至关 重要。在工程学中,能量平衡是优化能量利用和减少能量浪费的基础。在环境保护和可持续发展领域,能量平衡是评估和监测生态系统能量 平衡状况的重要指标。 六、能量平衡与不平衡的调节 为了实现能量平衡和调节能量不平衡,人们采取了多种方法。在工 程学中,通过优化设计和改进设备,减少能量泄漏和损耗以及提高能 量利用效率来实现能量平衡。在生命科学中,通过合理饮食和锻炼, 调节能量摄入和消耗来实现能量平衡。在能源管理中,采用智能控制 和节能技术,实现能源供需平衡和优化能源利用。 七、结论

能源平衡测试方案

能源平衡测试方案 引言 能源平衡测试是评估和优化能源系统性能的重要工具。它可以帮助我们确定能源供需之间的差距,并提供改进能源效率的方法。本文档将介绍一个能源平衡测试方案,以确保能源系统的高效运行。 目标 我们的目标是开发一个能源平衡测试方案,旨在测量能源的输入和输出,并确定任何潜在的能源损失或浪费。通过这个方案,我们希望能够提供准确的能源平衡数据,并根据测试结果提供优化能源效率的建议。 测试方法 我们将采用以下测试方法来进行能源平衡测试: 1.能源耗用测试:测量能源系统中各个组件的实际能源消耗。这包括燃料消耗、电力消耗等。我们将使用合适的仪器和传感器来监测能源的实际使用情况。 2.能源生成测试:测量能源系统中各个组件的能源生成情况。这包括发电机的发电量、太阳能电池板的产生的太阳能电能量等。这些数据将帮助我们了解能源系统的产能。

3.能源转换测试:测量能源在系统内的转换。这包括能源由一种形式转换为另一种形式的过程。我们将监测能源由燃料转换为电能的过程,以及能源由电能转换为其他形式的过程等。 4.能源储存测试:测量能源系统中的能源储存情况。这包括电池储能系统的充放电情况以及燃料储存系统的容量和能源储存效率等。这些数据将帮助我们评估能源系统的储能能力。 测试步骤 以下是我们将采取的测试步骤: 1.准备测试设备:确保测试所需的仪器和传感器工作正常。校准这些设备,以确保测试数据的准确性。 2.收集能源使用数据:记录能源系统中各个组件的实际能源使用情况。这可以通过监测设备的能源消耗来实现。 3.收集能源生成数据:记录能源系统中各个组件的能源生成情况。这可以通过监测设备的能源产生量来实现。 4.记录能源转换情况:记录能源在系统内的转换情况。这可以通过监测设备在能源转换过程中的能量损失来实现。 5.评估能源储存情况:评估能源系统中的能源储存情况。这可以通过监测储能设备的充放电过程和能量损失来实现。

健康管理饮食的能量平衡

健康管理饮食的能量平衡 如今,随着人们对健康的关注度日益增加,健康管理饮食成为大众关注的焦点。作为健康管理的重要方面之一,能量平衡在人们的饮食中起着至关重要的作用。本文将介绍健康管理饮食的能量平衡的意义和方法,以帮助人们更好地管理自己的饮食习惯。 一、能量平衡的意义 能量平衡指的是摄入的能量与消耗的能量之间的平衡。在健康管理饮食中,保持良好的能量平衡对于人体的健康和体重控制起着至关重要的作用。能量不足会导致营养不良和身体机能下降,而能量过剩则可能引发肥胖等慢性疾病。 1. 保持合理的体重 能量平衡是维持合理体重的基础。当我们摄入的能量等于消耗的能量时,体重将保持稳定。如果我们想减肥,就需要在摄入的能量少于消耗的能量,从而形成能量的负平衡。相反,如果想增加体重,就需要摄入更多的能量,形成能量的正平衡。 2. 维持身体机能 能量是维持人体正常机能运转的基本要素。我们通过饮食摄入的能量供给身体各器官和组织进行工作,如呼吸、消化、运动等。只有保持能量的充足供应,身体机能才能得到良好运作,从而保持健康。 3. 预防慢性疾病

均衡的饮食有助于预防慢性疾病的发生。过高或过低的能量摄入都 可能引发慢性疾病,如心血管疾病、糖尿病、高血压等。通过保持能 量平衡,我们能够降低患上这些疾病的风险,保障健康的生活。 二、维持能量平衡的方法 要实现健康管理饮食的能量平衡,以下几个方法可以指导我们制定 合理的饮食计划。 1. 合理控制能量摄入 合理控制能量摄入是维持能量平衡的核心。我们可以通过以下几个 方面来实现: - 合理分配三大营养素:碳水化合物、脂肪和蛋白质是人体所需的 三大营养素。我们应该根据自己的身体状况和活动水平合理分配这三 大营养素的摄入比例。一般来说,碳水化合物应占总能量的50%~60%,脂肪应占总能量的25%~35%,蛋白质应占总能量的15%~20%。 - 控制食物摄入量:尽量控制每餐的食物摄入量,避免过度进食。 可以通过分餐、减少食物分量等方式来控制能量的摄入。 - 选择健康食物:选择低热量、高纤维的食物有助于控制能量摄入。例如,多吃水果、蔬菜、全谷物等,减少高糖、高脂肪食物的摄入。 2. 增加身体活动量

港口企业能量平衡导则-概述说明以及解释

港口企业能量平衡导则-概述说明以及解释 1.引言 1.1 概述 概述: 港口作为国家经济发展的重要支撑节点,其运营所消耗的能源是庞大且不可忽视的。随着能源资源的日趋稀缺和环境问题的日益突出,港口企业必须重视能源管理和能量消耗的平衡问题。为了提高港口的可持续发展和降低能源对环境的影响,港口企业需要制定能量平衡导则。 本文将就港口企业能量平衡导则进行探讨和分析。首先,我们将对港口企业能量消耗现状进行调研和总结。其次,我们将探讨港口企业能源管理的重要性,以及在可持续发展的背景下,港口企业能源管理所面临的责任和挑战。 接下来,本文将重点介绍港口企业能量平衡导则的制定与应用。我们将从政策法规、技术手段和管理措施等方面,提出一系列可行的能量平衡导则,并探讨其在港口企业实际操作中的应用和效果。 最后,在总结本文的研究成果的同时,我们将对未来港口企业能量平衡导则的发展进行展望。我们将探讨港口企业在能源管理领域的前景,并

提出一些建议和建议,以促进港口企业能源管理的可持续发展。 通过本文的研究和探讨,我们希望能够提高港口企业对能源管理的重视程度,推动港口企业能量消耗的平衡发展,为广大港口企业提供可行的能量平衡导则,并对港口企业未来发展提供一定的指导和参考。 1.2 文章结构 本文将按照以下结构进行论述和分析: 1. 引言:首先,我们将简要介绍港口企业能量平衡导则的背景和意义,以引起读者的兴趣和注意。本部分还包括本文的目的和组织结构的说明,使读者能够清楚地了解接下来的内容。 2. 正文: 2.1 港口企业能量消耗现状:在这一部分,我们将详细介绍当前港口企业的能量消耗状况。我们将分析港口企业所涉及的各个环节,包括船舶运输、货物装卸、设备使用等等,并探讨港口企业能量消耗的主要原因和挑战。这一部分的目的是为了使读者对港口企业能源管理的重要性有一个清晰的认识。 2.2 港口企业能源管理的重要性:在这一部分,我们将详细讨论港口企业能源管理的重要性。我们将探讨有效能源管理对港口企业的经济效

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