Abaqus_v6[1].7新功能介绍
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ABAQUS 新功能介绍俞剑冬ABAQUS 公司上海代表处基于客户关注的功能改进原有强项功能的进一步提高更优化了核心的求解程序块ct)优势:•即使接触面上节点不重合,也能保证应力的计算精度(尤其当采用二次单元时)劣势:•明显增加了计算成本(尤其对于主要包含壳单元的模型来说)S-to-S tie constraintsS-to-Ssmall-slidingS-to-Sfinite-sliding(face-centered)S-to-Sfinite-sliding(node-centered)优势:•明显消除了接触面上应力计算中的噪点,即使接触面上节点并不重合•可以考虑面单元的厚度和偏置劣势:•明显增加了计算成本进一步优势:•采用更先进的平滑处理技术,可以求解更加复杂的接触并可以保证收敛速度•能更好的处理诸如边/角区域的接触行为未能克服的缺点:•约束的数目通常会超过从属节点的数目,容易导致过约束增强的算法:•当从属表面在主控表面的边/角滑动、分开/闭合时,提高了计算的平滑性•同时改善了收敛性•约束施加在从属节点,可以很好的避免伴随过约束或约束不够出现的问题•可以使用严格的硬接触算法•改善了接触应力计算中的噪点S M S M有限滑动的面-面接触算法•关键字用法:•使用接触对关键字*CONTACT PAIR, TYPE=SURFACE, CONSTRAINT POSITION=[NODE CENTERED|FACE CENTERED]基于面控制的选项可能在未来版本会不存在!•约束方法的选择•对于有限滑动的面-面接触,默认的约束方法是罚约束的方法•此外,用户可以根据需要在基于点控制的有限滑动的面-面接触中设置严格的硬接触算法*SURFACE BEHAVIOR, DIRECT有限滑动的面-面接触算法•从属表面跟主控表面的角区域的接触计算•挑战性Contact definition typeVersion279 iterations94 iterations74 iterations6.6-EF+(Nov. 29)Does not converge Does not converge 314 iterations6.6 (withconvert SDI)3: wrapped, self contact 2: wrapped, top is slave 1: trimmed, top is slave使用便捷性More challenging for software•不同的接触建模1.只在界面区域建立主-从接触对2.在包含界面+四周的表面区域建立主-从接触对3.所有表面作为潜在接触对采用自接触算法计算4.在界面区域采用通用接触算法(目前版本还不支持)体积块扭转实例•如果界面不完全重合•在实际接触建模中更加典型•对于软件来讲有时反而更加有利•直接把上面体积块的表面设为从属表面算例109 iterations 585 secondsDoes not converge43 iterations 136 seconds43 iterations 83 seconds6.6-EF+(Nov. 29)Does not converge Does not converge 122 iterations 266 seconds 122 iterations 193 seconds 6.6 (withconvert SDI)3: wrapped, self contact 2b: wrapped, bottom slave 2: wrapped, top is slave1: trimmed, top is slaveContact definition typeVersion还有待改进的主-从算法•模型中引入摩擦•计算难度提高•只列举了新功能中的数据算例6.6-EF+(Nov. 29)Version109 iterations 43 iterations 43 iterations 0.0Contact definition typeFriction coefficientDoes not converge58 iterations58 iterations0.13: wrapped, self contact 2: wrapped, top is slave 1: trimmed, top is slave相同的构形不同的路径*CONTACT PAIR, TYPE=SURFACE TO SURFACE, TRACKING=STATE/PATHV6.6已有的追踪算法(程序默认)新的追踪算法需要指定:TRACKING=PATH算例接触输出• 背景: • 6.6版本中CPRESS和CSHEAR输出反映了每一个单独定义的接触约束处 的接触应力 • 新功能中的改进: • Values output for CPRESS, CSHEAR represent an average while acting as a slave node plus an average while acting as a master node • 对3D的自接触影响最大ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.接触输出• 对于自接触,改进的 CPRESS 输出示意:以前的方法CPRESS +6.08e+02 +5.32e+02 +4.56e+02 +3.80e+02 +3.04e+02 +2.28e+02 +1.52e+02 +7.60e+01 +0.00e+00新方法CPRESS +7.24e+02 +6.33e+02 +5.43e+02 +4.52e+02 +3.62e+02 +2.71e+02 +1.81e+02 +9.05e+01 +0.00e+00为方便查看结果,接触面的位移 乘了一个缩放系数:0.96ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.非线性罚函数• 默认设置下,线性和非线性罚函数曲线对比:接触压力 Kf=10Klin非线性 线性 Ki=0.1Klin c0=0 e=d/3 特征面长度的3% Klin d 间隙• 利弊: • 采用非线性罚函数更容易建立活动/非活动的接触状态 • 采用线性罚函数更容易得到活动状态下的收敛点ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.非线性罚函数• ABAQUS/CAE 界面ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.非线性罚函数• 关键字用法*SURFACE BEHAVIOR, PENALTY = LINEAR (default) / NONLINEAR• 在数据行设置参数 Kinitial, Kfinal, c0, hlin 和 h • 初始和最终的罚刚度可以通过关键字 *CONTACT CONTROLS, STIFFNESS SCALE FACTOR 来设置ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.材料模型和单元技术• 可压碎的泡沫材料各向同性塑性硬化模型 • 材料阻尼和单元结构阻尼 • 改进的连接单元的属性 • 增强的线性四面体单元(C3D4H) • 新增热固耦合单元ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.27增强的线性四面体单元 (C3D4H)• 简述 • 增强的线性四面体单元消除了体积锁死限制 • 对于体积场和压力场的总体残余检查 • 对于泡沫材料和可压缩的超弹性材料,杂交单元采用体积拉格朗日乘 子模型; 其它材料的杂交单元采用压力拉格朗日乘子模型. • 分别执行体积和压力场的拉格朗日刚度沙漏控制算法 • 刚度系数可以通过关键字*SECTION CONTROL 来控制,或者直接在 输入文件中设定 *HOURGLASS CONTROL.ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.新增热固耦合单元• 简述 • 新的单元类型 • 实体壳单元: SC6RT 和 SC8RT • ABAQUS/Standard 和ABAQUS/Explicit均可以用 • 壳单元: S3RT, S4RT, S3T 和 S4T • 只在ABAQUS/Standard使用 • 实体单元 C3D4T, C3D6T, CPE3T, CPS3T 和 CAX3T • ABAQUS/Standard 和ABAQUS/Explicit均可以用 • 新单元都支持隐式和显示之间进行导入ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.新增热固耦合单元• 底部加热的平板 (SC8RT 单元)ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.求解器性能的改进• 直接稀疏矩阵的分布式并行求解(DMP Direct Sparse Solver ) • 并行单元的改进(Parallel Element Loop Enhancements) • 改进的约束处理(Improved handling of constraints)ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.直接稀疏矩阵的分布式并行求解• ABAQUS/Standard 可以进行机群级别的分布式并行求解 • 该功能在6.6版本已经开发 • 主要针对Linux 大型并行系统 (lnx86_64, lnx86_32, linux64) • 支持GigE, Myrinet, Infiniband传输方式 • 新功能在此基础上提高了并行性能和相应支持的并行系统 • 求解器的并行性能有了显著提高 • 对于4个节点以上的系统上运行大规模复杂模型,内存的需求有了明显 下降 • 同时支持对称和非对称算法求解 • 对于一些分析的改进,需要求解复杂的方程右边项,如 • 修正的弧长法 • 多工况计算 • 在 6.6-EF1版本中对于上述功能的改进都已调试完成ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.Threaded element loop calculations• 在并行计算机上采用的并行直接求解技术目前可以用于处理单元的并行计算,在每一 个节点上,采用多线程的分布式内存模式,计算机节点之间采用MPI传输方式。
• 目前只支持通用静态分析步中使用. 发动机模型: 220,000 个单元. 两个节点,每节点 4个CPU old standard.exe 8569 new 7372轮胎印迹分析: 150,000 个单元. 4个节点,每节点4个CPU old standard.exe 749 new 529ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.Improved handling of constraints• 对于有杂交单元存在的模型,算法稍有改进,提高了计算性能 • 用户可以定制求解杂交单元方程的拉格朗日乘子 • 如果求解稳定性受到影响 (.msg文件中有zero pivots 提示), 可以在环境文件 中添加如下语句来控制:import os os.environ['ABA_SCAN_OFFD_RATIO'] = '0.1'• 对于DMP计算,用mp_environment_export 参数可以输出这个变量.ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.网格生成 – “Bottom-up” 技术Bottom-up 网格生成方式 1. 网格扫略 • • • • 指定源面、连接面和目标面(可选) 指定源面、目标面和分层的数目 指定源面和拉伸矢量方向 指定源面、旋转轴和旋转角度2. 网格拉伸 3. 网格旋转目标面 (只能是1个表面) 源面 (一个或多个表面)连接面 (一个或多个表面)ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.网格生成技术实例: 采用Bottom-up 技术对卡车轮胎花纹面进行网格划分不能划分网格采用该技术并辅以分区Bottom-up 分网 - 都是六面体单元ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.后处理• X-Y 曲线的增强 • 同一视图生成多条X-Y曲线 • 不同分量同时显示 • 通过在视图中双击来选中相应 的坐标轴和图例 • 坐标轴有对应变量文字加以区分 • 改进的界面显示和灵活的选项处理 • 允许多个坐标轴同存 • 边界和填充颜色设置 • X-Y 曲线的颜色控制 • 图例控制 • 改进的数据探测 • 直接标注数据点ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.后处理• 剖面的改进• 剖面一旦生成,与之相关的变量同 时会被确定 • 在某一剖面还可以生成其它变量的 等值线• 基于特征边进行区域平均• 在平均的区域上进行着色处理能够 更好地理解区域边界ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.后处理失效单元的移除 • 输出的场变量中增加了新的状态变 量 • 允许用户指定基于单元失效准 则的结果输出 • 如果结果存在,程序会自动输出到 STATUS 中 • 如果单元失效,程序会把相关单元 从显示中移除ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.新增功能主要针对建模和分析技术Copyright 2006 ABAQUS, Inc.更一般化的子模型ABAQUS/Standard中新增了基于表面的子模型 • 很多实例证明,该子模型有利于得到更精确的解 • 通过总体模型的计算得到应力结果,将该结果作为外力施加在子模型表面 • 主要作为已有的基于节点的子模型的技术上的补充ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.与 CATIA V5 建模工具的实时关联在新功能中,除了跟 Pro/E 软件建模过程中实时相关之外,ABAQUS/CAE 还可 以与 CATIA V5 进行交互式几何建模,而且不局限装配体的关联,还可以进行部 件级的关联ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.接触对的自动识别• 接触对的自动识别 • 为定义接触对节省了大量时间 • 自动创建捆绑/接触属性和行为 • 还可根据需要创建其它规则,如: • 当间隙小于某个指定的距离时建立捆绑约束 • 根据计算的间隙距离自动施加间隙接触 • 支持壳单元、膜单元和实体单元 • 包括壳的偏置 • 支持孤立网格部件ConfidentialCopyright 2006 ABAQUS, Inc.综合使用性能和求解性能的增强Copyright 2006 ABAQUS, Inc.对于静态问题的适应性稳定算法• 简述 • 新增适应性自动稳定算法 • 通过对求解历程中收敛速度和能量耗散比率(黏性阻尼能与总能量的 比率)的分析,在空间和时间上自动调整结构的阻尼系数 • 之前的稳定算法,阻尼系数采用的是常数(不随时间和空间变化), 不利于求解过程的优化 • 新的算法能保证求解的精准度,尤其对于稳态问题计算中出现能量突 变时,而且计算效率更高 • 关键字用法 *PROCEDURE NAME, STABILIZE, ALLSDTOL • 新的算法需要指定,否则默认为以前的算法。