ABAQUS中Standard分析模塊和Explicit分析模塊的區(qū)別比較及選擇(共5頁(yè))

1、1、ABAQUS各模塊介紹ABAQUS有兩個(gè)主要的分析模塊：ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit。其中ABAQUS/Standard還有兩個(gè)特殊用途的附加分析模塊：ABAQUS/Aqua和ABAQUS/Design。另外，還有ABAQUS分別與ADAMS/Flex，C-MOLD和Mold flow的接口模塊：ABAQUS/ADAMS， ABAQUS/C-MOLD和ABAQUS/ MOLDFLOW。ABAQUS/CAE是完全的ABAQUS工作環(huán)境模塊，它包括了ABAQUS模型的構(gòu)造，交互式提交作業(yè)、監(jiān)控作業(yè)過(guò)程以及評(píng)價(jià)結(jié)果的能力。ABAQUS/Viewer是ABAQUS

2、/CAE的子集，它具有后處理功能。ABAQUS/Standard是一個(gè)通用分析模塊，它能夠求解領(lǐng)域廣泛的線性和非線性問(wèn)題，包括靜力、動(dòng)力、熱和電問(wèn)題的響應(yīng)等。ABAQUS/Explicit是用于特殊目的分析模塊，它采用顯式動(dòng)力有限元列式，適用于像沖擊和爆炸這類短暫，瞬時(shí)的動(dòng)態(tài)事件，對(duì)加工成形過(guò)程中改變接觸條件的這類高度非線性問(wèn)題也非常有效。兩個(gè)分析模塊的ABAQUS/CAE界面是一樣的，兩個(gè)模塊的輸出也是類似的，不論哪個(gè)模塊都可以采用可視化圖形進(jìn)行后處理。ABAQUS/CAE（Complete ABAQUS Environment）是ABAQUS的交互式圖形環(huán)境，用它可方便而快捷地構(gòu)造模型，只

3、需生成或輸入要分析結(jié)構(gòu)的幾何形狀，并把它分解為便十網(wǎng)格化的若干區(qū)域。并對(duì)幾何體賦十物理和材料特性、荷載以及邊界條件。ABAQUS/CAE具有對(duì)幾何體劃分網(wǎng)格的強(qiáng)大功能，并可檢驗(yàn)所形成的分析模型。一旦模型生成，ABAQUS/CAE可提交并監(jiān)控要分析的作業(yè)，可視化模塊就可用來(lái)顯式結(jié)果。2、ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit的比較ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit都具有解決廣泛的各種類型問(wèn)題的能力。對(duì)于一個(gè)給定的間題，隱式和顯式算法的特點(diǎn)決定了采用哪一種算法更適合。對(duì)于采用任何算法都可以解決的間題，求解間題的效率可能決定了采用哪種產(chǎn)品。下表列出

4、了兩者之間的主要區(qū)別。參量ABAQUS/StandardABAQUS/Explicit單元庫(kù)提供了豐富的單元庫(kù)提供了適用于顯式分析的豐富的單元庫(kù)，這個(gè)單元庫(kù)是ABAQUS/Stnndard單元庫(kù)的子集分析過(guò)程一般過(guò)程和線性攝動(dòng)過(guò)程一般過(guò)程材料模型提供了廣泛的材料模型類似于在ABAQUS/Stnndard中的材料模型；一個(gè)顯著的區(qū)別是提供了允許材料失效的模型接觸公式對(duì)于求解接觸問(wèn)題，具有強(qiáng)健的能力具有強(qiáng)健的接觸功能甚至能夠解決最復(fù)雜的接觸模擬求解技術(shù)應(yīng)用基于剛度的求解技術(shù)，具有無(wú)條件穩(wěn)定性應(yīng)用顯式積分求解技術(shù)，具有條件穩(wěn)定性磁盤空間和內(nèi)存由于在增量步中大最的迭代，可能占用大量的磁盤空間和內(nèi)存磁盤

5、空間和內(nèi)存的占用量相對(duì)于ABAQUS/Stnndard要小很多此外，兩者的區(qū)別還包括：1）ABAQUS/Standard沒(méi)有穩(wěn)定時(shí)間增量的限制：完成指定分析，一般需要較少的時(shí)間增量；因?yàn)槊總€(gè)增量步都需要求解線性方程組，所以每個(gè)增量步的費(fèi)用非常昂貴；適合于模擬與模型的振動(dòng)頻率相比研究響應(yīng)周期較長(zhǎng)的問(wèn)題；由于時(shí)間增量的限制，使用顯式動(dòng)力學(xué)求解效率很低；用于具有適度非線性的問(wèn)題，其中非線性是平滑的（比如，塑性）；如果是平滑的非線性響應(yīng)， Abaqus/Standard需要較少次數(shù)的迭代找到收斂解。2）ABAQUS/Explicit有穩(wěn)定時(shí)間增量的限制： 完成指定分析，一般需要較多的時(shí)間增量；因?yàn)椴恍?/p>

6、要求解線性方程組，所以每個(gè)增量步的費(fèi)用較低；所有的計(jì)算費(fèi)用與單元計(jì)算相關(guān)；適合于模擬高速動(dòng)力學(xué)問(wèn)題；需要較少的時(shí)間增量，隱式動(dòng)力學(xué)效率較低；對(duì)于包含不連續(xù)的非線性問(wèn)題，一般更加可靠；接觸行為是不連續(xù)的，并且包含碰撞，對(duì)于隱式時(shí)間積分，接觸和碰撞將產(chǎn)生求解問(wèn)題；其它不連續(xù)行為包括屈曲和材料失效。3、隱式（Standard）或者顯式（Explicit）方法的選擇隱式或者顯式方法之間的選擇，很大程度上依賴于問(wèn)題的性質(zhì)。對(duì)于許多分析，應(yīng)該選擇ABAQUS/Standard還是ABAQUS/Explicit是比較明顯的。例如，對(duì)于求解光滑的非線性問(wèn)題，ABAQUS/Standard更有效；另一方面，對(duì)于

7、波的傳播分析，應(yīng)該明確地選擇ABAQUS/Explicit，然而，有一些靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)問(wèn)題，應(yīng)用任何程序都能很好地進(jìn)行模擬。特別地，有些問(wèn)題一般是使用ABAQUS/Standard進(jìn)行求解的，但是由于接觸或者材料的復(fù)雜性，可能難以收斂，從而導(dǎo)致大量的迭代。由于每次迭代都需要求解由大量線性方程組成的方程組，所以這些使用ABAQUS/Standard的分析，其代價(jià)是相當(dāng)大的。ABAQUS/Standard必須進(jìn)行通過(guò)迭代確定非線性問(wèn)題的解答，而ABAQUS/Explicit通過(guò)由前一增量步的數(shù)據(jù)顯式地前推動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，確定解答無(wú)須進(jìn)行迭代。應(yīng)用顯式方法，即便對(duì)于一個(gè)給定的可能需要大量時(shí)間增量步的分析，

8、如果同樣的分析應(yīng)用ABAQUS/Standard需要大量的迭代，那么應(yīng)用ABAQUS/Explicit進(jìn)行分析可能是更為有效的。對(duì)于同樣的模擬，ABAQUS/Explicit的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它需要的磁盤空間和內(nèi)存遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于ABAQUS/Standard。對(duì)于需要比較兩個(gè)程序計(jì)算成本的問(wèn)題，能節(jié)省大量的磁盤空間和內(nèi)存使得ABAQUS/Explicit更具有吸引力。從在隱式和顯式分析中網(wǎng)格加密的成本角度來(lái)看，使用顯式方法，機(jī)時(shí)消耗與單元數(shù)量成正比，并且大致與最小單元的尺寸成反比。由于增加了單元的數(shù)量和減小了最小單元的尺寸，因此網(wǎng)格細(xì)劃增加了計(jì)算成本。對(duì)于顯式方法，可以很直接地預(yù)測(cè)隨著網(wǎng)格細(xì)劃帶來(lái)的成本增加，而當(dāng)采用隱式方法時(shí)，預(yù)測(cè)成本是非常困難的。困難來(lái)自于在單元連接和求解成本之間的關(guān)系，而在顯式方法中不存在這種關(guān)系。應(yīng)用隱式方法，經(jīng)驗(yàn)表明對(duì)于許多間題的計(jì)算成本大致與自由度數(shù)目的平方成正比。所以，只要網(wǎng)格是相對(duì)均勻的，隨著模型尺寸的增長(zhǎng)，顯式方法表明比隱式法節(jié)省了大量的計(jì)算成本，也就是說(shuō)在尺寸較小時(shí)，隱式方法的計(jì)算成本更小，而隨著尺寸增大到一定值后，顯式方法的計(jì)算成本反而更小。4、一般的適用范圍（待補(bǔ)充）隱式