ABAQUS模擬分析總的目標是確定模型對載荷的響應。回顧ABAQUS采用載荷這一術語的含義,載荷是使結構的響應從初始狀態發生改變的量。如:非零邊界條件或指定位移,集中力,分布壓力以及場等等。在某些情況下載荷相對簡單,如結構上只作用一組集中載荷。另外一些問題中施加在結構上的載荷可能會特別復雜,例如,在某一時間段內不同的載荷按一定的順序施加到模型的不同部分,或載荷的幅值是隨時間變化的函數。對計算模型施加復雜載荷時采用載荷歷程這一術語。

在ABAQUS中,用戶可將整個的載荷歷程劃分為若干個分析步。每一個分析步都是由用戶指定的一個 “時間” 段,這樣便于ABAQUS計算模型對該時段內指定一組的載荷和邊界條件的響應。用戶必須在每一個分析步中指定響應的類型,稱之為分析程式,在同一個問題中不同的分析步之間可以改變分析程式。例如,可在一個分析步中施加靜態恒載荷計算靜力響應,如自重載荷;而在其后的分析步中施加地震加速度計算動力響應。

ABAQUS將它所有的分析程式分為兩大類:線性擾動和常規分析。由于ABAQUS對這兩種分析程式的加載條件和“時間”的定義不同,因而對線性擾動和常規分析程式序作了明確的區分。所以對這兩個分析程式的結果應區分對待。

在常規分析過程即常規分析步中,分析的類型可以是線性的也可以是非線性的。而在線性擾動分析過程即擾動分析步中,只能是線性分析。在線性擾動分析步之前的常規分析步中產生的模型的基態,ABAQUS將其用作線性擾動分析步的預變形和預加載狀態,因而使得ABAQUS的模擬分析的能力比僅僅只有線性分析功能的軟件更具有一般性和廣泛性。

線性擾動分析步的起始點稱為模型的基態。如果模擬計算的第一個分析步是線性擾動分析步,則模型的基態就是用初始條件所指定的狀態。否則基本狀態就是在線性擾動分析步之前的最后一個常規分析步結束時的狀態。盡管在擾動分析步中結構的響應設定為線性,但模型在此之前的常規分析步中可以有非線性響應。對前面常規分析步中有非線性響應的模型,ABAQUS用當前的彈性模量作為擾動分析的線性剛度。該彈性模量對彈塑性材料而言是其初始彈性模量,對超彈型材料而言為其切線模量(參見下圖)。

擾動步中的載荷應足夠小,以保證模型的響應不要過大地偏離切線模量所能預測的響應。如果仿真過程中有接觸問題,則在擾動分析步中應保證接觸面的接觸狀態不發生改變,即基態中閉合的點仍保持閉合,脫離的點仍保持脫離。

若在擾動步后有常規步,它就用前面一個常規分析步結束時模型的狀態作為其起始點,而不是將擾動分析步結束時模型的狀態作為其起始點。這樣,線性擾動分析步中的響應對仿真過程不產生長遠的影響。因此,ABAQUS在分析過程中總時間并不包含線性擾動分析步的時間。事實上,ABAQUS將擾動分析步的時間定義成非常小的量(10-36),因此,將它累加到總時間上時沒有任何影響。在模態動力分析過程并不采用這一規則。

在線性擾動分析步中所給定的載荷和邊界條件僅在該分析步內有效。在線性擾動分析步中給定的載荷量值(包括預設的邊界條件)是載荷的擾動增量,而不是載荷的總量值。因此,擾動分析步內輸出的結果僅是因擾動而引起的變化量。在基態變量中不包含這些擾動變化量。

在ABAQUS/Standard中,對于以下的過程總是采用線性擾動分析步:

· linear eigenvalue buckling, (線性特征值屈曲)

· frequency extraction, (固有頻率提取)

· transient modal dynamics, (瞬態模態分析)

· random response, (隨機響應)

· response spectrum, and (響應譜分析)

· steady-state dynamics. (穩態動力分析)

而對靜態過程可以用常規分析也可用線性擾動分析。

小結

l 一個ABAQUS模擬分析過程可以包含任意數目的分析步。

l 一個分析分析步就是一段ABAQUS計算模型對一組給定載荷和邊界條件的響應的“時間”長度。在分析步中所用的分析程式決定了這個響應的特征。

l 在一個常規分析分析步中結構的響應既可以是線性的,也可以是非線性的。

l 每一個常規分析步的開始狀態是上一個常規分析步的結束狀態。這樣,在一個模擬分析中模型的響應隨一系列常規分析步而演化。

l 線性擾動分析步計算結構對擾動載荷的線性響應。這個響應是相對于基態而言的,基態是該分析步之前的最后一個常規分析步結束時模型的狀態。

l 只要存儲了一個重啟動文件,就可以進行重啟動分析。重啟動文件可以用來繼續一個中斷的分析或者對模擬分析過程添加另外的載荷歷程。