ABAQUS中Standard分析模块和Explicit分析模块的区别比较及选择

1、ABAQUS各模块介绍

ABAQUS有两个主要的分析模块：ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit。其中ABAQUS/Standard还有两个特殊用途的附加分析模块：ABAQUS/Aqua和ABAQUS/Design。另外，还有ABAQUS分别与ADAMS/Flex，C-MOLD和Mold flow的接口模块：ABAQUS/ADAMS，ABAQUS/C-MOLD和ABAQUS/ MOLDFLOW 。ABAQUS/CAE是完全的ABAQUS工作环境模块，它包括了ABAQUS模型的构造，交互式提交作业、监控作业过程以及评价结果的能力。ABAQUS/Viewer是ABAQUS/CAE的子集，它具有后处理功能。

ABAQUS/Standard是一个通用分析模块，它能够求解领域广泛的线性和非线性问题，包括静力、动力、热和电问题的响应等。

ABAQUS/Explicit是用于特殊目的分析模块，它采用显式动力有限元列式，适用于像冲击和爆炸这类短暂，瞬时的动态事件，对加工成形过程中改变接触条件的这类高度非线性问题也非常有效。两个分析模块的ABAQUS/CAE界面是一样的，两个模块的输出也是类似的，不论哪个模块都可以采用可视化图形进行后处理。

ABAQUS/CAE（Complete ABAQUS Environment）是ABAQUS的交互式图形环境，用它可方便而快捷地构造模型，只需生成或输入要分析结构的几何形状，并把它分解为便十网格化的若干区域。并对几何体赋十物理和材料特性、荷载以及边界条件。ABAQUS/CAE具有对几何体划分网格的强大功能，并可检验所形成的分析模型。一旦模型生成，ABAQUS/CAE可提交并监控要分析的作业，可视化模块就可用来显式结果。

2、ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit的比较

ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit都具有解决广泛的各种类型问题的能力。对于一个给定的间题，隐式和显式算法的特点决定了采用哪一种算法更适合。对于采用任何算法都可以解决的间题，求解间题的效率可能决定了采用哪种产品。下表列出了两者之间的主要区别。

参量ABAQUS/Standard ABAQUS/Explicit

单元库提供了丰富的单元库提供了适用于显式分析的丰富的单元库，这个单元库是ABAQUS/Stnndard单元库的

子集

分析过程一般过程和线性摄动过程一般过程

材料模型提供了广泛的材料模型类似于在ABAQUS/Stnndard 中的材料模型；一个显著的区别是提供了允许材料失效的模型

接触公式对于求解接触问题，具有强健

的能力

具有强健的接触功能甚至能

够解决最复杂的接触模拟

求解技术应用基于刚度的求解技术，具

有无条件稳定性

应用显式积分求解技术，具有

条件稳定性

磁盘空间和内存由于在增量步中大最的迭代，

可能占用大量的磁盘空间和

内存

磁盘空间和内存的占用量相

对于ABAQUS/Stnndard要小

很多

此外，两者的区别还包括：

1）ABAQUS/Standard

没有稳定时间增量的限制：完成指定分析，一般需要较少的时间增量；

因为每个增量步都需要求解线性方程组，所以每个增量步的费用非常昂贵；

适合于模拟与模型的振动频率相比研究响应周期较长的问题；

由于时间增量的限制，使用显式动力学求解效率很低；

用于具有适度非线性的问题，其中非线性是平滑的（比如，塑性）；

如果是平滑的非线性响应，Abaqus/Standard需要较少次数的迭代找到收敛解。

2）ABAQUS/Explicit

有稳定时间增量的限制：完成指定分析，一般需要较多的时间增量；

因为不需要求解线性方程组，所以每个增量步的费用较低；

所有的计算费用与单元计算相关；

适合于模拟高速动力学问题；

需要较少的时间增量，隐式动力学效率较低；

对于包含不连续的非线性问题，一般更加可靠；

接触行为是不连续的，并且包含碰撞，对于隐式时间积分，接触和碰撞将产生求解问题；

其它不连续行为包括屈曲和材料失效。

3、隐式（Standard）或者显式（Explicit）方法的选择

隐式或者显式方法之间的选择，很大程度上依赖于问题的性质。

对于许多分析，应该选择ABAQUS/Standard还是ABAQUS/Explicit是比较明显的。例如，对于求解光滑的非线性问题，ABAQUS/Standard更有效；另一方面，对于波的传播分析，应该明确地选择ABAQUS/Explicit，然而，有一些静态或准静态问题，应用任何程序都能很好地进行模拟。特别地，有些问题一般是使用ABAQUS/Standard进行求解的，但是由于接触或者材料的复杂性，可能难以收敛，从而导致大量的迭代。由于每次迭代都需要求解由大量线性方程组成的方程组，所以这些使用ABAQUS/Standard的分析，其代价是相当大的。

ABAQUS/Standard必须进行通过迭代确定非线性问题的解答，而ABAQUS/Explicit通过由前一增量步的数据显式地前推动力学状态，确定解答无须进行迭代。应用显式方法，即便对于一个给定的可能需要大量时间增量步的分析，如果同样的分析应用ABAQUS/Standard需要大量的迭代，那么应用ABAQUS/Explicit进行分析可能是更为有效的。

对于同样的模拟，ABAQUS/Explicit的另一个优点是它需要的磁盘空间和内存远远小于ABAQUS/Standard。对于需要比较两个程序计算成本的问题，能节省大量的磁盘空间和内存使得ABAQUS/Explicit更具有吸引力。

从在隐式和显式分析中网格加密的成本角度来看，使用显式方法，机时消耗与单元数量成正比，并且大致与最小单元的尺寸成反比。由于增加了单元的数量和减小了最小单元的尺寸，因此网格细划增加了计算成本。对于显式方法，可以很直接地预测随着网格细划带来的成本增加，而当采用隐式方法时，预测成本是非常困难的。困难来自于在单元连接和求解成本之间的关系，而在显式方法中不存在这种关系。应用隐式方法，经验表明对于许多间题的计算成本大致与自由度

数目的平方成正比。所以，只要网格是相对均匀的，随着模型尺寸的增长，显式方法表明比隐式法节省了大量的计算成本，也就是说在尺寸较小时，隐式方法的计算成本更小，而随着尺寸增大到一定值后，显式方法的计算成本反而更小。

4、一般的适用范围（待补充）

隐式方法（standard）

适合于模拟与振型的振动频率相比研究响应周期较长的问题；

用于具有适度非线性问题，其中非线性是平滑的；

显式方法（explicit）

模拟高速动力学问题，需要较少的时间增量；

适合求解冲击，穿透等高度非线性动力响应问题；

对于包含不连续的非线性问题，一般效率高；

Abaqus-中显示动力学分析步骤

准静态分析——ABAQUS/Explicit 准静态过程（guasi-static process）在过程进行的每一瞬间，系统都接近于平衡状态，以致在任意选取的短时间dt内，状态参量在整个系统的各部分都有确定的值，整个过程可以看成是由一系列极接近平衡的状态所构成，这种过程称为准静态过程。无限缓慢地压缩和无限缓慢地膨胀过程可近似看作为准静态过程。准静态过程是一种理想过程，实际上是办不到的。准静态原为一个热力学概念，在这里引用主要是指模型在加载的过程中任意时刻所经历的中间状态都可近似地视为静力状态，因此当加载过程进行得无限缓慢时，在各个时刻模型所处的状态就可近似地看作是静态，该过程便是准静态过程。准静态啮合过程仿真主要考虑的是弧齿锥齿轮副在加载时的接触状态，以及齿面和齿根的应力变化规律，其前提是不考虑齿轮副惯性的影响。 ABAQUS/Explicit准静态分析显式求解方法是一种真正的动态求解过程，它的最初发展是为了模拟高速冲击问题，在这类问题的求解中惯性发挥了主导性作用。当求解动力平衡的状态时，非平衡力以应力波的形式在相邻的单元之间传播。由于最小稳定时间增量一般地是非常小的值，所以大多少问题需要大量的时间增量步。在求解准静态问题上，显式求解方法已经证明是有价值的，另外ABAQUS/Explicit在求解某些类型的静态问题方面比ABAQUS/Standard更容易。在求解复杂的接触问题时，显式过程相对于隐式过程的一个优势是更加容易。此外，当模型很大时，显式过程比隐式过程需要较少的系统资源。将显式动态过程应用于准静态问题需要一些特殊的考虑。根据定义，由于一个静态求解是一个长时间的求解过程，所以在其固有的时间尺度上分析模拟常常在计算上是不切合实际的，它将需要大量的小的时间增量。因此，为了获得较经济的解答，必须采取一些方式来加速问题的模拟。但是带来的问题是随着问题的加速，静态平衡的状态卷入了动态平衡的状态，在这里惯性力成为更加起主导作用的力。目标是在保持惯性力的影响不显著的前提下用最短的时间进行模拟。准静态（Quasi-static）分析也可以在ABAQUS/Standard中进行。当惯性力可以忽略时，在ABAQUS/Standard中的准静态应力分析用来模拟含时间相关材料响应（蠕变、膨胀、粘弹性和双层粘塑性）的线性或非线性问题。关于在ABAQUS/Standard中准静态分析的更多信息，请参阅ABAQUS分析用户手册（ABAQUS Analysis User’s Manual）的第6.2.5节“Quasi-static analysis”。 1. 显式动态问题类比假设两个载满了乘客的电梯。在缓慢的情况下，门打开后你步入电梯。为了腾出空间，邻近门口的人慢慢地推他身边的人，这些被推的人再去推他身边的人，如此继续下去。这种扰动在电梯中传播，直到靠近墙边的人表示他们无法移动为止。一系列的波在电梯中传播，直到每个人都到达了一个新的平衡位置。如果你稍稍加快速度，你会比前面更用力地推动你身边的人，但是最终每个人都会停留在与缓慢的情况下相同的位置。在快速情况下，门打开后你以很高的速度冲入电梯，电梯里的人没有时间挪动位置来重新安排他们自己以便容纳你。你将会直接地撞伤在门口的两个人，而其他人则没有受到影响。

Abaqus 中显示动力学分析步骤

abaqus接触动力学分析

部件模态综合法随着科学和生产的发展，特别是航空、航天事业的发展，越来越多的大型复杂结构被采用，这使得建模和求解都比较困难。一方面，一个复杂结构势必引入较多的自由度，形成高维的动力学方程，使一般的计算机在内存和求解速度方面都难以胜任，更何况一般的工程问题主要关心的是较低阶的模态。仅为了获取少数的几个模态，必须为求解高维方程付出巨大的代价也是不合适的。另一方面，正是由于结构的庞大和复杂，一个完整的结构往往不是在同一地区生产完成的，可能一个结构的各个主要零部件不得不由不同的地区、不同的厂家生产。而且由于试验条件的限制只能进行部件的模态实验，而无法对整体结构进行模态实验。针对这些主要的问题，为了获得大型、复杂结构的整体模态参数，于是发展了部件模态综合法。部件模态综合法又叫子结构耦合法。它的基本思想是按工程观点或结构的几何轮廓，并遵循某些原则要求，把完整的结构进行人为抽象肢解成若干个子结构（或部件）；首先对子结构（或部件）进行模态分析，然后经由各种方案，把它们的主要模态信息（常为低阶主模态信息）予以保留，并借以综合完整结构的主要模态特征。它的主要有点是，可以通过求解若干小尺寸结构的特征问题来代替直接求解大型特征值问题。同时对各个子结构可分别使用各种适宜的数学模型和计算程序，也可以借助试验的方法来获得他们的主要模态信息。对于自由振动方程在数学上讲就是固有（特征）值方程。特征值方程的解不仅给出了特征值，即结构的自振频率和特征矢量——振兴或模态，而且还能使结构在动力载荷作用下的运动方程解耦，即所谓的振型分解法或叫振型叠加法。因此，特征值问题的求解技术，对于解决结构振动问题来说吧，是非常重要的。考虑阻尼的振型叠加法振型叠加法的定义：将结构各阶振型作为广义坐标系，求出对应于各阶振动的结构内力和位移，经叠加后确定结构总响应的方法。振型叠加法的使用条件： ?（1）系统应该是线性的：线性材料特性，无接触条件，无非线性几何效应。 ?（2）响应应该只受较少的频率支配。当响应中各频率成分增加时，例如撞击和冲击问题，振型叠加技术的有效性将大大降低。 ?（3）载荷的主要频率应在所提取的频率范围内，以确保对载荷的描述足够精确。 ?（4）由于任何突然加载所产生的初始加速度应该能用特征模态精确描述。 ?（5）系统的阻尼不能过大。

ABAQUS分析教程

ABAQUS瞬态动力学分析瞬态动力学分析一、问题描述一质量块沿着长度为1500mm的等截面梁运动，梁的材料为钢（密度ρ=7.8E-9 ton/mm3，弹性模量E=2.1E5MPa，泊松比ν=0.3），宽为60mm，高为40mm。质量块的长为50mm，宽为60mm，高为30mm。质量块的密度ρ=1.11E-007 ton/mm3，弹性模量E=2.1E5MPa，泊松比ν=0.3，如图5.1所示。质量块以10000mm/s 的速度匀速通过悬臂梁（从固定端运动到自由端），计算梁自由端沿y方向的位移、速度和加速度。图1 质量块沿梁运动的示意图二、目的和要求掌握结构的动力学分析方法，会定义历史输出步。 1）用六面体单元划分网格，厚度方向有4排网格。 2）采用隐式算法进行计算。三、操作步骤 1、启动ABAOUS/CAE [开始][程序][ABAQUS 6.7-1][ABAQUS CAE]。启动ABAQUS/CAE后，在出现的Start Session（开始任务）对话框中选择Create Model Database（创建新模型数据库）。 2、创建部件在ABAQUS/CAE窗口顶部的环境栏中，可以看到模块列表Module：Part，这表示当前处在Part（部件）功能模块，可按照以下步骤来创建梁的几何模型。创建两个零件分别命名为mass（质量块）和beam（梁），均为三维实体弹性体。 3、创建材料和截面属性在窗口左上角的Module（模块）列表中选择Property（特性）功能模块。（1）创建梁材料 Name：Steel，Density：7.8E-9，Young’s Modulus（弹性模量）：210000，Poisson’s Ratio（泊松比）：0.3。（2）创建截面属性点击左侧工具箱中的（Create Section），弹出Create Sectio n对话框，Category：Solid，Type：Homogeneous，保持默认参数不变（Material：Steel；Plane stress/strain thickness：1 ），点击OK。

abaqus动力学分析

目录第一章ABAQUS动力学问题概述 (1) §1-1 动力学问题 (1) §1-2 结构动力学研究的内容 (3) §1-3 振动的分类 (4) §1-4 结构动力学的研究方法 (5) §1-5 动力学问题的基本方程 (5) 小结 (6) §1-6 第2章结构特征值的提取 (7) §2-1 问题的产生 (7) §2-2 特征值的求解方法 (7) §2-3 特征值求解器的比较 (8) §2-4 重复的特征频率 (9) §2-5 征值频率的提取 (9) §2-6 频率输出 (12) §2-7 有预载结构的频率 (16) §2-8 复特征频率和刹车的啸声分析 (17) 第3章模态叠加法 (22) §3-1 模态叠加法的基本概念 (22) §3-2 模态叠加法的应用 (24) 第4章阻尼 (26) §4-1 引言 (26) §4-2 阻尼 (26) §4-3 在ABAQUS中定义阻尼 (27) 1

§4-4 阻尼选择 (31) 第5章稳态动力学分析 (33) §5-1 稳态动力学简介 (33) §5-2 分析方法 (35) §5-3 激励和输出 (36) §5-4 算例—轮胎的谐波激励稳态响应 (42) 第6章瞬态动力学分析 (49) §6-1 引言 (49) §6-2 模态瞬态动力学简介 (49) §6-3 分析方法 (54) §6-4 载荷和输出 (55) §6-5 算例—货物吊车 (58) 第7章基础运动 (64) §7-1 基础运动形式 (64) §7-2 初级基础运动 (65) §7-3 次级基础运动 (66) §7-4 在ABAQUS中定义基础运动 (66) §7-5 算例 (70) 第8章加速度运动的基线校准 (73) §8-1 加速度基线调整和校准简介 (73) §8-2 基线校准方法 (74) §8-3 加速度基线校准步骤 (76) §8-4 考虑基线校准的悬臂梁算例分析 (77) 2

abaqus中的动态分析方法

ABAQUS 线性动态分析如果你只对结构承受载荷后的长期响应感兴趣，静力分析（static analysis）是足够的。然而，如果加载时间很短（例如在地震中）或者如果载荷在性质上是动态的（例如来自旋转机械的荷载），你就必须采用动态分析（dynamic analysis）。本章将讨论应用ABAQUS/Standard进行线性动态分析；关于应用ABAQUS/Explicit进行非线性动态分析的讨论，请参阅第9章“非线性显式动态分析”。 7.1 引言动态模拟是将惯性力包含在动力学平衡方程中： +P u M I - = 其中 M结构的质量。 u 结构的加速度。 I在结构中的内力。 P 所施加的外力。在上面公式中的表述是牛顿第二运动定律（F = ma）。在静态和动态分析之间最主要的区别是在平衡方程中包含了惯性力（M u ）。在两类模拟之间的另一个区别在于内力I的定义。在静态分析中，内力仅由结构的变形引起；而在动态分析中，内力包括源于运动（例如阻尼）和结构的变形的贡献。 7.1.1 固有频率和模态最简单的动态问题是在弹簧上的质量自由振动，如图7-1所示。

图7–1 质量－弹簧系统在弹簧中的内力给出为ku ，所以它的动态运动方程为 mu ku P +-=0 这个质量－弹簧系统的固有频率（natral frequency ）（单位是弧度/秒（rad/s ））给出为 ω= 如果质量块被移动后再释放，它将以这个频率振动。若以此频率施加一个动态外力，位移的幅度将剧烈增加，这种现象即所谓的共振。实际结构具有大量的固有频率。因此在设计结构时，非常重要的是避免使可能的载荷频率过分接近于固有频率。通过考虑非加载结构（在动平衡方程中令0P =）的动态响应可以确定固有频率。则运动方程变为 M u I +=0 对于无阻尼系统，I Ku =，因此有 M u Ku +=0 这个方程的解具有形式为 t i e u ωφ= 将此式代入运动方程，得到了特征值（eigenvalue ）问题 K M φλφ= 其中2λω=。该系统具有n 个特征值，其中n 是在有限元模型中的自由度数目。记j λ是第j 个

梁端加载动力学问题ABAQUS操作截图

一、提取梁的自然频率 1.创建部件（Creat Part）点击各参数设置如下图用Creat Lines: connected操作建立加载面的特征点分别是(-0.5,0.5） (-0.3,0.5) (-0.1, 0.5） (0.1, 0.5） (0.3, 0.5) (0.5, 0.5） (0.5,-0.5） (0.3, -0.5) (0.1, -0.5） (-0.1, -0.5） (-0.3,-0.5) （-0.5,-0.5）然后点中的，然后点击done，拉伸长度输入10，各参数如下图所示点击OK，屏幕显示如下

2.选择Moduel->Property，输入材料参数点击Creat Material，创建材料 Name:Steel General->Density, Mass Density:7800 Mechanical->Elasticity->Elastic, Young’s Modulus:2e11, Poisson’s Ratio:0.3

点击创建截面 Name:BeamSection, Category:Solid, Type:Homogeneous, Continue 然后弹出Edit Section对话框 Assign Section: 点解，选择整个部件，点击Done，弹出对话框

点击OK,部件变为绿色，屏幕显示如下图 3.选择Moduel->Assembly 点击，参数默认，点击OK 4.设置分析步

点击，Name：默认，Procedure type：Linear perturbation-> Frequency Continue 弹出对话框，更改参数value：10 点击OK 5.设置边界条件

abaqus有限元分析过程

一、有限单元法的基本原理有限单元法（The Finite Element Method）简称有限元（FEM），它是利用电子计算机进行的一种数值分析方法。它在工程技术领域中的应用十分广泛，几乎所有的弹塑性结构静力学和动力学问题都可用它求得满意的数值结果。有限元方法的基本思路是：化整为零，积零为整。即应用有限元法求解任意连续体时，应把连续的求解区域分割成有限个单元，并在每个单元上指定有限个结点，假设一个简单的函数（称插值函数）近似地表示其位移分布规律，再利用弹塑性理论中的变分原理或其他方法，建立单元结点的力和位移之间的力学特性关系，得到一组以结点位移为未知量的代数方程组，从而求解结点的位移分量. 进而利用插值函数确定单元集合体上的场函数。由位移求出应变, 由应变求出应力二、ABAQUS有限元分析过程有限元分析过程可以分为以下几个阶段 1.建模阶段: 建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型――有限元模型，从而为有限元数值计算提供必要的输入数据。有限元建模的中心任务是结构离散，即划分网格。但是还是要处理许多与之相关的工作：如结构形式处理、集合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等。

2.计算阶段:计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算。由于这一步运算量非常大，所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成 3.后处理阶段: 它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理，并按一定方式显示或打印出来，以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估，并作为相应的改进或优化，这是惊醒结构有限元分析的目的所在。下列的功能模块在ABAQUS/CAE操作整个过程中常常见到，这个表简明地描述了建立模型过程中要调用的每个功能模块。 “Part（部件）用户在Part模块里生成单个部件，可以直接在ABAQUS/CAE环境下用图形工具生成部件的几何形状，也可以从其它的图形软件输入部件。 Property（特性）截面（Section）的定义包括了部件特性或部件区域类信息，如区域的相关材料定义和横截面形状信息。在Property模块中，用户生成截面和材料定义，并把它们赋于(Assign)部件。 Assembly（装配件）所生成的部件存在于自己的坐标系里，独立于模型中的其它部件。用户可使用Assembly模块生成部件的副本（instance），并且在整体坐标里把各部件的副本相互定位，从而生成一个装配件。一个ABAQUS模型只包含一个装配件。

ABAQUS分析教程要点

ABAQUS 瞬态动力学分析瞬态动力学分析一、问题描述一质量块沿着长度为 1500mm 的等截面梁运动，梁的材料为钢（密度 =7.8E-9 ton/mm ，弹性模量 E=2.1E5MPa ，泊松比=0.3），宽为 60mm ，高为 40mm 。质量块的长为 50mm ，宽为 60mm ，高为 30mm 。质量块的密度 =1.11E- 007 ton/mm ，弹性模量 E=2.1E5MPa ，泊松比=0.3，如图 5.1 所示。质量块以 10000mm/s 的速度匀速通过悬臂梁（从固定端运动到自由端），计算梁自由端沿 y 方向的位移、速度和加速度。 3 3

图1 质量块沿梁运动的示意图二、目的和要求掌握结构的动力学分析方法，会定义历史输出步。 1）用六面体单元划分网格，厚度方向有4 排网格。 2）采用隐式算法进行计算。三、操作步骤 1、启动ABAOUS/CAE [开始] [程序] [ABAQUS6.7-1][ABAQUS CAE]。启动ABAQUS/CAE后，在出现的Start Session（开始任务）对话框中选择Create Model Database（创建新模型数据库）。 2、创建部件在ABAQUS/CAE窗口顶部的环境栏中，可以看到模块列表Module：Part，这表示当前处在Part（部件）功能模块，可按照以下步骤来创建梁的几何模型。创建两个零件分别命名为mass（质量块）和beam（梁），均为三维实体弹性体。 3、创建材料和截面属性在窗口左上角的Module（模块）列表中选择Property（特性）功能模块。（1）创建梁材料 Name：Steel，Density：7.8E-9，Young’s Modulus（弹性模量）：210000，Poisson’s Ratio（泊松比）：0.3。（2）创建截面属性点击左侧工具箱中的（Create Section），弹出Create Sectio n对话框，Category：Solid，Type：Homogeneous，保持默认参数不变（Material：Steel；Plane stress/strain thickness：1 ），点击OK。（3）给部件赋予截面属性将点击左侧工具区中的（Assign Section），上一步创建的截面属性赋给梁。（4）重复步骤（1）～（4），为质量块赋截面属性。