utf83939能量平衡沙漏及結(jié)果評(píng)估資料講解

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。utf83939能量平衡沙漏及結(jié)果評(píng)估-能量平衡、沙漏及結(jié)果評(píng)估Bysimwezsq-w經(jīng)常有人討論能量平衡以及用能量來判斷結(jié)果是否可靠的問題。這里先做一點(diǎn)小結(jié)權(quán)當(dāng)拋磚引玉，有效回復(fù)均有加分，望大家積極參與。1.能量ALLIEInternalenergy,ALLIE=ALLSE+ALLPD+ALLCD+ALLAE.內(nèi)能增量，簡(jiǎn)稱內(nèi)能ALLKEKineticenergy,動(dòng)能ALLVDViscousdissipatedenergy,粘性耗散能ALLFDFrictionaldissipatedenergy,

2、摩擦耗散能ALLCDEnergydissipatedbyviscoelasticity,粘彈性耗散能ALLWKWorkoftheexternalforces,外力功ALLPKWorkdonebycontactpenalties,ALLCKWorkdonebyconstraintpenalties,ALLMKWorkdonebypropellingaddedmass(duetomassscaling),ALLEEelectrostaticenergyALLSDTotalstaticdissipationenergy(duetostabilization）ALLDMDDamagedissipati

3、onenergyALLCDCreepdissipationenergyALLSEElasticstrainenergy,彈性應(yīng)變能（可恢復(fù)）ALLPDInelasticdissipatedenergy,plasticdissipation非彈性耗散能，塑性能。ALLAEArtificialstrainenergy,偽應(yīng)變能（也稱沙漏能）ETOTALEnergybalance:能量平衡（有翻譯為“總能量”，我覺得不太確切。）注：1內(nèi)能是物體內(nèi)部分子動(dòng)能和分子勢(shì)能之總和，是一個(gè)不可計(jì)算的量，abq里面的內(nèi)能，我認(rèn)為指的是系統(tǒng)內(nèi)能增量，簡(jiǎn)稱內(nèi)能。塑性能也是增量。2Abq中凡是ALL打頭的都是對(duì)整體（

4、比如一個(gè)set，一個(gè)part，甚至整個(gè)系統(tǒng)）而言，EL或者E打頭的就是對(duì)單元而言。如何輸出能量見圖3內(nèi)能ALLIE=ALLSE+ALLPD+ALLCD+ALLAE。ALLPKWorkdonebycontactpenalties,ALLCKWorkdonebyconstraintpenalties,ALLMKWorkdonebypropellingaddedmass(duetomassscaling),等翻譯留給高手來補(bǔ)充了。2能量平衡根據(jù)能量守恒定律，應(yīng)該有：ETOTAL=ALLIE+ALLKE+ALLVD+ALLFDALLWK=常量（constant）。由于數(shù)值上的原因，這個(gè)ETOTAL并非

5、恒為常數(shù)。aba的manual指出，ETOTAL變化1%就視為常數(shù)了。我的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于靜態(tài)問題這個(gè)數(shù)值在0時(shí)刻為0，然后開始增大，但是一般不會(huì)很大，然后微小變化，這樣即為合理。如果拿一個(gè)線性靜力分析的例子來算一算的話，結(jié)果中這個(gè)值一直保持為0.對(duì)于動(dòng)態(tài)問題，ETOTAL則基本保持為一個(gè)常數(shù)。ETOTAL變化很大的結(jié)果應(yīng)該慎用。到底變化多大就不可接受呢？這個(gè)沒有固定的界限，Manual原文：“Thesumoftheseenergycomponentsis,whichshouldbeconstant.Inthenumericalmodelisonlyapproximatelyconstant,gen

6、erallywithanerroroflessthan1%”。詳見Doc文件：HYPERLINKhttp:/mm:2080/v6.9/books/gsa/default.htmt_blankGettingStartedwithAbaqus:InteractiveEdition-9.NonlinearExplicitDynamics-9.6EnergybalanceHYPERLINKhttp:/mm:2080/v6.9/books/gsa/default.htmt_blankGettingStartedwithAbaqus:InteractiveEdition-13.Quasi-StaticAn

7、alysiswithAbaqus/Explicit-13.4Energybalance也可參見莊茁書之P228：9.6能量平衡。3準(zhǔn)靜態(tài)與能量平衡準(zhǔn)靜態(tài)分析（Quasi-Static）中允許存在一定速度和大位移，只是慣性力在此過程中可以忽略（比如加載速率遠(yuǎn)小于材料波速，加載時(shí)間遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)的第一階固有周期的十倍），即可用準(zhǔn)靜態(tài)來模擬。定性上說，緩慢加載的問題可以用準(zhǔn)靜態(tài)來模擬。abq對(duì)于這類問題，最好還是用implicit來算，但是如果模型太復(fù)雜不好收斂，準(zhǔn)靜態(tài)就是個(gè)不錯(cuò)的選擇了。所得結(jié)果是否貼近實(shí)際工況呢？這是個(gè)大問題。Manual中指出，動(dòng)能必須足夠小才能認(rèn)為是準(zhǔn)靜態(tài)：Asageneralr

8、ulethekineticenergyofthedeformingmaterialshouldnotexceedasmallfraction(typically5%to10%)ofitsinternalenergythroughoutmostoftheprocess。也就是說動(dòng)能與內(nèi)能的比值：ALLKE/ALLIE不大于5-10%就可以接受。定性的講，ALLKE標(biāo)定動(dòng)態(tài)特征，準(zhǔn)靜態(tài)采把動(dòng)態(tài)問題用靜態(tài)方法來算，所以這個(gè)量就不應(yīng)該太大，ALLKE太大就說明這個(gè)前提已經(jīng)不存在了，結(jié)果也就自然是不準(zhǔn)確的了。另外，如果用線性減縮積分計(jì)算，還有可能出現(xiàn)沙漏（后有詳述），還應(yīng)該看ALLAE/ALLIE，這個(gè)

9、又有什么要求呢？看Manual：ALLIE,isasummationofallinternalenergyquantities.Theartificialstrainenergyisapproximately2%ofthetotalinternalenergy,indicatingthathourglassingisnotaproblem。Manual說比值小于2%就沒有問題，但是沒有說大于多少就有問題?。≌搲弦恍└呤忠话阋舱J(rèn)同ALLAE/ALLIE不大于5-10%就可以接受。但是顯然這個(gè)也不是絕對(duì)的界限，只能是大概的定量化而已，好讓大家有個(gè)參照。這方面的討論論壇很多，比如：用能量來考察quasi-static分析結(jié)果的疑問HYPERLINK/viewthread.php?tid=895257&highlight=%C4%DC%C1%BFt_blank