幾何非線性開關(guān)的作用是什么?在何時(shí)應(yīng)將其打開？

幾何非線性開關(guān) (NIgeom) 將決定在分析過程中是否考幾何非線性對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。如果在某個(gè)分析步中會(huì)出現(xiàn)大位移、大轉(zhuǎn)動(dòng)、初始應(yīng)力、幾何剛化或突然翻轉(zhuǎn) (snapthrough) 等問題，就需要在這個(gè)分析步中將幾非線性開關(guān)打開(將 Ngeom 設(shè)為 0N)，否則，即使分析能夠順利完成，得到的結(jié)果也是錯(cuò)誤的。

對(duì)于：ABAQUS/Explicit 分析，幾何非線性開關(guān)默認(rèn)處于開啟狀態(tài) (ON);對(duì)于 ABAQUS/Standard 分析，幾何非線性開關(guān)默認(rèn)處于關(guān)閉狀態(tài) (OFF)，需要根據(jù)具體問題進(jìn)行設(shè)置如果在某個(gè)分析步中將 NIgeom 設(shè)為 ON，在隨后的分析步中，NIgeom 將一直保持為 ON。

ABAQUS 提供了哪幾種自適應(yīng)技術(shù)?其適用范圍怎樣?各自有何特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)?

為提高分析精度，ABAQUS 提供了以下三種自適應(yīng)技術(shù) (其區(qū)別見表 6-2)：

1)ALE 自適應(yīng)網(wǎng)格。其全稱為“任意的拉格朗日-歐拉自適應(yīng)網(wǎng)格” (Arbitrary Lagrangian Eulerian adaptive meshing)。它不改變?cè)芯W(wǎng)格的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(單元與節(jié)點(diǎn)的數(shù)目和連接關(guān)系不會(huì)變化)，而是在單個(gè)分析步的求解過程中逐步改善網(wǎng)格的質(zhì)量。它的適用范圍請(qǐng)參見

在 Step 功能模塊的菜單 0ther 下有三個(gè)以ALE 開頭的菜單項(xiàng)，可以定義 ALE自適應(yīng)網(wǎng)格。

2)自適應(yīng)網(wǎng)格重劃 (adaptive remeshing)。它通過多次重劃網(wǎng)格達(dá)到所要求的求解精度，只適用于 ABAQUS/Standard 分析，并且只能在 ABAQUS/CAE 中實(shí)現(xiàn)，其具體操作步驟為：

1.在Mesh 功能模塊中選擇菜單 Adaptivity-Ferneshing ruie-Create，定義需要進(jìn)行網(wǎng)格重劃的區(qū)域、誤差因子 (error indicator) 的相關(guān)變量和目標(biāo)，以及網(wǎng)格重劃的控制參數(shù)。需要注意的是，對(duì)于三維實(shí)體模型，必須使用四面體單元網(wǎng)格 (tet);對(duì)于二維模型，必須使用三角形單元(tri)或以階算法 (advancing front)生成的四邊形單元網(wǎng)格 (quad)，否則在提交分析時(shí)將會(huì)看到以下錯(cuò)誤信息：

2.在Job 功能模塊中選擇菜單 Adaptivity-Manage，在彈出的 Adaptivity Process Manager對(duì)話框中單擊 Create 按，創(chuàng)建自適應(yīng)分析作業(yè)系列 (adaptivity process)，指定最大重復(fù)次數(shù)(Maximum iterations)，然后單擊這個(gè)對(duì)話中的 Submit 按提交分析(注意不是通常所使用的 Job Manager 對(duì)話中的 Submit 按鈕)。

3ABAQUS/CAE 會(huì)自動(dòng)完成以下自適應(yīng)網(wǎng)格重劃過程:首先提交一個(gè)基于當(dāng)前網(wǎng)格的分析作業(yè)，在分析完成后，根據(jù)得到的結(jié)果計(jì)算誤差因子，根據(jù)這個(gè)誤差因子重新生成網(wǎng)格(在 Job 功能模塊中可以看到新的網(wǎng)格)，然后重新提交分析。以上過將會(huì)自動(dòng)重復(fù)，直到達(dá)到步驟D中設(shè)定的網(wǎng)格重劃目標(biāo)或在步驟2中設(shè)定的最大重復(fù)次數(shù)。

3)網(wǎng)格間的求解變換(mesh-to-mesh solution mapping)。它是用一個(gè)新的網(wǎng)格代替因變形過大而嚴(yán)重扭曲的原有網(wǎng)格，把原來的分析結(jié)果自動(dòng)映射到新網(wǎng)格上，然后繼續(xù)分析。這種方法僅適用于大變形問題的 ABAQUS/Standard 分析，只能通過在 INP 文件中使用關(guān)鍵詞*MAP SOLUTION 實(shí)現(xiàn)。

關(guān)于以上三種自適應(yīng)技術(shù)的詳細(xì)介紹，請(qǐng)參見 ABLQUS 6.7 幫助文《ABAQUS Analysis User's Manual》第12.1.1節(jié)“Adaptivity techniques”。

[常問題6-12]

在 Abqus/Standard 和 ABAQUS/Explicit 分析中都可以定義 ALE 自適應(yīng)網(wǎng)格，二者有何區(qū)別？使用過程中需要注意哪些問題?

[解 答]

ALE 自適應(yīng)網(wǎng)格主要用于 ABAQUS/Explicit 的大變形分析，以及 ABAQUS/Standard 中的聲疇 (acoustic domain)、沖蝕 (ablation) 和磨損問題。在 ABAQUS/Standard 的大變形分析中，盡管也可以設(shè)定 ALE 自適應(yīng)網(wǎng)格，但不會(huì)起到明顯的作用。

雖然在 ABAOUS/Standard 和 ABAOUS/Explicit 分中都可以定義 ALE 自適應(yīng)網(wǎng)格，而且定義的界面是相似的，但是二者的功能卻有很大的差異 (見表 6-3)。

使用 ALE 自適應(yīng)網(wǎng)格時(shí)，還需要注意下列問題：

1)在 ABAQUS/Explicit 中分析超彈性材料和泡材料時(shí)，最好采用增強(qiáng)沙控制 (en-hanced hourglass control) 的方法控制單元的變形，而不要采用 ALE自適應(yīng)網(wǎng)格。

2)在INP 文件中，可以使用下面的關(guān)鍵詞定義多個(gè) ALE 自適應(yīng)網(wǎng)格區(qū)域：

*ADAPTIVE MESH，ELSET = elset_name

但是，在 ABAQUS/CAE 中，每個(gè)分析步只能定義一個(gè) ALE 自適應(yīng)網(wǎng)格區(qū)域。

3)不使用 ALE適應(yīng)網(wǎng)格時(shí)，在過中單網(wǎng)格隨料一起運(yùn)動(dòng)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)和每個(gè)單元的輸出變量都與材料點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，在 Visualization 功能模塊中看到的單元變形和材料運(yùn)動(dòng)情況就是真實(shí)解。

使用 ALE 自適應(yīng)網(wǎng)格時(shí)，隨著單元形的增加，ABAOUS 解器將逐更新節(jié)點(diǎn)和單元的位置，以避免單元過度變形，同時(shí)求解變量也將從舊的單元網(wǎng)格變換到新的單元網(wǎng)格中。此時(shí)網(wǎng)格的位置和材料點(diǎn)的位置不再保持一致，在 Visualization 功能模塊中查看計(jì)算結(jié)果時(shí)，應(yīng)注意這一問題。

關(guān)于 ALE 自適應(yīng)網(wǎng)格的詳細(xì)介紹，請(qǐng)參見 ABAQUS 67 幫助文《ABAQUS AnalysisUser's Manual》 第12.2 節(jié)“ALEadaptive meshing”。