CAE軟件操作小百科(54)

收稿日期：2021-[KG*9〗05-[KG*9〗18

作者簡介：

馮超（1998—），男，安徽蕪湖人，碩士研究生，研究方向為鋰電池電極材料擴散、反應應力及其耦合本構關系，

（E-mail）F_chao@tongji.edu.cn

1 如何在Adams view中設置彈簧的非線性剛度？

首先，通過file/import/file type → test data/create spline/file to read選擇位移-阻尼力曲線（即特性曲線），txt文件格式第一列為位移、第二列為阻尼力，在independent column index中填入1。

然后，可以在edit/modify中修改spline列表，在右側view as中選擇plot即可看到該曲線的形狀。

最后，通過stiffness coefficient → spline：F=f（defo） 修改彈簧屬性，選擇剛導入的spline曲線即可。

Bushing在view中無法設置非線性剛度，但在rail、car等template的模板中可以設置為非線性形式。

2 Adams中的接觸建模有哪些注意事項？

（1）步長。在模型中有接觸力的情況下，使用相對大的步長進行仿真，可能導致收斂問題，使接觸計算困難。在積分步長內，大的位移（特別是轉動位移）會導致明顯的不連續。仿真計算時，把hmax參數設置為相對小的值，可以幫助模型限制位移，從而使計算更容易收斂。

（2）靜平衡。在包含接觸的模型中進行靜平衡求解非常困難，必須考慮合適的建模技術。如果預計對象在靜平衡時是接觸狀態，那么應確保對象在建模初始配置下也是接觸狀態;如果預計對象在平衡狀態時不接觸，那么應使對象與接觸位置很接近，使得在靜平衡迭代過程中可以更容易地檢測到接觸。使用合適的TLIM和ALIM求解參數設置也能限制擾動，幫助找到靜平衡位置。如果很難找到靜力平衡，那么應考慮對模型使用動力平衡方法。

（3）薄殼。在一個求解步中，Adams會執行多個積分步以滿足預測校正的要求。如果輸入的幾何厚度很薄，那么有可能出現一個幾何體完全穿透到另一個幾何體中的現象，導致無效交叉體積的計算、錯過接觸或生成異常高的接觸力，減小hmax可以幫助避免這一問題。

（4）摩擦。摩擦計算是高度非連續的，可能導致數值收斂問題，特別是在相對低速的狀態下，摩擦計算困難將加重已經困難的接觸計算。只要是有可能先運行模型而不考慮接觸的摩擦，就模型運行成功后再考慮摩擦的影響。如果附加的接觸力導致數值計算更加困難或仿真速度緩慢，那么可以嘗試增加摩擦設置中的參數stiction_transition_velocity 和friction_transition_velocity，也可以減小摩擦因數，有助于積分收斂。

（5）復雜幾何。從幾何生成器中獲取接觸幾何交集信息的時間，與給定幾何的復雜程度相關。有些方法可設置幾何限制，盡可能避免不必要的訪問，但復雜的幾何信息仍然會很在大程度上影響仿真?？梢灶A估接觸幾何對之間的實際接觸區域，根據可能接觸的幾何區域對幾何體進行修剪或分割，在接觸定義時只引入分割后可能產生接觸的幾何體，以避免過于復雜的幾何接觸。同時，可以將復雜幾何替換為幾何基元，如球或圓柱體等，這些幾何基元之間的接觸計算可采用更快的計算方法。

（6）沖擊和回彈。在沒有辦法獲取沖擊參數的情況下，可采用回彈系數進行分析，回彈系數可通過物理實驗或從材料特性中獲得。通常，沖擊方法的數值連續性更好，并且可以更快獲得仿真結果。另外，沖擊方法還提供更多的接觸行為控制，包括阻尼、彈性指數等參數，可以幫助調整得到數值上滿意的結果。回彈系數法一般只用于回彈系數可以獲得而沖擊參數無法獲得的情況。對于給定的幾何體，只要有辦法可以輔助計算或確定沖擊參數，就應該盡量用沖擊方法建立接觸。

（7）接觸的幾何定義。有時候，接觸幾何定義的順序不同，幾何體的相對速度和參與接觸幾何體的復雜程度也不同，合適的幾何定義順序可以提供更好的計算條件。如果模型計算困難，那么有時調整幾何順序能夠使計算得到改進。如果計算結果不同，那么可能是計算公差設置太大，縮小誤差公差有時可以得到收斂的結果。

（8）使用SI2積分器。SI2積分器可以計算得到更好的速度結果，因此可以生成更好的、沒有尖波的加速度結果。加速度尖波會對接觸行為產生不利的影響，

對于大部分接觸模型，SI2積分器是較好的選擇。

（9）用二維接觸近似。只要有可能，盡量使用二維元素定義接觸（如點對線、線對線），或在定義SFORCE、VFORCE或GFORCE元素時使用IMPACT函數。

（10）定義接觸參數（如剛度、阻尼、彈性指數）?？紤]機械系統中每個部件的質量和慣量，以及接觸體碰撞后的相對移動速度，以此確定接觸參數的定義值是否合適。

3 Abaqus收斂設置的技巧有哪些？

Automatic stabilization在解決實際收斂問題中使用較多，特別是對于橡膠問題（默認不考慮自動穩定），其本質是引入黏性規劃系數以提高收斂性能，使得當剛度矩陣K中具有接近0或者小于0的特征值時，也能夠計算得到虛擬解。黏性系數太小、太大都不行，太小不能解決收斂性問題，太大會導致解不正確。Automatic stabilization選項見圖1。

Automatic stabilization共有3個非空選項。

（1）Specify dissipated energy fraction。通過“on the dissipated energy fraction”計算damping factor，當前幾步模型都穩定收斂時可用，其實質是超出范圍導致不收斂的能量耗散因數，預設值是0.000 2。其關鍵字為*Static， stabilize=0.000 2， allsdtol=0， continue=NO。

通常，若啟用這一選項，則備用的劃勾選項“use adaptive stabilization with max.ratio of stabilization to strain energy”默認自動選中，見圖2。

（2）Specify damping factor。該選項是在第一步不穩定或者奇異時使用，即直接指定damping factor的值（一般為定值，但不能太大）。其關鍵字為

*Static， stabilize， factor=0.000 2， allsdtol=0， continue=NO。

啟用這一選項時，備選項的數值可根據之前以及整個分析步的accuracy tolerance調整，見圖3。

（3）Use damping factors fromprevious general step。該選項用于第一步不啟動、在第二步開始的時候系統自己計算initial damping factors的情況。其關鍵字為*Static， stabilize， allsdtol=0.05， continue=YES。

啟用這一選項時的設置窗口見圖4。