显式方法:需要很小的时间增量步,仅依赖于模型的最高固有频率,与载荷的类型和持续时间无关。通常的模拟需要取10000~1000000个增量步,每个增量步的计算成本相对较低。
隐式方法:对时间增量步的大小没有内在的限制,增量的大小通常取决于精度和收敛情况。典型的隐式模拟所采用的增量步数目比显式模拟小几个数量级,单由于在每个增量步中必须求解一套全域的方程组,故对于每一个增量步的成本,要远高于显式方法。
ABAQUS学习笔记1——非线性
结构力学模拟中的非线性主要有:材料非线性、边界非线性、几何非线性。其中,几何非线性发生在位移的大小影响到结构响应的情况下,可能是由于:大挠度或大转动、“突然翻转”(snap through}、初应力或载荷刚性化。
非线性问题的求解
ABAQUS/Standard:应用Newton-Raphson算法获得非线性问题的解答。在非线性分析中,不能像在线性问题中一样通过求解单一的系统方程计算求解,而是增量地施加给定的载荷求解,逐步地获得最终解答。因此,ABAQUS/Standard将模拟划分为一定数量的载荷增量步(load increments),并在每个载荷增量步结束时寻求近似的平衡构形。
ABAQUS/Explicit:显式地从上一个增量步前推出动力学状态,无需进行迭代,确定了动平衡方程$P-I = M\ddot{u}$的解答。显式地求解一个问题,不需要计算切线刚度矩阵。显式中心差分算子满足了在增量步开始时刻t 的动力学平衡方程。利用在时刻t 计算的加速度,前推出在时刻$t+\Delta t/2$的速度解答和在时刻$t+\Delta t$的位移解答。对于线性和非线性问题是相似的,显式方法都需要一个小的时间增量步,只依赖于模型的最高阶自振频率,而与载荷的类型和加载时间无关。典型的模拟需要大量的增量步,然而事实上,由于在每个增量步中无需求解全体方程的集合,所以每一个增量步的计算成本,显式方法比隐式方法要小得多,故而ABAQUS/Explicit非常适合于非线性分析。