ABAQUS中动态分析包括两大类基本方法: 假定 0,时刻的节点位移,速度与加速度均为已知,现求解时刻的结构响应。中心差分法对加速度,速度的导数采用中心差分代替,即为: 将(1)式代入运动方程后整理得到: 式(2)中: 分别称为有效质量矩阵,有效载荷矢量。R,M,C,K为结构载荷,质量,阻尼,刚度矩阵。 求解线性方程组(2),即可获得时刻的节点位移向量,将代回几何方程与物理方程,可得时刻的单元应力和应变。 中心差分法在求解瞬时的位移时,只需时刻以前的状态变量,然后计算出有效质量矩阵,有效载荷矢量,即可求出,故称此解法为显式算法。 中心差分法,在开始计算时,需要仔细处理。t=0时,要计算,需要知道的值。因此应该有一个起始技术,因而该算法不是自动起步的。由于,,是已知的,由t =0 时的(1)式可知: 中心差分法中时间步长的选择涉及两个方面的约束:数值算法的稳定性和计算时间。中心差分法的实质是用差分代替微分,并且对位移和加速度的导数采用线性外插,这限制了的取值不可过大,否则结果可能失真过大。 可以证明:中心差分法是条件稳定的。即当时间步长必须小于由该问题求解方程性质所决定的一个时间步长的临界值。 2 隐式算法(Newmark 法) 式中,为按积分的精度和稳定性要求可以调整的参数。 根据(6)式可给出表示的表达式,代入运动方程中整理得到: 称之为有效刚度矩阵和有效载荷矢量。由上式可以看出求解当前,需要用到当前时刻的,因此该算法为隐式算法。 当载荷历史全部已知时,为已知量,求解需要迭代实现。 可以证明,当参数时,Newmark 法是无条件稳定的,即的大小不影响数值稳定性。此时时间步长的选择主要根据解得精度确定。一般,Newmark 法可以比中心差分法的时间步长大得多。 ______________________ |
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