何憶南

(同濟(jì)大學(xué) 應(yīng)用力學(xué)所，上海 200092)

1．什么是重啟動(dòng)分析？

重啟動(dòng)分析是Abaqus軟件自帶的過(guò)程分析功能，主要用于2種情況：第一種情況主要用于天災(zāi)人禍等非人力控制因素，例如計(jì)算機(jī)宕機(jī)、磁盤(pán)空間不足、已達(dá)到分析步指定的最大增量等；第二種情況主要是人為特殊需求，例如因考量分析目的，需要從某時(shí)間點(diǎn)變更模型設(shè)定條件，之后接續(xù)分析等特殊情況。

在鐵片下壓迫使銅片包裹不同制造表面的銅導(dǎo)線的仿真(見(jiàn)圖1)分析中，鐵片在下降過(guò)程中會(huì)首先接觸并壓迫銅片，使銅片彎折包裹導(dǎo)線，但在銅片對(duì)導(dǎo)線形成緊密包裹的大部分過(guò)程中，導(dǎo)線間其實(shí)并沒(méi)有產(chǎn)生緊密接觸，導(dǎo)線間摩擦力對(duì)于該過(guò)程仿真的影響不明顯，可是從最終變形圖看，導(dǎo)線間摩擦力對(duì)最終結(jié)果的影響非常明顯。若將鐵片整個(gè)壓迫過(guò)程分為數(shù)段，將整個(gè)分析劃分為數(shù)個(gè)間隔，分析的前大半段壓迫過(guò)程不需要進(jìn)行重復(fù)分析，只在最后一個(gè)間隔即在最后緊密接觸段之前設(shè)置重啟動(dòng)操作,更改銅導(dǎo)線間摩擦系數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)分析目的。

圖1 導(dǎo)線包裹仿真示意

2．如何設(shè)置重啟動(dòng)分析？

在Abaqus中啟用重啟動(dòng)功能時(shí)，需要在原始計(jì)算模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行重啟動(dòng)設(shè)置。應(yīng)先對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行正常計(jì)算步驟如材料、載荷等設(shè)置，如果條件允許最好先試運(yùn)行一次，避免出現(xiàn)錯(cuò)誤。重啟動(dòng)功能在軟件Step模塊下主菜單output選項(xiàng)中的Restart Requests項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置選項(xiàng)包括需要重啟動(dòng)的分析步、輸出重啟動(dòng)文件的頻率等。

在彈出的Restart Requests對(duì)話框中，如果是Standard隱式分析，會(huì)在Step后出現(xiàn)Frequency選項(xiàng)，且默認(rèn)值為0，代表當(dāng)前Step并不輸出重啟動(dòng)分析數(shù)據(jù)，如改為1則代表在每個(gè)時(shí)間增量步都輸出重啟動(dòng)分析數(shù)據(jù)，輸出的數(shù)據(jù)格式有restart(.res)、analysis database(.abq,.mdl,.pac,and .stt)、part(.prt)、selected results(.sel)、output database files(.odb)等。

考慮到輸出過(guò)多重啟動(dòng)數(shù)據(jù)容易占用大量硬盤(pán)空間，一般不會(huì)選擇每個(gè)增量步都輸出。若Step不只是進(jìn)行關(guān)于模型模態(tài)頻率的計(jì)算(如Step-1)，且Frequency選項(xiàng)中的數(shù)值大于0時(shí)，Overlay選項(xiàng)可選，選中則代表此分析步中僅保留最后一個(gè)時(shí)間增量步的重啟動(dòng)分析數(shù)據(jù)，可以有效減少分析結(jié)果文件的大小，但是缺少在分析步的各個(gè)時(shí)間增量步重啟動(dòng)分析的機(jī)動(dòng)性。

相似地，時(shí)間間隔Intervals選項(xiàng)默認(rèn)值為1，如改為5則代表將當(dāng)前Step分析分為5個(gè)區(qū)間，在每個(gè)區(qū)間后輸出重啟動(dòng)分析數(shù)據(jù)。

確定Restart Request后，在模型屬性中調(diào)整重啟動(dòng)參數(shù)以讀取不同時(shí)間增量步/區(qū)間輸出的分析數(shù)據(jù)。需要注意的是，job與Step名字需要嚴(yán)格一致，以確保成功讀取。一般先選擇分段區(qū)間，后選擇重啟動(dòng)起點(diǎn)進(jìn)行中斷。

在相關(guān)重啟動(dòng)參數(shù)設(shè)定完成之后創(chuàng)建job，選擇job類型為Restart選項(xiàng)(而非Full analysis)，以激活軟件讀取之前的區(qū)間信息，完成重啟動(dòng)流程。若為顯式分析且時(shí)間間隔Intervals劃分完成后，則Recover選項(xiàng)可以選擇。該選項(xiàng)可用于接續(xù)中斷的計(jì)算，軟件會(huì)在已經(jīng)完成的odb、sta等文件基礎(chǔ)上進(jìn)行續(xù)寫(xiě)操作，無(wú)須合并，但須注意刪除中斷產(chǎn)生的lck文件(若存在)。簡(jiǎn)單重啟動(dòng)分析的完整流程見(jiàn)圖2。

圖2 重啟動(dòng)分析流程圖

3．重啟動(dòng)分析中需要注意的問(wèn)題有哪些？

關(guān)于原始模型，最好進(jìn)行copy model操作得到與原模型相同的新模型，然后進(jìn)行重啟動(dòng)操作，并保留前次分析的重要文件，例如Standard下的odb、res、mdl、prt等文件，將其放在同一個(gè)工作目錄之下。

在Standard隱式分析時(shí)，重啟動(dòng)需求界面會(huì)存在頻率Frequency和時(shí)間間隔Intervals這2個(gè)可選項(xiàng)，但只能定義其中一項(xiàng)，另一項(xiàng)必須為0。若將頻率設(shè)置為大于0的話，不管輸出頻率是否吻合該Step結(jié)束時(shí)的最后一個(gè)增量步，此增量步都會(huì)被輸出。

相似地，對(duì)于Explicit顯式分析，重啟動(dòng)需求界面只能定義重啟動(dòng)數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔Intervals且必須大于0，不管分析步結(jié)束時(shí)最后一個(gè)增量步是不是與指定的輸出時(shí)間間隔相吻合，都會(huì)被輸出。

當(dāng)對(duì)一個(gè)Step劃分interval時(shí)間間隔后，該Step已經(jīng)被切割為多個(gè)間隔，如果有振幅Amplitude等涉及作用時(shí)間的設(shè)定時(shí)，那么時(shí)間范圍Time Span需要選取總時(shí)間Total Time而非階段時(shí)間Step Time。

普通的重啟動(dòng)不能轉(zhuǎn)變模型原始分析中的任何參數(shù)，換而言之，重啟動(dòng)的啟動(dòng)點(diǎn)模型必須與原始分析的模型完全一致，否則Abaqus會(huì)產(chǎn)生模型識(shí)別問(wèn)題，無(wú)法再次啟動(dòng)。通過(guò)重啟動(dòng)的方式修改Step、改變邊界條件或者更改網(wǎng)格密度是不可行的。

雖然普通的重啟動(dòng)無(wú)法完成上述操作，但是可以結(jié)合其他的功能(如命令流等)實(shí)現(xiàn)。相似地,還可以利用重啟動(dòng)分析進(jìn)行隱式Standard與顯式Explicit求解器求解不同狀態(tài)之后的數(shù)據(jù)傳輸，以模擬真實(shí)物理現(xiàn)象的分析，例如以Standard求解部件受到螺栓預(yù)緊力等正常工況工作下的應(yīng)力狀態(tài)后，再以Explicit分析部件的抗沖擊情況。