何憶南

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

1．什么是重啟動分析？

重啟動分析是Abaqus軟件自帶的過程分析功能，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，例如計算機宕機、磁盤空間不足、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，需要從某時間點變更模型設(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(見圖1)分析中，鐵片在下降過程中會首先接觸并壓迫銅片，使銅片彎折包裹導(dǎo)線，但在銅片對導(dǎo)線形成緊密包裹的大部分過程中，導(dǎo)線間其實并沒有產(chǎn)生緊密接觸，導(dǎo)線間摩擦力對于該過程仿真的影響不明顯，可是從最終變形圖看，導(dǎo)線間摩擦力對最終結(jié)果的影響非常明顯。若將鐵片整個壓迫過程分為數(shù)段，將整個分析劃分為數(shù)個間隔，分析的前大半段壓迫過程不需要進(jìn)行重復(fù)分析，只在最后一個間隔即在最后緊密接觸段之前設(shè)置重啟動操作,更改銅導(dǎo)線間摩擦系數(shù)，即可實現(xiàn)分析目的。

圖1 導(dǎo)線包裹仿真示意

2．如何設(shè)置重啟動分析？

在Abaqus中啟用重啟動功能時，需要在原始計算模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行重啟動設(shè)置。應(yīng)先對計算模型進(jìn)行正常計算步驟如材料、載荷等設(shè)置，如果條件允許最好先試運行一次，避免出現(xiàn)錯誤。重啟動功能在軟件Step模塊下主菜單output選項中的Restart Requests項進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置選項包括需要重啟動的分析步、輸出重啟動文件的頻率等。

在彈出的Restart Requests對話框中，如果是Standard隱式分析，會在Step后出現(xiàn)Frequency選項，且默認(rèn)值為0，代表當(dāng)前Step并不輸出重啟動分析數(shù)據(jù)，如改為1則代表在每個時間增量步都輸出重啟動分析數(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。

考慮到輸出過多重啟動數(shù)據(jù)容易占用大量硬盤空間，一般不會選擇每個增量步都輸出。若Step不只是進(jìn)行關(guān)于模型模態(tài)頻率的計算(如Step-1)，且Frequency選項中的數(shù)值大于0時，Overlay選項可選，選中則代表此分析步中僅保留最后一個時間增量步的重啟動分析數(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時間增量步重啟動分析的機動性。

相似地，時間間隔Intervals選項默認(rèn)值為1，如改為5則代表將當(dāng)前Step分析分為5個區(qū)間，在每個區(qū)間后輸出重啟動分析數(shù)據(jù)。

確定Restart Request后，在模型屬性中調(diào)整重啟動參數(shù)以讀取不同時間增量步/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，后選擇重啟動起點進(jìn)行中斷。

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

圖2 重啟動分析流程圖

3．重啟動分析中需要注意的問題有哪些？

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，將其放在同一個工作目錄之下。

在Standard隱式分析時，重啟動需求界面會存在頻率Frequency和時間間隔Intervals這2個可選項，但只能定義其中一項，另一項必須為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)束時的最后一個增量步，此增量步都會被輸出。

相似地，對于Explicit顯式分析，重啟動需求界面只能定義重啟動數(shù)據(jù)的時間間隔Intervals且必須大于0，不管分析步結(jié)束時最后一個增量步是不是與指定的輸出時間間隔相吻合，都會被輸出。

當(dāng)對一個Step劃分interval時間間隔后，該Step已經(jīng)被切割為多個間隔，如果有振幅Amplitude等涉及作用時間的設(shè)定時，那么時間范圍Time Span需要選取總時間Total Time而非階段時間Step Time。

普通的重啟動不能轉(zhuǎn)變模型原始分析中的任何參數(shù)，換而言之，重啟動的啟動點模型必須與原始分析的模型完全一致，否則Abaqus會產(chǎn)生模型識別問題，無法再次啟動。通過重啟動的方式修改Step、改變邊界條件或者更改網(wǎng)格密度是不可行的。

雖然普通的重啟動無法完成上述操作，但是可以結(jié)合其他的功能(如命令流等)實現(xiàn)。相似地,還可以利用重啟動分析進(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。