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ADINA有限元经典实例分析:设置单元生死时间

时间:2023-11-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:模拟过程中,如果有新的物质生成或移除,则需要用到单元的生死功能。图4-54 设置单元组ADINA软件还允许读者设置单元死的延迟时间,该参数可以使单元刚度矩阵在一段时间内逐渐变为0,而不是立刻变为0。这样设置的好处是:1)可以有效处理由于单元突然死掉而产生的不连续问题;2)有利于结果的收敛。这种单元的死与前面介绍的单元生死不是同一个概念,请读者加以区别。图4-55 设定单元生死时间

ADINA有限元经典实例分析:设置单元生死时间

模拟过程中,如果有新的物质生成或移除,则需要用到单元的生死功能。单元生死功能主要用于模拟施工过程(例如,模拟焊接过程、地下隧道的开挖与支护桥梁的维修支护过程、建筑结构施工过程等),属于典型的非线性问题。单元生死一般都由时间来控制。ADINA软件中还包含一种与材料参数相关的单元“死”,将在本节末尾处介绍。

如果模型中包含新单元生成,则新生单元的质量矩阵刚度矩阵和载荷向量将被填加到模型的总质量矩阵、总刚度矩阵及总载荷向量中。与此类似,如果模型中的单元被移除(死掉),则被移除单元的质量矩阵、刚度矩阵及载荷向量将会从模型的总质量矩阵、总刚度矩阵及总载荷向量中移除。

定义单元组时可以设置单元的生死时间(如果该单元组中的单元同生死,这种情况很少遇到),也可以在Element Properties菜单或Element Data菜单下定义,通常情况下,后两者是常用的设置方法。

单元生死时间的设置如图4-55所示,单元生时间Tbirth应选择在(ttt)的范围内,其中t为单元激活的时刻,对应时间步的某个时间计算点,Δtt时刻对应的下一步计算的时间步长,在t时刻单元处于应力自由状态,在tt时刻单元被激活;单元死时间Tdeath应选择在(ttt)的范围内,其中t为单元死去的时刻,对应时间步的某个时间计算点,Δtt时刻对应的上一步计算的时间步长,在tt时刻单元正常存在,在t时刻单元死掉。如果模拟中某个单元同时使用了单元生死功能,则单元死的时间一定要大于单元生的时间,即:Tdeath>TBirth。

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图4-54 设置单元组(施加初始应变)(www.xing528.com)

ADINA软件还允许读者设置单元死的延迟时间,该参数可以使单元刚度矩阵在一段时间内逐渐变为0,而不是立刻变为0。在单元死时刻,单元刚度矩阵开始线性减少,到达延迟时间后单元刚度矩阵才变为0,此时单元才彻底死掉。这样设置的好处是:1)可以有效处理由于单元突然死掉而产生的不连续问题;2)有利于结果的收敛。在杂项控制对话框中可以定义单元死的延迟时间,对应的操作为:在菜单Control→Miscellaneous Options下的Element Death Decay time中输入单元死的延迟时间,默认值为0。

ADINA软件中还包含一种因单元失效而死掉的情况,例如,单元的最大应变达到材料设置的最大值。在ADINA软件中,只要单元内的一个积分点达到失效判据条件,单元将立刻死掉,单元的刚度矩阵、质量矩阵将在总刚度矩阵、总质量矩阵中被移除。需要注意的是:这种单元是瞬时死掉而不是延迟死掉。目前,ADINA软件中还没有包含损伤模型,如果读者希望考虑单元损伤的渐进失效,则可以通过二次开发来实现。这种单元的死与前面介绍的单元生死不是同一个概念,请读者加以区别。相关例题的详细介绍,请参考本书8.3节“钢球撞击薄板分析”和ADINA 8.6版《结构理论手册》11.4节。

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图4-55 设定单元生死时间

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