0厚度cohesive单元，Explicit模拟断裂，位移应力曲线震荡怎么办

michael8802

由于对这个问题研究的时间不长，可能很多基本概念也不是特别了解，希望高手们看到有什么问题，请多多指导，先谢谢啦。

问题描述：
一个2D（50mm*50mm）混凝土试件（细观尺度下，材料各项异性），左边固定右边施加一水平位移荷载（总位移0.1mm，随时间均匀增加），作用时间（总时间）0.01s。模型采用自由划分，所有实体单元为三角形单元（骨料，砂浆等），cohesive单元为4节点单元，网格尺寸大小为0.8mm左右，材料参数从已有的文献获取，最后得到的应力（约束边所有节点反力的总和除以边长）位移（施加位移荷载的任意点的位移）曲线震荡严重（见下图1），请问有什么方法可以改善么？

尝试解决：
在论坛里看了两天，好像也有一些针对的解决办法，有些也亲自试了试，可是还不成功，试过的办法有：
1. 尝试改变，作用时间和水平位移荷载，做过0.1mm位移对应时间0.01s-2s的组合，和0.2mm位移对应时间0.01s-2s的组合，曲线震荡有所改善（见图2），但还是不像从文献中看到的那么光滑，请问这个时间和位移有无对应的公式计算，有没有规律可循？


2. 尝试加入材料Rayleigh damping，加入了质量阻尼值Alpha，设置从1-3，未改变beta值，没有明显效果。看过一些网上的帖子，但是对于选取这个参数的值没什么把握，不知道会不会影响计算结果，有没有参考值推荐？
3. 尝试加入数值阻尼（体积粘度bulk viscosity），按照论坛里帖子的推荐，设置从0.06-0.6，相应取不同的值，并配以不同的总时间和总位移值，但是结果还是不理想。据说这个值取得不好会对结果的正确性很有影响，不知道有无参考值推荐？
4. 尝试采用滤波来处理震荡，因为是一条线上所有节点的应力平均，有个别点震荡特别厉害，是否可以采用滤波的方法去掉那些点？这样做得出的结果，是否科学合理呢？不是很清楚如何在abaqus中使用滤波函数（应该选用哪种滤波函数，如saegeneralfilter，参数该如何设置），能否分享一点经验或者资料？
5.也有尝试用standard和双精度来计算，都不成功。

尝试了不同的方法，都不太成功，不知道解决这个问题的首选方法是什么？有没有其他途径可以消除曲线的波动？有任何想法和建议，欢迎讨论，请不吝赐教。非常感谢！:)

amani

这个问题我来说两句，首先数值震荡是内聚力软化本构导致的，能量在短时间来不及扩散，导致在下降段数值跳，在静力学问题上我做过，这是由于网格不够密导致的；对于动力学问题，可能是由于时间增量不够小导致的，因为你用的是差分算法，条件稳定。

michael8802

哪位大侠能否讲讲这其中的原理呢？到底什么才是最重要的影响因素？谢谢~~

cartographer

就自己算过的一些而言，个人的理解。显示算法由于考虑质量，有一定的冲击效果。几乎所有的反力/应力都是震荡的。
在你的例子里面，由于损伤后期结构软化得厉害，后期震荡比较明显。


你只是要光滑曲线的话
Abaqus里面就有个smooth函数，可以把曲线变得光滑。

另外关于震荡  论坛有很多讨论的帖子
你可以随便关键字搜索一下
http://forum.simwe.com/forum.php ... =%E9%9C%87%E8%8D%A1

michael8802

cartographer 发表于 2013-10-28 17:02
就自己算过的一些而言，个人的理解。显示算法由于考虑质量，有一定的冲击效果。几乎所有的反力/应力都是震 ...

谢谢回复。
恩，有采用这个关于震荡的帖子中所说的加入阻尼，不知道为何都不成功。。。
可能自己不知道如何选参数，按照贴子上说的几个参数可能不适合我的模型。
另外，smooth函数处理之后的曲线，对于震荡太明显的可以处理么？这个结果是否反应真实值，得出的曲线还是否科学可靠？
一直比较困惑，对于采用显示算法得到的应力震荡现象，希望能得到相对光滑的应力位移曲线，首选的处理方法是哪一个呢？改模型参数，加阻尼，采用smooth函数/滤波函数？或者其他的？再次感谢。

ssnss

要么换成Standard进行分析，要么滤波

michael8802

ssnss 发表于 2013-10-28 23:21
要么换成Standard进行分析，要么滤波

谢谢版主回复~
尝试过用standard，但是算不下去，是否有哪些地方参数设置需要注意的？
滤波之后的结果应该还是真实的吧？只是对显示算法的一种结果优化么？请问滤波需要用哪一个函数，如何设置参数（我的固定边所有节点随时间变化的反力如下图）？查了查都没找到详细的资料，能多讲一些么，或者分享一些相关资料，再次谢过版主啦~

ssnss

standard收敛性是不好，但应该还是可以收敛的；
滤波可以用butterworthFilter试试，基本思想是把高频的杂波滤掉，只需要设置一个截止频率即可。

michael8802

ssnss 发表于 2013-10-28 23:54
standard收敛性是不好，但应该还是可以收敛的；
滤波可以用butterworthFilter试试，基本思想是把高频的杂波 ...

谢谢回复。
嗯，我再试着用standard算，改小最大步长，不过计算时间特别长，不知道还有没其他参数需要注意？
对于滤波一直有个疑问，会不会改变曲线的幅值而使得结果不真实？
在论坛里看到使用截止频率10000，order=2，但是试过后没有效果，不知道几个参数该如何选择？因为需要对每一条曲线都设置滤波，所以是在step下tools-filter来设置的，后处理时没有再做处理，不知道是不是自己没设置对？
另外，由于模型中所有实体单元之间都加入了cohesive单元，这样网格的疏密对结果有没较大影响？
谢谢。

吴聊SP

michael8802 发表于 2013-10-29 09:12
谢谢回复。
嗯，我再试着用standard算，改小最大步长，不过计算时间特别长，不知道还有没其他参数需要注 ...

我的理解是：滤波结果类似拟合曲线，多少有误差

michael8802

吴聊SP 发表于 2013-10-29 10:57
我的理解是：滤波结果类似拟合曲线，多少有误差

谢谢斑竹回复。
嗯，我再好好多查点资料看看。

飘逸的菜

楼主好，我在模拟钢筋拉拔试验，用standard算也一直不收敛，用Explicit算但是曲线一直是上升的，请问楼主的密度怎么设定？还有cohesive单元损伤扩展是用的线性还是指数型的？楼主算的损伤是所有单元都扩展损伤，SDEG同时达到1，还是先部分单元达到1完全破坏，之后再部分单元再损伤？期待楼主回复啊~

michael8802

飘逸的菜 发表于 2014-1-6 09:22
楼主好，我在模拟钢筋拉拔试验，用standard算也一直不收敛，用Explicit算但是曲线一直是上升的，请问楼主的 ...

不知道你说的密度是什么，损伤扩展用的是线性，SDEG不是同时达到1的。

pjy_1101689

同问楼主，abaqus、explicit中内聚力单元的密度如何设置（单元为0厚度）？

书帅

0厚度cohesive单元如何实现的呢？大神

cuiwenjunwhu

前辈，我和你的模型简直太像，可以说一模一样，我的曲线也是后期震荡的厉害。搞了好久都没好，能告诉我一下你的解决办法吗？谢谢谢谢！

周立铭

amani 发表于 2014-5-25 22:24
这个问题我来说两句，首先数值震荡是内聚力软化本构导致的，能量在短时间来不及扩散，导致在下降段数值跳， ...

      老师您好!冒昧打扰！我是一名结构方向研究生，目前正在做基于ABAQUS粘性接触的分离式砌体结构拟静力模拟，裂缝能够比较地拟合实验，只是滞回曲线却很难对上，试过好多方法也不理想，查了国内外的论文发现也很少人能够在裂缝和曲线同时做好。我目前的处理方法是提高界面强度来控制曲线的软化，只是这样一来，裂缝又很难拟合。看了您一些关于内聚力单元的研究，冒昧向您请教一下关于这方面的建议。如果您方便的话，这是我的邮箱，zhouxinzhi1993@163.com。祝老师身体健康！万事如意！