准静态分析能否进行试验设计？

a88wangwei

这些天来一直有个疑问。我用explicit模拟旋压过程，如果模型可以视为准静态的，而且采用的材料也是率无关的，按照zsq-w版主等人的解析帖以及庄老师的书，只要调整工艺参数保证结果是一个准静态解，那么该过程的加载速度对模拟结果影响不大。如果上述看法是对的，那么是不是意味着我对旋压加工过程中的工艺参数进行的试验设计都是无意义的？（因为无论何种参数，只要满足准静态的条件，最终都会收敛至一个解，采用单拉模拟的结果也说明了这一点）
那么，如果上面结论成立的话，这仿真试验该如何安排才能让人信服呢？

zsq-w

1 计算基频 w
2 有基频w得到最小周期T=1/w
3 时间设置为20T试算。

一般来说，压缩的模型来说，20T是非常非常短的。

zsq-w

zsq-w版主等人的解析帖以及庄老师的书，只要调整工艺参数保证结果是一个准静态解a88wangwei 发表于 2010-6-30 09:37

我的帖子里面的意思应该是：“我们所模拟的工况是准静态的”。如果实际问题不是准静态的，那么无论我们如何“调整工艺参数”，都是无法把这个工况变成准静态的。 即使变成了准静态的，那么你还确定那是你要模拟的工况么？

因为我没有做过旋压，不知道这个是不是准静态的工况，我拿一个大家都见过的工况说说我的观点：

图示低碳钢单向拉伸试验可以用来得到材料的弹性模量、屈服强度等基本参数，拉伸速度一般是很慢的（为了得到材料的应变率效应的另说）。我用过的拉伸速度是2mm/min 或者 5mm/min。

那么这个拉伸的工况，就属于一个准静态的工况。这个例子我算过，时间用1s，2s，10s几乎没有区别（这个算是对准静态工况的验证），如果采用实验的真实时间（高达几分钟），结果仍然是没有变化的！ 后来我用0.1s来算，结果也是没有区别的。

所以运用准静态至少需要检查的项目包括但不限于：

1 材料是否率相关
2 加载速度是否很大（这个直接决定积分点的应变率和系统动能）
3 系统动能是否远小于应变能。
4 我还不知道的其他因素（个人能力有限，肯定还有我不知道的因素）

a88wangwei

zsq-w 版大，那么这个准静态的界定是个问题啊。目前根据模型试算的结果来看，下面三个检验基本可以满足：
1 材料是否率相关，无关
2 加载速度是否很大，远低于材料波速
3 系统动能是否远小于应变能，除开始阶段，后期皆满足该要求
这不是说明我的模型就是准静态的呢？感觉将工艺参数改了之后模拟出来的结果大体相似，没有量级上的差异，之前师兄们做这个事情的时候就按照这样的结果直接比较了，后来看书才觉得似乎有些不妥当。
另：庄老师的书里《ABAQUS有限元软件6.4版 入门指南》349页里面13.2.3节 金属成型问题，说到“为了获得低成本求解过程，人为地提高成型问题的速度是必要的。但是，速度提高多少仍可以获得可接受的解答呢？,,,,,可以应用最低价结构模态的时间周期来知道成型的速度。”可能是我当时误会意思了，以为大凡金属成形皆可按此法来缩短模拟时间。

zsq-w

3# a88wangwei
加载速度一般是和结构固有周期相比的。就单拉实验来说，求固有周期的边界条件很好说（就是构件两端固支）。
不过对于你的旋压模型来说，边界都难说采用哪一种（我看过你的那个帖子）。当然你可以采用周期最长的那种边界 试一试。也可以在aba里面将时间用t 和2t分别算一次再比较二者的结果。

问下：你用准静态求解的FEA结果与实验结果对照过没有？ 差别大不大？
你的工艺参数具体是指哪几个参数？

a88wangwei

感谢版大回复。
目前的加载时间相对模型的最长周期而言都大至少100倍了，算出来的结果和自然时间下算出来的也没有数量级的差别。我疑惑的是，像这种结果的微小差异，究竟可以看做是所有的结果都收敛至一个解呢？还是由于工艺参数给的不同导致的差异？哎，纠结了。不知道其他用动力学显示算法模拟成形问题的大侠们都是如何看待这个问题的。我感觉只要用explicit来模拟加工的话，那么这个问题就已经被我们看做是准静态的了，因为explicit最初被设计为求解爆炸等动态效应特别明显的问题。
试验早在5月我就做完了，不过模拟结果却迟迟出不来，至今也无法比较。按照之前的模拟思路，以自然时间来进行模拟，如果网格不畸变的话，最终的结果出来估计都得我毕业后了。工艺参数主要有进给比、芯模转速、旋轮安装角等。

a88wangwei

中午请教了我们课题组的一个老师，他说可以把所有的参数都放大，原先的实验设计依然有效，规律啥的也还是可以总结的。不过还是对书上所说的加大加载速度结果也会收敛至准稳态这一点很迷惑。
准静态分析进行实验设计之后得到的解之间差异不大，这些微小的差异可以看做是所有的结果都收敛至一个解呢？还是由于工艺参数给的不同导致的差异？
莫非我在这个事情上犯了什么认识上的错误

rosalie1771

6# a88wangwei 你放大的话是否可以试试质量放大，这个也可以减少模拟成本，你看看这个帖子，很不错
http://forum.simwe.com/viewthread.php?tid=828207&highlight=%D6%CA%C1%BF%B7%C5%B4%F3

a88wangwei

楼上说的那个帖子在下也仔细看过，不过质量放大所能带来的时间减少远不如直接减少时间来的快。

xiaozhiwwww

肯定材料属性和变形速率无关？金属的冷作硬化考虑了吗。

cuthbert2008

这些天来一直有个疑问。我用explicit模拟旋压过程，如果模型可以视为准静态的，而且采用的材料也是率无关的，按照zsq-w版主等人的解析帖以及庄老师的书，只要调整工艺参数保证结果是一个准静态解，那么该过程的加载速 ...
a88wangwei 发表于 2010-6-30 09:37

你好，我对于准静态问题一直不太明白，我想请问一下准静态分析在abaqus中具体是如何体现的呢

zxizr

zsq-w 发表于 2010-6-30 10:03
我的帖子里面的意思应该是：“我们所模拟的工况是准静态的”。如果实际问题不是准静态的，那么无论我们如 ...

想请教一下zsq-w管理员关于准静态模拟的问题：我模拟的case是粉末材料在模具中压制成形-卸载-脱模的过程，之前用static分析总是在脱模的最后阶段不收敛，所以想用在显示里用准静态模拟一下，实际的实验过程是压制和脱模的时间是各1min，压制行程是6mm，脱模行程是10-12mm。看您的帖子说如果用实验真实的时间模拟也是可以的，不过由于我的模型很大，网格数量比较多，显示算上2min肯定不现实，我现在将压制和脱模时间都缩短为1s了，计算机还是无法承受，算了一天才0.1s不到，请问如果能加快计算速度呢，您说的算上1s，2s，10s甚至高达几分钟是如何实现的呢，请赐教，谢谢了！

zsq-w

zxizr 发表于 2012-5-2 18:27
想请教一下zsq-w管理员关于准静态模拟的问题：我模拟的case是粉末材料在模具中压制成形-卸载-脱模的过程 ...

不好意思，粉末的我还不懂。

zxizr

zsq-w 发表于 2012-5-3 09:18
不好意思，粉末的我还不懂。

那抛开粉末材料，就对于同一模型来说，如果用动态显示计算，计算时间加长了，由0.1s变为1s，甚至10s，1min，那么计算时间肯定会变得很长啊，前辈是如何计算几分钟的动力学显示计算的，那要计算好久好久好久的，是通过增大output increment吗，请赐教，谢谢了~