搭建Abaqus有限元模型時，經(jīng)常需要設(shè)置多分析步。在設(shè)置Abaqus多分析步的常用方法為在仿真分析任務(wù)中設(shè)置多個“Step”，將整個仿真任務(wù)的求解時間劃分為若干個Step（圖1），用戶可具體指定各分析步中的載荷、邊界條件。采用這種方法設(shè)置多分析步時，各分析步之間是不獨(dú)立的，而是具有路徑依賴性（path dependency）。

圖1 Abaqus設(shè)置多分析步常用方法示意圖

除上述這種設(shè)置非獨(dú)立多分析步的常用方法外，Abaqus中還提供了另外兩種設(shè)置獨(dú)立多分析步工況的方法：一種是通過應(yīng)用*PERTURBATION關(guān)鍵字設(shè)置獨(dú)立線性多分析步工況；另一種是通過應(yīng)用*MANIFEST關(guān)鍵字設(shè)置獨(dú)立的非線性工況，采用*MANIFEST關(guān)鍵字時，仿真任務(wù)的技術(shù)路線如圖1所示 [1]。

本文將介紹如何在前處理軟件ANSA中設(shè)置應(yīng)用*MANIFEST關(guān)鍵字的獨(dú)立非線性分析步。

圖2 應(yīng)用 *MANIFEST關(guān)鍵字的Abaqus獨(dú)立非線性分析技術(shù)路線

典型的獨(dú)立非線性分析步的仿真工作流程有：對汽車等工業(yè)產(chǎn)品的鈑金件進(jìn)行抗凹分析（OilCanning），壓頭加載在各個抗凹分析測量點(diǎn)上的載荷工況；采用包絡(luò)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和驗(yàn)算時，結(jié)構(gòu)上各載荷的不利工況組合。

雖然采用Abaqus中常用的非獨(dú)立仿真分析步設(shè)置方法，并結(jié)合Abaqus *Restart關(guān)鍵字，也可以實(shí)現(xiàn)這些仿真流程的建立，但應(yīng)用*MANIFEST關(guān)鍵字設(shè)置獨(dú)立非線性分析步，在諸如上述這些仿真案例中，通常會在數(shù)值求解的效率、結(jié)果文件存儲效率、文件大小上將更具有優(yōu)勢。

ANSA自2022年發(fā)布的23.1版本開始，就對*MANIFEST關(guān)鍵字的參數(shù)實(shí)現(xiàn)了全面支持，并為ANSA用戶提供了快捷方便的Abaqus獨(dú)立非線性工況搭建功能。根據(jù)Abaqus Manual，*MANIFEST關(guān)鍵字要求的參數(shù)包括Required parameters：EVOLUTION TYPE；Optional parameters：BASE STATE、MODEL CHANGE、RESULTS、ZERO INCREMENT。ANSA對*MANIFEST關(guān)鍵字的這些參數(shù)的設(shè)置都是支持的。

當(dāng)用戶在ANSA中切換至Abaqus deck后，可以在Loadcase Setup Aissistant > Opitions > *MANIFEST，或者Step Manager > *MANIFEST 打開*MANIFEST選項(xiàng)卡（圖3）。

圖3 ANSA中的 *MANIFEST關(guān)鍵字選項(xiàng)卡

其中，Loadcase Setup Aissistant給用戶提供了更為直觀的用戶交互界面，用戶可以通過勾選的方式，對各Loadcase、各Step中的載荷、邊界條件、輸出等進(jìn)行設(shè)置（圖4）。

圖4 使用Loadcase Setup Aissistant設(shè)置應(yīng)用*MANIFEST關(guān)鍵字的獨(dú)立非線性分析步

當(dāng)ANSA中*MANIFEST關(guān)鍵字選項(xiàng)卡中的參數(shù)“MANIFEST”等于“Yes”時，用戶可以點(diǎn)擊Loadcase Setup Aissistant中的New > Nonlinear Loadcase來新建非線性分析步或分析步下的Step。

當(dāng)用戶從ANSA中導(dǎo)出應(yīng)用*MANIFEST關(guān)鍵字的Abaqus求解文件時，ANSA將按照如圖5所示的Includes結(jié)構(gòu)對輸出仿真求解文件，這種Includes結(jié)構(gòu)與Abaqus Manual所要求的 Includes結(jié)構(gòu)形式（圖6）相一致。

圖5 ANSA中輸出的應(yīng)用*MANIFEST關(guān)鍵字的Includes文件結(jié)構(gòu)示意圖

圖6 Abaqus Manual 對應(yīng)用*MANIFEST關(guān)鍵字的獨(dú)立非線性工況要求的Includes文件結(jié)構(gòu)[1]

綜上，通過ANSA中的Abaqus *MANIFEST關(guān)鍵字卡片，結(jié)合Loadcase Setup Aissistant，可以快速、清晰地搭建Abaqus 獨(dú)立非線性分析步，提高仿真建模前處理的效率。

作者 | 何強(qiáng)

BETA CAE 工程師