CAE軟件操作小百科

何憶南

(同濟大學 應用力學所，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定條件，之后接續分析等特殊情況。

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，使銅片彎折包裹導線，但在銅片對導線形成緊密包裹的大部分過程中，導線間其實并沒有產生緊密接觸，導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，導線間摩擦力對最終結果的影響非常明顯。若將鐵片整個壓迫過程分為數段，將整個分析劃分為數個間隔，分析的前大半段壓迫過程不需要進行重復分析，只在最后一個間隔即在最后緊密接觸段之前設置重啟動操作,更改銅導線間摩擦系數，即可實現分析目的。

圖1 導線包裹仿真示意

2．如何設置重啟動分析？

在Abaqus中啟用重啟動功能時，需要在原始計算模型的基礎上進行重啟動設置。應先對計算模型進行正常計算步驟如材料、載荷等設置，如果條件允許最好先試運行一次，避免出現錯誤。重啟動功能在軟件Step模塊下主菜單output選項中的Restart Requests項進行設置。設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Frequency選項，且默認值為0，代表當前Step并不輸出重啟動分析數據，如改為1則代表在每個時間增量步都輸出重啟動分析數據，輸出的數據格式有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據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不只是進行關于模型模態頻率的計算(如Step-1)，且Frequency選項中的數值大于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據，可以有效減少分析結果文件的大小，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選項默認值為1，如改為5則代表將當前Step分析分為5個區間，在每個區間后輸出重啟動分析數據。

確定Restart Request后，在模型屬性中調整重啟動參數以讀取不同時間增量步/區間輸出的分析數據。需要注意的是，job與Step名字需要嚴格一致，以確保成功讀取。一般先選擇分段區間，后選擇重啟動起點進行中斷。

在相關重啟動參數設定完成之后創建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。該選項可用于接續中斷的計算，軟件會在已經完成的odb、sta等文件基礎上進行續寫操作，無須合并，但須注意刪除中斷產生的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？

關于原始模型，最好進行copy model操作得到與原模型相同的新模型，然后進行重啟動操作，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。若將頻率設置為大于0的話，不管輸出頻率是否吻合該Step結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據的時間間隔Intervals且必須大于0，不管分析步結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。

當對一個Step劃分interval時間間隔后，該Step已經被切割為多個間隔，如果有振幅Amplitude等涉及作用時間的設定時，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變模型原始分析中的任何參數，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，但是可以結合其他的功能(如命令流等)實現。相似地,還可以利用重啟動分析進行隱式Standard與顯式Explicit求解器求解不同狀態之后的數據傳輸，以模擬真實物理現象的分析，例如以Standard求解部件受到螺栓預緊力等正常工況工作下的應力狀態后，再以Explicit分析部件的抗沖擊情況。