隱式耦合的松弛和加速器方法

產(chǎn)品：Abaqus/Standard

SIMULIA協(xié)同仿真引擎現(xiàn)在支持Aitkens松弛方法以及Anderson和Broyden加速器方法，為強(qiáng)耦合物理場(chǎng)提供穩(wěn)健且省時(shí)高效的解決方案。此功能在 2022 FD04 （FP.2232）版本中首次提供。

分離求解技術(shù)對(duì)強(qiáng)耦合物理場(chǎng)的穩(wěn)定性和精度提出了挑戰(zhàn)，SIMULIA協(xié)同仿真引擎支持Aitkens松弛方法以及用于隱式耦合的Anderson和Broyden加速器方法。這些方法能夠以更少的耦合迭代來處理強(qiáng)耦合物理仿真。Abaqus/Standard 與 3DS Navier-Stokes 流體求解器耦合時(shí)，當(dāng)隱式耦合時(shí)默認(rèn)使用Anderson方法。

基于統(tǒng)一背景網(wǎng)格轉(zhuǎn)換的新默認(rèn)的SPH單元轉(zhuǎn)換方法

產(chǎn)品：Abaqus/Explicit

默認(rèn)的平滑粒子流體動(dòng)力學(xué)（SPH）單元轉(zhuǎn)換方法更改為均勻背景網(wǎng)格轉(zhuǎn)換。此功能在 Abaqus 2022 FD04（FP.2232）版本中首次提供。

以前，默認(rèn)的SPH單元轉(zhuǎn)換方法基于每個(gè)拉格朗日單元生成固定數(shù)量的SPH粒子。在拉格朗日母單元尺寸不均勻的情況下，此方法會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換后的SPH粒子分布不均勻，從而對(duì)仿真精度產(chǎn)生不利影響。在此版本中，SPH 單元轉(zhuǎn)換的默認(rèn)選項(xiàng)更改為統(tǒng)一背景網(wǎng)格轉(zhuǎn)換方法。均勻背景網(wǎng)格轉(zhuǎn)換是首選方法，因?yàn)樗梢陨删鶆蚍植嫉腟PH粒子，有助于實(shí)現(xiàn)更好的仿真精度。均勻背景網(wǎng)格轉(zhuǎn)換會(huì)在增量開始時(shí)自動(dòng)將拉格朗日單元轉(zhuǎn)換為 SPH 粒子。對(duì)于每個(gè)基于單元的單元轉(zhuǎn)換，必須在“SECTION CONTROLS”選項(xiàng)中設(shè)置SPH CONVERSION=PER ELEMENT。

在 Abaqus/Explicit中導(dǎo)入其他外部場(chǎng)

產(chǎn)品：Abaqus/Explicit

2022 FD04 （FP.2232）

現(xiàn)在，可以從CST Studio 分析中導(dǎo)入時(shí)域和頻域結(jié)果。此功能在2022 FD04 （FP.2232）版本中首次提供。這種新的導(dǎo)入功能僅限于在離散位置導(dǎo)入力和扭矩，以及導(dǎo)入物體表面或體積上的熱損失：在Abaqus/Explicit中，導(dǎo)入某個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)場(chǎng)，性能得到提高；當(dāng)將力、壓力、牽引力和熱通量作為歷史相關(guān)場(chǎng)導(dǎo)入時(shí)，場(chǎng)映射器為缺失成員分配零值。

Abaqus 2022 FD03 （FP.2223）

在Abaqus/Explicit 中，可導(dǎo)入外部場(chǎng)以定義與歷史記錄相關(guān)的場(chǎng)。以前，外部場(chǎng)的導(dǎo)入在Abaqus/Explicit中僅用于定義初始條件和分布。現(xiàn)在，可以導(dǎo)入外部場(chǎng)定義荷載、邊界條件和預(yù)定義場(chǎng)。對(duì)于順序分析中導(dǎo)入的外部場(chǎng)，可以使用物理場(chǎng)量（例如集中力、位移、速度、加速度、節(jié)點(diǎn)溫度和場(chǎng)變量）。此功能在 Abaqus 2022 FD03 （FP.2223）版本中首次提供。

新的場(chǎng)映射器控件

產(chǎn)品：Abaqus/Standard、Abaqus/Explicit

導(dǎo)入預(yù)定義場(chǎng)時(shí)，可以使用附加的場(chǎng)映射控件。此功能在 Abaqus 2022 FD03 （FP.2223） 版本中首次提供。

場(chǎng)映射器提供具有不同網(wǎng)格拓?fù)涞挠蛑g的空間映射，并被Abaqus的各種功能使用，包括協(xié)同仿真和導(dǎo)入外部場(chǎng)。

現(xiàn)在可用以下場(chǎng)映射器控件：

• 在將密集場(chǎng)集成到擴(kuò)展場(chǎng)時(shí)，可以在子單元或全局保守映射算法之間進(jìn)行選擇。子單元算法提供具有平滑分布的保守映射。對(duì)于全局保守算法，結(jié)果在整個(gè)區(qū)域都是保守的，并且該算法在數(shù)值上性價(jià)比更高。

• （可選）可以指定一個(gè)常量值，以便在搜索失敗時(shí)用于缺少的單元。默認(rèn)情況下，會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤，可以在Abaqus/CAE的可視化模塊中查看缺少的部分。

• 可以提供距離搜索容差以限制或擴(kuò)大搜索范圍，這些距離容差可以是絕對(duì)值，也可以是相對(duì)于特征區(qū)域維度。

模型中引入子結(jié)構(gòu)：絕對(duì)路徑

現(xiàn)在，可以指定子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫文件位置的絕對(duì)路徑，以便在模型中引入子結(jié)構(gòu)，從而提高子結(jié)構(gòu)的可用性。此功能在Abaqus 2022 FD02（FP.2214）版本中首次提供。以前版本僅支持相對(duì)路徑。

添加殘差模式以豐富子結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在可以將殘差模式添加到子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)中，以提高子結(jié)構(gòu)的高頻動(dòng)態(tài)逼近能力。此功能在 Abaqus 2022 FD02 （FP.2214） 版本中首次提供。

現(xiàn)在，可以將靜態(tài)擾動(dòng)響應(yīng)輸出為殘差模式，以便在后續(xù)的子結(jié)構(gòu)生成過程中使用。當(dāng)指定新的殘差模式RESIDUAL MODES參數(shù)時(shí)，與子結(jié)構(gòu)荷載工況對(duì)應(yīng)的荷載模式，以及靜態(tài)擾動(dòng)過程中存儲(chǔ)的任何殘差模式也會(huì)添加到下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)中。

可以在分布式內(nèi)存并行 （DMP） 模式下計(jì)算靜態(tài)擾動(dòng)步驟中的殘差模態(tài)，從而使工作流程在涉及許多殘差模態(tài)的應(yīng)用程序中更加高效。

改進(jìn)了具有混合或自由界面模式的子結(jié)構(gòu)的性能

在固有頻率提取過程中，特征模態(tài)不保留任何或所有保留的自由度的情況下，引入保留特征模態(tài)子結(jié)構(gòu)的性能得以顯著提高。這些改進(jìn)首先在 Abaqus 2022 FD02（FP.2214）版本中提供。

對(duì)于具有數(shù)百萬自由度的模型，在子結(jié)構(gòu)中保留了混合/自由界面模式，實(shí)現(xiàn)了顯著的性能改進(jìn)。

協(xié)同仿真和導(dǎo)入外部場(chǎng)，支持的場(chǎng)類型

產(chǎn)品：Abaqus/Standard、Abaqus/Explicit

協(xié)同仿真和導(dǎo)入外部場(chǎng)時(shí)支持的附加場(chǎng)類型。首次于Abaqus 2022 FD02 (FP.2214) 版本中提供。

對(duì)其他場(chǎng)類型的支持提供了與其他輸出定義的一致性。對(duì)協(xié)同仿真和導(dǎo)入外部場(chǎng)，將實(shí)現(xiàn)以下場(chǎng)類型的更改：

• 現(xiàn)在，支持將表面牽引矢量（TRVEC）導(dǎo)入到Abaqus/Standard 中?？梢栽?Abaqus/CAE 中可視化表面牽引力。

• 現(xiàn)在，協(xié)同仿真支持導(dǎo)入表面薄膜屬性 （SFILM）導(dǎo)入到Abaqus/Standard 中。不推薦使用濃縮薄膜特性，請(qǐng)改用表面薄膜屬性。

• 表面壓力的標(biāo)識(shí)符從PRESS更改為P，以與Abaqus輸出標(biāo)識(shí)符保持一致。

• 場(chǎng)標(biāo)識(shí)符NT用于節(jié)點(diǎn)溫度，無論溫度是自由度還是預(yù)定義場(chǎng)。不推薦使用表示單元溫度的場(chǎng)標(biāo)識(shí)符TEMP。

重啟動(dòng)同步以進(jìn)行協(xié)同仿真

產(chǎn)品：Abaqus/Standard、Abaqus/Explicit

SIMULIA 協(xié)同仿真引擎現(xiàn)在提供在協(xié)同仿真求解中寫入重啟數(shù)據(jù)的功能。此功能在 Abaqus 2022 FD02 （FP.2214） 版本中首次提供。

現(xiàn)在，可以在即將到來的協(xié)同仿真目標(biāo)時(shí)間同步寫入重新啟動(dòng)信息，此時(shí)所有求解器之間的解都處于平衡狀態(tài)。

粒子方法的魯棒性提升

產(chǎn)品：Abaqus/Explicit

重大架構(gòu)更改提高了粒子方法的魯棒性。此功能在 Abaqus 2022 FD01 （FP.2205） 版本中首次提供。

粒子方法（離散元法 （DEM）、集總動(dòng)力學(xué)分子法 （LKM） 和平滑粒子流體動(dòng)力學(xué) （SPH））的實(shí)施，現(xiàn)在使用更高效的域分解算法和統(tǒng)一的代碼架構(gòu)，從而顯著提高了域并行執(zhí)行的粒子仿真的整體魯棒性。

新架構(gòu)下的變化改進(jìn)了對(duì)新生成的粒子的并行處理和粒子狀態(tài)的輸出。這些改進(jìn)特別有利于使用粒子發(fā)生器技術(shù)和具有多步驟定義的分析的模型。帶有出口的SPH模型的架構(gòu)增強(qiáng)提高了執(zhí)行的穩(wěn)健性。

增材制造中可變的Bead寬度和Bead方向

產(chǎn)品：Abaqus/Standard

對(duì)于FDM型和LDED型增材制造工藝的熱機(jī)械分析，可以定義具有不同Bead尺寸和方向的材料沉積和移動(dòng)熱源。還可以定義材料移除。此功能在Abaqus 2022 FD01 （FP.2205）版本中首次提供。

在FDM和LDED型工藝中改變Bead寬度和Bead方向的能力擴(kuò)展了可以執(zhí)行的增材制造仿真范圍。

以前，增材制造仿真中材料沉積和移動(dòng)熱源的Bead寬度和方向是固定的?，F(xiàn)在，可以使用參數(shù)表模擬復(fù)雜的增材制造和焊接操作，以指定具有不同Bead方向和Bead寬度的任意三維運(yùn)動(dòng)。

此外，現(xiàn)在可以使用單元漸進(jìn)式激活來指定材料去除。材料去除功能還支持不同的Bead寬度和Bead方向，依此能夠定義復(fù)雜的三維切割操作。

基于應(yīng)力強(qiáng)度因子的疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律

產(chǎn)品：Abaqus/Standard

基于應(yīng)力強(qiáng)度因子的疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律，擴(kuò)展了Abaqus/Standard的可用建模功能。此功能在Abaqus 2022 FD01（FP.2205）版本中首次提供。

現(xiàn)在，基于應(yīng)力強(qiáng)度因子的疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律可用于更豐富的單元。以前，疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律僅能夠基于應(yīng)變能釋放速率，現(xiàn)在，可以指定模態(tài)混合公式，用于根據(jù)以下內(nèi)容計(jì)算有效應(yīng)力強(qiáng)度系數(shù)：

• Irwin混合模式的斷裂準(zhǔn)則

• 一種表格形式，用于支持多個(gè)分段線性對(duì)數(shù)-對(duì)數(shù)（裂紋擴(kuò)展速率與荷載循環(huán)的有效應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍）段。

• 在疲勞裂紋擴(kuò)展分析中，使用用戶子程序的用戶定義的裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則

• ?基于應(yīng)力強(qiáng)度因子的定律不適用于沿初始部分粘合表面的裂紋擴(kuò)展或脫粘，其中基于應(yīng)變能釋放速率的定律更為相關(guān)，應(yīng)繼續(xù)使用。

基于傳統(tǒng)有限元法的二階四面體單元圍道積分

產(chǎn)品：Abaqus/Standard

基于傳統(tǒng)有限元方法的二階四面體單元圍道積分?jǐn)U展了斷裂力學(xué)研究的仿真能力，此功能在 Abaqus 2022 FD01（FP.2205）版本中首次提供。

現(xiàn)在，可以在傳統(tǒng)有限元方法的基礎(chǔ)上，使用二階四面體單元進(jìn)行斷裂力學(xué)研究。必須指定一個(gè)小半徑，在該半徑范圍內(nèi)，在斷裂力學(xué)算例的模型中標(biāo)識(shí)單元環(huán)。需要精細(xì)的網(wǎng)格定義裂紋前沿周圍的單元環(huán)，特別是在靠近外部自由表面的區(qū)域。

現(xiàn)在，可以請(qǐng)求基于傳統(tǒng)有限元方法的斷裂力學(xué)研究的圍道積分的場(chǎng)輸出。

Abaqus/Standard中靜態(tài)分析的伴隨靈敏度

產(chǎn)品：Abaqus/Standard

伴隨靈敏度的增強(qiáng)功能包括：新的設(shè)計(jì)響應(yīng)、其他單元類型的形狀靈敏度、用戶定義的單元設(shè)計(jì)響應(yīng)的新用戶子程序，以及一組基于應(yīng)力的附加單元設(shè)計(jì)響應(yīng)。

此功能在 Abaqus 2022 FD01（FP.2205）版本中首次提供。

現(xiàn)在，可以請(qǐng)求Neuber和Glinka塑性校正措施的設(shè)計(jì)響應(yīng)和伴隨靈敏度，這大約考慮了在基于純彈性材料響應(yīng)的線性分析的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化研究中的塑性效應(yīng)。此功能在塑性效應(yīng)起重要作用的設(shè)計(jì)應(yīng)用中非常有用，但考慮塑性完整非線性分析的計(jì)算過于昂貴?？梢栽谠O(shè)計(jì)周期的初始階段利用這種近似方法選擇一個(gè)或多個(gè)候選設(shè)計(jì)，以進(jìn)行更詳細(xì)的分析。

可以請(qǐng)求對(duì)更廣泛的單元類別的伴隨形狀靈敏度，包括混合、改進(jìn)、改進(jìn)的混合、軸對(duì)稱連續(xù)體、帶扭曲的軸對(duì)稱連續(xù)體和膜單元。這擴(kuò)展了設(shè)計(jì)應(yīng)用程序的類別，其中由 Abaqus 計(jì)算的伴隨靈敏度可用作涉及Tosca或外部?jī)?yōu)化器的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作流的一部分。例如，軸對(duì)稱混合單元通常用于由幾乎不可壓縮的彈性體制成的門密封件等應(yīng)用。

此外，根據(jù)應(yīng)力或塑性應(yīng)變張量，現(xiàn)在可以通過新的用戶子程序定義自己的單元設(shè)計(jì)響應(yīng)，此功能顯著擴(kuò)展了基于單元響應(yīng)的設(shè)計(jì)的范圍，并允許將各種失效度量定義為響應(yīng)，并設(shè)置此類度量的約束。

最后，現(xiàn)在可以請(qǐng)求最大和最小主應(yīng)力以及馮米塞斯應(yīng)力的響應(yīng)和伴隨靈敏度。最大主應(yīng)力是涉及標(biāo)稱脆性材料的設(shè)計(jì)應(yīng)用的重要度量，而馮米塞斯應(yīng)力（signed von Mises stress）用于涉及混凝土的土木工程應(yīng)用以及一些使用金屬的疲勞應(yīng)用。

在汽車零件的設(shè)計(jì)階段，Neuber和Glinka設(shè)計(jì)響應(yīng)會(huì)有所幫助。下圖突出顯示了一個(gè)全白車身模型面板。Tosca-Abaqus設(shè)計(jì)優(yōu)化工作流程通過執(zhí)行純線彈性多重荷載工況分析，同時(shí)最小化Neuber有效塑性應(yīng)變，最大限度地減少了不同載荷條件下面板材料塑性的影響。

Abaqus/Standard瞬態(tài)動(dòng)態(tài)分析的伴隨形狀/加強(qiáng)筋靈敏度

產(chǎn)品：Abaqus/Standard

現(xiàn)在，可以請(qǐng)求隱式瞬態(tài)動(dòng)態(tài)分析的設(shè)計(jì)響應(yīng)，以及有關(guān)形狀和加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)變量的相應(yīng)伴隨靈敏度。此功能在 Abaqus 2022 FD01 （FP.2205）版本中首次提供。

可以從Abaqus輸出設(shè)計(jì)響應(yīng)和相應(yīng)的伴隨靈敏度，以用于自己的設(shè)計(jì)修改算法。此功能擴(kuò)大了伴隨瞬態(tài)動(dòng)態(tài)靈敏度的覆蓋范圍，并有利于工作流程，例如，耐撞概念設(shè)計(jì)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)和柔性動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及跌落測(cè)試中的電子設(shè)備性能。

下圖顯示了基于Tosca-Abaqus組合設(shè)計(jì)優(yōu)化工作流程的板的初始（左）和優(yōu)化（右）設(shè)計(jì)。與初始設(shè)計(jì)相比，優(yōu)化的設(shè)計(jì)在給定瞬態(tài)載荷下的撓度減少了65%，因此，將結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)剛度提高了近三倍。