Skill: jijinbao-code/abaqus-solving (version 1.1.0)

--- name: abaqus-solving description: Abaqus分析求解完整流程技能。覆盖Standard/Explicit求解器选择、分析步设置、求解控制、作业管理、并行计算。 metadata: openclaw: emoji: ⚙️ version: 1.1.0 created: 2026-04-25 updated: 2026-04-25 domain: 有限元分析/结构工程 tags: - solver - standard - explicit - parallel --- # Abaqus分析求解技能 > 官方文档: https://help.3ds.com → SIMULIA Established Products → Abaqus > Abaqus/Standard: https://www.3ds.com/products/simulia/abaqus/standard > Abaqus/Explicit: https://www.3ds.com/products/simulia/abaqus/explicit ## 技能描述 此技能涵盖了Abaqus中分析设置、求解器选择和作业管理的完整流程。Abaqus提供Abaqus/Standard（隐式）和Abaqus/Explicit（显式）两种主要求解器，两者可协同工作。 ## 核心组件 ### 1. 求解器类型 (Solver Types) #### Abaqus/Standard（隐式求解器） - **定位**：通用有限元求解器，模拟真实静力和结构动力事件 - **适用场景**： - 非线性静力和动力应力分析 - 热应力分析、密封评估 - 稳态滚动模拟 - 断裂力学研究 - 热传导建模 - 声学分析 - 孔压分析 - **线性动力能力**： - AMS EigenSolver：高效识别大量固有频率 - 适用于各种自由度的模型 - **单元库**：丰富的单元类型库，适用于广泛的应用 - **材料库**：从线性弹性到率相关随动塑性到连续损伤 - **自动时间步长**：在非线性静力、动力和热传导问题中自动选择和调整时间增量 #### Abaqus/Explicit（显式求解器） - **定位**：显式动力有限元求解器 - **适用场景**： - 高速瞬态动力事件（跌落测试、汽车碰撞、弹道冲击） - 高度非线性行为模拟 - 准静态事件（金属轧制、能量吸收结构慢压溃） - 大变形、复杂接触 - **特点**： - 小时间增量直接积分运动方程 - 无需迭代求解器，计算效率高 - 适合处理不连续性和强非线性 - 显式分析并行效率较高（80~95%） #### 求解器耦合 (Standard ↔ Explicit) - Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit设计为协同工作 - 可从Standard继续到Explicit，或从Explicit继续到Standard - 允许将隐式方法用于适合的部分，显式方法用于高速非线性部分 - 通过导入功能实现求解器间的数据传递 ### 2. 分析步设置 (Analysis Step Setup) - **分析步类型**： - 通用分析步 (General Step) - 线性扰动分析步 (Linear Perturbation Step) - **增量步 (Increment)**： - 控制分析的时间步长 - 隐式：自适应时间步长 - 显式：由CFL条件决定的稳定步长 - **迭代 (Iteration)**：控制非线性求解的收敛过程 - **重启动 (Restart)**：从已完成的分析结果继续分析 ### 3. 求解控制 (Solution Control) - **收敛准则**： - 力收敛 (Force Convergence) - 位移收敛 (Displacement Convergence) - 能量收敛 (Energy Convergence) - **时间积分**： - 隐式时间积分（Standard）：稳定，大步长 - 显式时间积分（Explicit）：条件稳定，小步长 - **非线性控制**： - 几何非线性 (NLGEOM=ON) - 材料非线性（塑性、超弹性等） - 接触非线性 - **求解监控**：监测求解过程中的关键参数 - .sta文件：分析状态 - .msg文件：求解信息 - .dat文件：数据输出 ### 4. 求解技术 (Solution Techniques) - **弧长法 (Arc-length Method/Riks)**：用于求解不稳定阶段的静态平衡问题（屈曲后行为） - **阻尼技术**： - 用于改善收敛性或模拟阻尼效应 - 显式中用于准静态分析的质量缩放 - **自适应重划分 (Adaptive Remeshing)**：根据分析需要动态调整网格 - **AMS特征值求解器**：高效求解大规模特征值问题 - **并行计算**： - 域并行 (Domain Parallel) - 共享内存 (Shared Memory) - 分布式内存 (Distributed Memory) ### 5. 作业管理 (Job Management) - **作业提交**：提交分析任务到求解器 - **数据检查**：提交前检查输入数据的完整性 - **求解监控**：实时监控求解进度和状态 - **错误诊断**：分析求解失败的原因 - **并行设置**： ```python mdb.Job(name='Job-1', model='Model-1', numCpus=4, # CPU核心数 numDomains=4, # 通常等于numCpus parallelizationMethodExplicit=DOMAIN, explicitPrecision=SINGLE, # 显式用单精度 memory=90, memoryUnits=PERCENTAGE) ``` ## Abaqus/Standard 与 Abaqus/Explicit 对比 | 特性 | Standard | Explicit | |------|----------|----------| | 算法 | 隐式（迭代求解） | 显式（直接积分） | | 时间步长 | 自适应，可较大 | 由CFL条件决定，很小 | | 稳定性 | 无条件稳定 | 条件稳定 | | 适合问题 | 静力、准静态、低频动力 | 高速瞬态、强非线性 | | 计算效率 | 长事件高效 | 短事件高效 | | 收敛性 | 可能不收敛 | 始终推进（不迭代） | | 单元类型 | 一阶+二阶 | 主要一阶 | | 精度 | 双精度 | 单精度通常足够 | ## 应用场景 - 静力分析求解 - 动力分析求解 - 模态分析求解 - 非线性分析求解 - 热力耦合分析求解 - 高速冲击/碰撞分析 ## 注意事项 - 根据问题特性选择合适的求解器 - 设置合理的收敛准则以保证精度 - 监控求解过程及时发现和解决问题 - 非线性分析可能需要多次迭代才能收敛 - 显式分析需验证能量守恒（ETOTAL波动<5%） - 显式分析中避免二阶单元 ## 与其它模块的关系 - 分析步模块：求解基于分析步设置进行 - 网格模块：网格质量影响求解收敛性 - 载荷模块：载荷和边界条件驱动求解 - 后处理模块：求解结果的输出和查看 - 显式分析模块：Standard和Explicit可协同求解


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