【ABAQUS Material】密度(Density)行为详解

1.overview

1. 进行eigenfrequency 、 transient dynamic analysis、 transient heat transfer analysis、 adiabatic stress analysis、 acoustic analysis几种分析的时候，必须定义density。【Abaqus/Standard】
2. 如果加载了gravity, centrifugal和 rotary acceleration loading 这几张载荷，就必须定义density【Abaqus/Standard】
3. Abaqus/Explicit中，除了hydrostatic fluids(流体静力学)以外的所有材料都要定义density；
4. 可以指定为温度和预定义变量的函数，即Dentity=f(temperature,predefined vars)；
5. 可以在一个 region 中，定义密度分布(不同单元可以有不同density)，但仅限 solid continuum elements且使用Abaqus/Standard.

2. Defining density

基于用户指定的数据， abaqus 是这样计算出element density的：

• Abaqus/Standard中的声学、传热和热电耦合element以及Abaqus/Explicit中的声学element，density 会不断根据当下的temperature和 field variables更新为对应的数值。

例如:

# density define as follows:
density  temperature  
 7800      25
 7500      30
 8000      40

假如incre10的时候温度为25，那么 element  的density=7800，下一个incre 的温度变为26，那么density也会更新为7750。

• 对于Abaqus/Standard中的温度-位移耦合element， 用于 heat transfer 和 structural body force computations的density假定为initial temperature、field vars 和体积变化的函数。这就保证了在structural body force computations中质量守恒。
• For all other elements in Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit，密度仅作为初始温度和场变量以及体积变化的函数。如果温度和场变量在分析过程中发生变化，则不会更新。

在ABAQUS/STANDARD分析中，可以通过distributionDistribution definition - SIMULIA 用户帮助 2020来定义 homogeneous solid continuum elements质量密度的空间变化。分distribution必须包括密度的 默认值  ，

Input File   Usage

Use either of the following options:
*DENSITY
*DENSITY, DEPENDENCIES=n

Abaqus/ CAE Usage:

• Property module:
     

您可以 切换  Use temperature-dependent data来定义密度作为温度的函数和/或选择Number of field variables来定义密度作为字段变量的函数。

Units

ABAQUS没有内置单位制，需要user自己对应单位制。abaqus单位制约定

• density 的量纲是ML(-3),即质量X长度(-3)
• 质量量纲为FT(2)L(-1)，即力X时间(2)X长度(-1)

Element

密度可以用于指定所有元素的质量密度（出了rigid element）,mass density of rigid element是rigid body定义的一部分。（see Rigid element ）

在Abaqus/Explicit中，必须为所有不属于刚体的元素定义非零质量密度。

在Abaqus/Standard中，必须为传热element和声学element定义密度,可以为 stress/displacement elements, coupled temperature-displacement elements, and elements including pore pressure定义质量密度； For elements that include pore pressure as a degree of freedom，在coupled pore fluid flow/stress analysis.中，应给出 porous medium的密度。

如果要给声学介质定义complex density（复数），可以在property-density中定义实部，然后把虚部转换为volumetric drag【Acoustic medium】

Nonstructural mass definition

不会，不理解。

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