ANSA里快速设置Abaqus显隐式联合分析，效率翻倍

【前言】

在物体碰撞（如汽车）、构件冲压等仿真分析场景中，经常会使用Abaqus Explicit和Abaqus Standard进行联合分析，先利用显式分析模拟物体受碰撞、冲压等所发生的变形，再基于显式分析的应力场、应变场等结果，利用隐式分析模拟后续物体的受力或变形过程。

ANSA不仅支持Abaqus显、隐式计算联合分析相关的关键字，如*IMPORT、*INITIAL CONDITIONS，自ANSA ver.23版本开始，还新增了基于 *IMPORT关键字快速进行相关设置的自动化工具（以下简称“*IMPORT工具”）。

本文结合金属冲压成型的仿真案例，详细介绍了如何使用ANSA中的*IMPORT工具。通过该工具，用户可以快速实现*IMPORT关键字下所有参数的设置，还可以在ANSA 视图窗口中查看、更改应用*IMPORT关键字后的模型。

如上面图1所示，*IMPORT的GUI界面分成了Definition, Transformation, Controls/Sets, Comment 4个界面，其中 Definition界面用于定义*IMPORT关键字相关参数；Transformation用于模型显、隐式前后两步分析中的位置发生了变化时进行*IMPORT关键字定义（Transform）；Controls/Sets界面用于在基于Set导入第一步分析的结果时，对Set中的单元（Element）、节点（Node）、或面（Surface）进行重命名, 并可用于进行IMPORT时容差的设置（Tolenrance, default = 0.1）。

Abaqus *IMPORT关键字相关参数的具体说明可参见《SIMULIA User Assistance》。本文通过一个金属冲压成型的案例，对ANSA中*IMPORT工具的具体用法进行介绍 。

在该案例中，拟进行两步仿真分析，第一步分析使用Abaqus Explict模拟金属冲压过程，第二步仿真将基于第一步的求解结果中的应力场和应变场，拟后续再利用Abaqus Standard模拟金属回弹过程。

在使用*IMPORT工具时，【首先】需要在LIBRARY栏中指定第一步分析的名称，或全路径地址，该参数的优先级高于Abaqus运行命令中的参数 “oldjob”。【其次】用户需要在该工具界面的“Sets”栏，输入拟读取第一步分析中相关结果的Element Set或Node Set。对于从“UPDATE”至“FRAME”的8个参数，用户需根据具体案例进行设置，本例中将“UPDATA”和“STATE”设置为“YES”。【此外】，关于参数“STEP”和“FRAME”，默认值为最后一个STEP中的最后一个FRAME的结果。用户可通过在对应栏键入英文输入法中的“?”，选择其他的“STEP”或“FRAME”。

当第一步分析和第二步分析的仿真文件中具有同名Set时，用户需勾选*IMPORT工具中的选项“Merge sets by name”，该选项默认为勾选状态。若第一、二步分析文件中的节点或单元存在Id号冲突，则需要在执行“Apply”前，解决Id号的冲突。通过GUI上的按钮“Merge Parameters”，用户能够检查第一、二步分析文件中的节点或单元的Id号是否存在冲突。通过勾选GUI上的上的选项“Replace elements”，用户可以直接对第一、二步分析文件中的节点和单元执行替换（Replace）操作。

完成上述参数设置后，用户可点击 *IMPORT 工具GUI上的“PREVIEW”按钮，对第一步分析的结果进行预览。值得注意的是，*IMPORT工具会在后台调用META，因此除ANSA所消耗的100点license外，该功能需要额外再消耗33点以调用META。

若用户对预览（“PREVIEW”）查看并确认第一步分析结果后，通过“OK”按钮，用户可以保存*IMPORT工具中的参数设置。通过“Apply”按钮，*IMPORT将执行“Import”操作。

Import成功后，在ANSA的Database中新增了相关的Analysis Parameters – (ABAQUS) INITIAL CONDITION(S)，用户可以通过激活ANSA中的“Fringe”选项并切换至对应tab，查看所“Import”的第一步分析结果数据。

此外，在ANSA Include List中新增了一个“output”值为“NO”的ANSA include，这是因为ANSA在导出用于求解第二步分析的.inp文件时，会直接基于第一步分析的odb文件写出Abaqus *IMPORT关键字相关命令。

通过选中选择相应的ANSA IMPORT卡片，并点击“Release”功能，用户可解除第一、二分析步模型之间的关联关系。执行完该功能后，上述新增的include的“output”值将变为“YES”，此时若再导出 .inp文件时，ANSA会直接写出Abaqus *INITIAL CONDITIONS关键字，而非*IMPORT关键字。

在进行Abaqus显、隐式计算联合分析模型搭建时，ANSA还支持对第二步分析的模型进行网格精细化（refine mesh），或网格质量提升（improve/remesh mesh）。该过程需要用到ANSA中的*IMPORT工具和结果映射工具Results Mapper，具体操作如下：

1）使用*IMPORT工具导入第一步分析的结果，执行“Release”功能后导出.inp文件。

2）在第二步分析的模型上进行网格精细化或网格质量提升。

3）使用ANSA中的Results Mapper工具，基于所导出的.inp文件，将关键字 *INITIAL CONDITIONS相关数据映射到新的网格上。

须注意，ANSA *IMPORT工具“Apply”后的结果默认处于FROZEN状态，用户需前往ELEMENT(s) List 将Card Values 中“FROZEN”、“FROZEN_DELETE”、“FROZEN_ID”的状态全部从“YES”改为“NO”。

本例中，使用Results Mapper工具时的参数设置如图8所示，用户在“#Connectivity”栏键入英文输入法的“?”，可选择拟进行结果映射的对象。本例中，基于第一步分析的结果，对remesh后的模型完成INITIAL CONDITIONS关键字设置的模型如图9所示。

图7 对*IMPORT关键字工具的结果进行ELEMENT(s) Unfreeze

图8 本例中应用Results Mapper工具的参数配置

图9 基于第一步分析的结果，对remesh后的模型完成INITIAL CONDITIONS关键字设置的模型

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作者 | 何强

BETA CAE 工程师

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