CAE软件操作小百科

何忆南

(同济大学 应用力学所，上海 200092)

1．什么是重启动分析？

重启动分析是Abaqus软件自带的过程分析功能，主要用于2种情况：第一种情况主要用于天灾人祸等非人力控制因素，例如计算机宕机、磁盘空间不足、已达到分析步指定的最大增量等；第二种情况主要是人为特殊需求，例如因考量分析目的，需要从某时间点变更模型设定条件，之后接续分析等特殊情况。

在铁片下压迫使铜片包裹不同制造表面的铜导线的仿真(见图1)分析中，铁片在下降过程中会首先接触并压迫铜片，使铜片弯折包裹导线，但在铜片对导线形成紧密包裹的大部分过程中，导线间其实并没有产生紧密接触，导线间摩擦力对于该过程仿真的影响不明显，可是从最终变形图看，导线间摩擦力对最终结果的影响非常明显。若将铁片整个压迫过程分为数段，将整个分析划分为数个间隔，分析的前大半段压迫过程不需要进行重复分析，只在最后一个间隔即在最后紧密接触段之前设置重启动操作,更改铜导线间摩擦系数，即可实现分析目的。

图1 导线包裹仿真示意

2．如何设置重启动分析？

在Abaqus中启用重启动功能时，需要在原始计算模型的基础上进行重启动设置。应先对计算模型进行正常计算步骤如材料、载荷等设置，如果条件允许最好先试运行一次，避免出现错误。重启动功能在软件Step模块下主菜单output选项中的Restart Requests项进行设置。设置选项包括需要重启动的分析步、输出重启动文件的频率等。

在弹出的Restart Requests对话框中，如果是Standard隐式分析，会在Step后出现Frequency选项，且默认值为0，代表当前Step并不输出重启动分析数据，如改为1则代表在每个时间增量步都输出重启动分析数据，输出的数据格式有restart(.res)、analysis database(.abq,.mdl,.pac,and .stt)、part(.prt)、selected results(.sel)、output database files(.odb)等。

考虑到输出过多重启动数据容易占用大量硬盘空间，一般不会选择每个增量步都输出。若Step不只是进行关于模型模态频率的计算(如Step-1)，且Frequency选项中的数值大于0时，Overlay选项可选，选中则代表此分析步中仅保留最后一个时间增量步的重启动分析数据，可以有效减少分析结果文件的大小，但是缺少在分析步的各个时间增量步重启动分析的机动性。

相似地，时间间隔Intervals选项默认值为1，如改为5则代表将当前Step分析分为5个区间，在每个区间后输出重启动分析数据。

确定Restart Request后，在模型属性中调整重启动参数以读取不同时间增量步/区间输出的分析数据。需要注意的是，job与Step名字需要严格一致，以确保成功读取。一般先选择分段区间，后选择重启动起点进行中断。

在相关重启动参数设定完成之后创建job，选择job类型为Restart选项(而非Full analysis)，以激活软件读取之前的区间信息，完成重启动流程。若为显式分析且时间间隔Intervals划分完成后，则Recover选项可以选择。该选项可用于接续中断的计算，软件会在已经完成的odb、sta等文件基础上进行续写操作，无须合并，但须注意删除中断产生的lck文件(若存在)。简单重启动分析的完整流程见图2。

图2 重启动分析流程图

3．重启动分析中需要注意的问题有哪些？

关于原始模型，最好进行copy model操作得到与原模型相同的新模型，然后进行重启动操作，并保留前次分析的重要文件，例如Standard下的odb、res、mdl、prt等文件，将其放在同一个工作目录之下。

在Standard隐式分析时，重启动需求界面会存在频率Frequency和时间间隔Intervals这2个可选项，但只能定义其中一项，另一项必须为0。若将频率设置为大于0的话，不管输出频率是否吻合该Step结束时的最后一个增量步，此增量步都会被输出。

相似地，对于Explicit显式分析，重启动需求界面只能定义重启动数据的时间间隔Intervals且必须大于0，不管分析步结束时最后一个增量步是不是与指定的输出时间间隔相吻合，都会被输出。

当对一个Step划分interval时间间隔后，该Step已经被切割为多个间隔，如果有振幅Amplitude等涉及作用时间的设定时，那么时间范围Time Span需要选取总时间Total Time而非阶段时间Step Time。

普通的重启动不能转变模型原始分析中的任何参数，换而言之，重启动的启动点模型必须与原始分析的模型完全一致，否则Abaqus会产生模型识别问题，无法再次启动。通过重启动的方式修改Step、改变边界条件或者更改网格密度是不可行的。

虽然普通的重启动无法完成上述操作，但是可以结合其他的功能(如命令流等)实现。相似地,还可以利用重启动分析进行隐式Standard与显式Explicit求解器求解不同状态之后的数据传输，以模拟真实物理现象的分析，例如以Standard求解部件受到螺栓预紧力等正常工况工作下的应力状态后，再以Explicit分析部件的抗冲击情况。