Abaqus 2021 – Neuerungen

Abaqus 2021 ist da! In diesem Blog-Beitrag zeigen wir Ihnen einige Neuerungen in Abaqus 2021, die wir interessant finden. Zusätzlich heben wir die meisten wichtigen Verbesserungen für diese neue Abaqus-Version hervor. Weitere Informationen zu den Neuerungen finden Sie auch in den Versionshinweisen hier.

Die vorgestellten Neuerungen sind in den Versionen ab Abaqus 2021 FD03 (FP.CFA.2042) enthalten, die veröffentlicht wurden. Weitere Neuerungen sind für spätere Versionen von Abaqus 2021x geplant.

Definieren der räumlichen Verteilung von Materialrichtungen

Dieses Merkmal kann verwendet werden, um eine Verteilung lokaler Materialrichtungen (z.B. Faserrichtungen) für ein anisotropes Material zu definieren. Zusätzlich kann diese Funktion genutzt werden, um lokale Materialrichtungsergebnisse aus einer Ausgabedatenbank (*.sim) zu importieren.

Mit dieser Funktion kann der Benutzer eine unterschiedliche Dicke einzelner Lagen (herkömmliche Schalen oder solid Elemente) in einem Verbundaufbau (über die Verteilungsfunktion) zuweisen. Bisher wurde eine unterschiedliche Dicke nur für die gesamte Schichtdicke unterstützt. Es wird erwartet, dass diese Verbesserung die Leistung des zusammengesetzten Layup-Editors beschleunigt, insbesondere für Layups mit einer großen Anzahl von Lagen. Ein Detail der neu hinzugefügten Funktion ist in Abbildung 1 unten dargestellt. Es zeigt die Möglichkeit, die Dicke einzelner Lagen räumlich zu variieren. Rechts wird ein Detail aus dem Eingabedeck angezeigt, das die Option zum Einlesen von Ergebnisdateien (z. B. aus einer Spritzgusssoftware) hervorhebt.

Abbildung 1: Neue Verteilungsfunktion zum Zuweisen einzelner Lagen unterschiedlicher Dicken / Materialrichtungen in anisotropen Materialien

Small sliding im General Contact (Standard)

Die small sliding Formulierung wurde für den General Contact im Abaqus-Standard hinzugefügt. Diese Art der Formulierung kann Kontaktprobleme beschleunigen, wenn bestimmte (strenge) Anforderungen zwischen den Kontaktflächen bestehen.

Ein Detail dieser neuen Implementierung ist in Abbildung 2 unten dargestellt:

Abbildung 2: Kleine Gleitformulierung im allgemeinen Kontakt (Standard)

Trim Line Simulation für die Blechumformung (Standard / FD03)

Der Benutzer kann jetzt eine einstufige inverse Analyse durchführen.

Dies ermöglicht es, die ursprüngliche Form eines Blechteils ausgehend von seiner endgültigen (verformten) Konfiguration zu erhalten. Es wird eine Referenzfläche benötigt, an die sich die Anfangskonfiguration (ursprüngliche Teilform) anpassen muss. Diese Funktionalität eignet sich für Flanschentfaltungsanwendungen.
Diese einstufige inverse Analyse konzentriert sich auf die Vorhersage der entfalteten Geometrie sowie der Trimmlinien. Zusätzlich kann der Benutzer Spannungs- / plastische Dehnungsergebnisse (für proportionale Belastung) erzielen, ohne den Blechprozess tatsächlich zu simulieren.
Dieses Verfahren wird nur für Shell-Elemente unterstützt und muss über keywords definiert werden (in der CAE nicht unterstützt).

LaRC05-Kriterium für die Schadensinitiierung

Das LaRC05-Kriterium für die Schadensinitiierung, das für Polymermatrix-Verbundwerkstoffe verwendet wird, ist das Ergebnis der Bemühungen der Ingenieure im Rahmen der WorldWide Failure Exercise (WWF-II). Die Philosophie dieser Bemühungen ist, dass Fehlerkriterien die Physik auf microscale Ebene so weit wie möglich berücksichtigen und gleichzeitig Fehlerindizes auf Lamina / Laminat-Ebene liefern können. Somit bietet das LaRC05-Kriterium eine hohe Wiedergabetreue für die Bewertung des Verbundversagens unter Berücksichtigung von Faktoren in kleineren Maßstäben. Dieses nützliche Kriterium stand Abaqus-Benutzern zuvor als user subroutine zur Verfügung und unterstützte Kontinuum solid Elemente. Der Rest der Abaqus-Schichtversagenskriterien, unabhängig davon, ob es sich um reine Nachbearbeitungsfehlerhüllkurven (d. H. first ply failure criteria) oder Hashin-Schäden handelte, wurde für ebene Spannungsformulierungen implementiert (nicht für kontinuum solid Elemente zu verwenden).

Dieses neue in Abaqus integrierte LaRC05 bietet dem Benutzer ein ausgeklügeltes Kriterium für die Fehlerinitiierung für dreidimensionale Elemente aus Festkörper, ebener Spannung, Schale, fester Schale und Membran.

Wenn LaRC05 mit Standardelementen verwendet wird, handelt es sich um ein First-Ply-Fehlerkriterium (kann nicht mit der Fehlerentwicklung kombiniert werden – reines post processing).

Der LaRC05 wird für enriched Elemente (XFEM) unterstützt. In einem solchen Fall kann dieses Kriterium mit der Fehlerentwicklung kombiniert werden.

Dieses Fehlerinitiierungskriterium wird nur über keywords unterstützt (siehe Abbildung 3).

Abbildung 3: Definition des LaRC05-Fehlerkriteriums für die Verbundwerkstoffanalyse

Weitere Informationen zu LaRC05 finden Sie in der Dokumentation.

Verbesserungen der XFEM-Genauigkeit und Robustheit

Es wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, um die Genauigkeit und Robustheit von XFEM zu verbessern. Es wurden Verbesserungen für die Vorhersage der Rissausbreitung in 2D sowie für die Behandlung des instabilen Risswachstums vorgenommen.

Persönlich halte ich die Behandlung von Rissen in enriched Zonen für die wertvollste Verbesserung.

Dies ist in Abbildung 4 unten grafisch dargestellt.

In der Vergangenheit durfte nur ein Riss in einer einzigen enriched Zone initiieren. Zusätzliche Risse würden erst dann Keime bilden, wenn sich alle bereits vorhandenen Risse über die Grenzen der angereicherten Zone ausgebreitet hätten.

Wenn mehrere Risse nacheinander keimen würden, müssten mehrere angereicherte Zonen definiert werden. Dies ist auf der linken Seite von 4 grafisch dargestellt. Eine solche Behandlung von Rissen in der Vergangenheit erhöhte die Vorverarbeitungszeiten signifikant, insbesondere in Fällen, in denen mehrere Risse in verschiedenen Lagen erwartet wurden.

In Abaqus 2021x wird die Risskeimbildung / -ausbreitung unterschiedlich behandelt. Dies ist auf der rechten Seite von 5 gezeigt.

Insbesondere innerhalb einer Anreicherungszone können neue Risse unabhängig von bereits vorhandenen oder aktiven Rissen Keime bilden. Die Kandidatenbereiche für Risskeimbildung müssen sich nur außerhalb eines bestimmten Radius von der aktiven Rissspitze befinden. Dieser Radius definiert im Wesentlichen eine Rissinitiationsunterdrückungszone um einen aktiven Riss und kann modifiziert werden.

Abbildung 4: XFEM-Mehrfachrisse in einer einzelnen Anreicherungszone

Weitere Verbesserungen sind:

CAE

• Für die assoziative SOLIDWORKS-Schnittstelle für Abaqus/CAE:.
  • Sie können jeden Körper eines Mehrkörperteils als separates Teil in Abaqus/CAE exportieren.
  • Sie können festlegen, dass alle Regionsgrenzen für Teile beibehalten werden, die nach Abaqus/CAE exportiert werden.
  • Abaqus/CAE berücksichtigt beim Aktualisieren des Modells die aktuelle Baugruppenkonfiguration in SOLIDWORKS.

• Bei der knotenbasierten Untermodellierung können Sie Schnittpunkte nur in der Untermodell-Randbedingung angeben, sodass Abaqus getriebene Knoten ignoriert, die außerhalb des Bereichs der Elemente des globalen Modells liegen.

Analyseverfahren

• Mehrere nichtlineare Lastfallanalysen
• Secondary base motion in modal transient und steady-state dynamic procedures
• Trim line Simulation für die Blechumformung in Abaqus/Standard
• Neue GPU-Beschleunigung des AMS-Eigensolvers unter Windows
• Verbesserungen des iterativen linearen Gleichungslösers

 Analysetechniken

• Adjoint Sensitivitäten in einer transienten dynamischen Analyse
• Verbesserungen beim Import
• Importieren externer Felder in einer sequenziellen Analyse
• Optimierungsverbesserungen in Abaqus/CAE
• Verbesserte Kontaktformulierung für Eulersche Analysen
• Spezialtechniken für die additive Fertigung

Materialien

• Verbesserte Modellierung von kurzfaserverstärkten Verbundwerkstoffen
• Benutzersteuerung der Querschersteifigkeit des Schalenelements in Verbindung mit Benutzermaterialien
• LaRC05- und Hosford-Coulomb-Kriterium zur Schadensinitiierung
• Metallurgische Phasenumwandlung
• Materialverbesserungen in Abaqus/CAE

Elemente

• Verbesserungen der Meshed composite beam cross-section
• Verbesserungen an allgemeinen Balken Sections
• Steuerung der C3D10-Elementverzerrung
• Verbesserungen bei der Modellierung von Verbundwerkstoffen mit solid Elementen.

Contact und Constraints

• Verbesserter harter Kontakt für allgemeinen Kontakt in Abaqus / Explicit
• Definieren von Anfangsbedingungen durch Importieren von Ergebnisdaten aus einer Ausgabedatenbankdatei
• Verbesserte rotational constraint für distributing coupling
• Weiterentwicklung der feature edge criteria mit default angle thresholds
• Verbesserungen für den general Kontakt in Abaqus/CAE
• Verbesserungen der mechanischen Kontakteigenschaften in Abaqus/CAE

Eine vollständige Liste der Verbesserungen sowie eine detaillierte Beschreibung finden Sie in den Abaqus-Versionshinweisen. Sie können die Software unter software.3ds.com herunterladen (mit Ihren DS-passport-Anmeldeinformationen).

Bilder: SIMULEON