用 abaous/explicit模拟齿轮高速旋转过程中的冲击效应。在齿轮内壁和旋转轴上的一个参考点之间定义了运动耦合(kinematic coupling）约束，在此参考点上定义了旋转角速度。在分析结果中看到齿轮内壁出现了严重的扭曲变形，而齿轮的其余部分几乎没有发生转动，这是什么原因？
这是 abaqus/explicit 分析中经常遇到的一类问题，如果模型中的载荷、位移、速度和加速度等在短时间发生剧烈变化(即加载速度太快），就很可能导致这种严重的局部变形。
在上述齿轮的实例中，当参考点上的角速度太大时，仅仅是齿轮内壁与参考点一起发生了旋转(因为二者是耦合在一起的），而齿轮的其余部分几乎不动，于是就会看到齿轮内壁上的单元发生了严重的扭曲变形。
静态分析和动态分析的本质区别在于，静态分析不考虑惯性和冲击效应，一般情况下运动速度和加载速度对分析结果没有影响：动态分析则要考虑惯性和冲击效应。举一个简单的例子，模拟一块石头和门相碰的过程，边界条件是石头的位移量为100mm，分别选用不同的分析类型。
1）使用abaqus/standard 进行静态分析：无论总的分析步时间是100s(相当于石头的运动速度为1mm/s）还是0.01s(相当于运动速度为10000mm/s），最终的分析结果都是一样的，石头的运动速度不会影响模型的应力和变形状况。
2）使用abaqus/explicit进行动态分析:如果石头以1mm/s的速度缓慢碰到门上，只会推着门缓缓向前运动，但如果这块石头以1000mm/s的速度飞快地撞到门上，就会把门砸一个坑，因为动态分析考虑了惯性，速度越快，惯性力就越大，而动态的冲击效应会造成局部变形。
abaqus 6.7帮助文档《getting started with abaqus:interactive edition》第13.1节“analogy for explicit dynamics”中有一个与此相类似的比喻:对于一个已经挤满乘客的电梯如果一个新乘客慢慢地挤进来(加载速度正常），他的力会慢慢传递给其他乘客，使每个乘客都发生一些缓慢的移动：而如果这个新乘客是以百米冲刺的速度冲进来(加载速度太快），他会撞伤门口的几位乘客，而远离门口的乘客几乎不会受到影响。关于加载速度的详细介绍，请参见abaqus6.7帮助文档《getingstarted withabaqus:interactive edition》第13.2节“loading rates”。
关于上述齿轮局部扭曲变形的问题，可以尝试以下解决方法：
1）定义载荷、位移、速度和加速度时，都应该使用设置了平滑系数(smoothing）的幅值曲线，以避免出现跳跃式的突然变化。
2）检查模型中的载荷、位移、速度和加速度等是否太大，注意各个量的单位要正确(详见本书第1.1.2节“选取各个量的单位”）。例如，在abaqus中输人转角、角速度角加速度时，使用的角度单位都应该是“弧度”，而不是“度”。
3）如果在边界条件中定义了位移或转角，则加载速度取决于分析步时间。例如，齿轮在分析步中匀速旋转36°，如果分析步时间是0.18，则相当于转速是每秒转动1周，这个速度比较正常;如果分析步时间是0.0001s，则相当于转速是每秒转动1000周，这个速度过快，可能使得分析结果不符合实际。
如果加载速度过快，可以在不违背工程实际情况的前提下，适当降低运动速度。如果在边界条件中给定了位移或转角，那么增大分析步时间就相当于降低了运动速度。但要注意分析步时间设置得过大可能会导致计算时间过长，在abaous/explicit分析中一般都只定义很短的分析步时间(例如0.02s）。在增大分析步时间的同时，可以采取一些缩短计算时间的方法，例如，通过增大模型中最小单元的尺寸来增大abaqus/explicit 自动确定的稳定增量步长。
检查材料是否过软，如果材料参数的数量级不正确，就可能得到错误的结果。例如，本书第1.1.2节“选取各个量的单位”中介绍过，当长度的单位是mm时，质量的单位必须是吨，密度的单位必须是吨/mm’，如果使用了kg/mm作为密度的单位，就可能出现异常的结果。
5) 检查质量缩放系数是否设置得太大，从而导致材料的密度和性力过大。
6) 检查网格质量，不要让模型中出现形状过于不规则的单元。随书光盘gear文件夹下的gear.cae是一个齿轮转动的abaqus/explicit 分析实例。为简单起见，此实例中只包含了齿轮的一部分齿。在实际的工程分析中，应该建立完整的齿轮模型。为避免模型的规模过大，可以在不发生接触的部分划分较粗糙的网格。
前面介绍过，使用abaqus/standard进行静力分析时，不会出现加载速度过快所导致的局部变形问题。因此，在开始建模前应该首先考虑，是否确实需要使用abaqus/explicit进行分析。采用静力分析还是动态分析并不取决于模型是否运动，abaous/standard 同样可以模拟运动过程。选择使用abaous/explicit求解器的常见场合有以下两种：
1）需要模拟短暂和瞬时的动态事件，例如冲击和爆炸。这时，分析的主要目的之一就是要模拟加载速度极快时产生的局部变形问题，分析结果中的动能与内能大小相仿或动能远远大于内能。
2）需要进行准静态分析(quasi-static analysis），详见第15.4.5节“金属塑性成形和准静态分析”。
（内容、图片来源：《abaqus有限元分析常见问题解答》，侵删）
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