技术编程|Abaqus子结构与子模型分析技术的工程案例
“ 子结构和子模型什么区别？如何使用它们？-通过2个工程案例学习Abaqus中的子结构与子模型分析技术”
子结构与子模型技术在Abaqus中属于模拟抽象化的范畴 ， 所有Abaqus模型都涉及一定程度的抽象 ， 但是除了传统有限元的抽象方法之外 ， 还可以通过以下几种模拟抽象化技术来降低求解成本 。
●子结构
●子模型
●生成矩阵
●对称模型生成、结果传递和循环对称模型
●周期介质分析（历史文章：愤怒的小鸟）
●网格划分的梁横截面（SIMULIA的赵老师文章有介绍）
●扩展有限元方法（XFEM）
适当地利用这些抽象化建模技术可以极大地提高Abaqus的分析效率 ， 本期文章介绍一下子结构和子模型技术 。1.子结构
在有限元分析里 ， 子结构也叫超级单元 ， 是由多个单元组成的一个“整体单元” ， 它在线性分析的基础上消除了“整体单元”中保留节点以外所有节点的自由度；子结构的系统矩阵（刚度、质量）也被缩聚成较小的矩阵 ， 可以根据需求恢复内部求解 。
很多实际工程结构都比较庞大 ， 导致完整结构的有限元模型计算量超出计算机的硬件资源 ， 对于具有线性响应的此类问题 ， 可以使用子结构缩聚的方法 ， 在一般配置的计算机上来求解完整结构的响应 。
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机翼骨架结构几何模型
在这个机翼骨架分析的案例中 ， 几何结构包括主梁和翼梁 ， 我们将重复出现的前部翼梁、中部翼梁作为两个子结构 ， 创建两个独立的Model ， 分别用Step中的Substructure generation为它们创建子结构分析步 ， 并选择与主梁连接区域的单元节点为保留自由度的节点 。
运行子结构分析 ， 将生成的*.sim文件作为Part导入整体分析模型中 ， 通过阵列组装成为原始结构 。
把子结构的保留节点与主梁绑定 ， 划分主梁网格 ， 检查缩聚后的整体模型Mesh信息显示：本来（阵列之后）总数应该是六十多万个常规单元 ， 变为一万多个常规单元+几十个超级单元 。
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通过子结构创建机翼骨架的整体模型
定义整体模型的边界条件 ， 创建任务 ， 运算之后 ， 每一个阵列出来的子结构都会对应一个结果文件 ， 打开这些*.odb文件时勾选Append to layers ， 就能通过图层叠加的方式将整体模型的计算结果显示出来 。
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后处理图层叠加显示
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显示机翼骨架整体应力和局部翼梁应力
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显示机翼骨架整体位移和局部翼梁位移
通过这个案例的学习 ， 能够初步掌握子结构分析的思路 ， 在日常工作中 ， 适当的情况下 ， 我们可以利用子结构技术（可以是多重多级的）将复杂、庞大的整体模型缩减为普通计算机可以驾驭的子结构分析模型 。2.子模型
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