ABAQUS動力學(xué)仿真分析案例

2017-03-18  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

本文通過案例介紹Abaqus動力學(xué)仿真分析,主要包括靜態(tài)重力分析、頻率提取、瞬時模態(tài)分析。

關(guān)鍵詞:動力學(xué)、頻率提取、諧響應(yīng)

一、問題描述

長400mm、寬100mm、高40mm的方柱,一端固定。材料彈性模量21000MPa,泊松比0.3,密度7.8e-9 t/mm3。求取①自然重力下方柱的變形②方柱的前20階固有頻率和振型③在方柱的另一端施加一集中載荷2N,持續(xù)時間0.2s的力,求方柱此端位移隨時間的變化情況。

二、通用模型建立

幾何建模和材料屬性創(chuàng)建、網(wǎng)格劃分、一段固定約束,本文不在介紹,如需查看請參照公眾號其他文章或其他教材。本文設(shè)計abaqus的單位制,一般情況會用到m單位制和mm單位制,請將單位制進(jìn)行統(tǒng)一。本文使用時國際mm單位制,如下:

結(jié)果如下

三、求解自然重力下方柱的變形

1)創(chuàng)建重力分析步。切換到Step Module下,點(diǎn)擊

Static,General 點(diǎn)擊Continue,默認(rèn)設(shè)置,點(diǎn)擊OK完成靜態(tài)重力分析步。

2)施加重力載荷。切換到Load Module,點(diǎn)擊

在彈出的載荷編輯對話框,選擇重力方向,輸入重力加速度,記得將單位一致化。點(diǎn)擊OK,完成重力邊界條件的設(shè)定。

3)創(chuàng)建JOB,提交運(yùn)行后,在可視化處理中查看因重力引起的變形情況。

四、方柱的前20階固有頻率和振型

1)創(chuàng)建頻率提取分析步。切換到Step Module下,點(diǎn)擊

,在彈出對話框中的Procedure type下選擇Linear perturbation(線性攝動),選擇Frequency 點(diǎn)擊Continue。

Eigensolver(特征值求解算法)選擇lanczos,特征值選擇20階,點(diǎn)擊OK,完成分析步設(shè)定。

2)提交任務(wù),后處理

其他設(shè)定不變,提交Job分析,分完成后點(diǎn)擊Job Manager對話框中點(diǎn)擊Result,進(jìn)入后處理界面。在菜單欄選擇Result→Step/Frame。

在彈出Step/Frame對話框中點(diǎn)擊我們想要查看的固有頻率,點(diǎn)擊Apply,

在圖像顯口可查看對應(yīng)的頻率振型

點(diǎn)擊Result→History Output,在History Output對話框,點(diǎn)擊OK,完成固有頻率的XYdata輸出。

點(diǎn)擊Plug-ins→Tools→Excel Utilities,完成結(jié)果excel格式的輸出,用戶可使用提取的excel文件進(jìn)行分析處理。

五、外力下的瞬時模態(tài)分析

1)創(chuàng)建分析步step-3。設(shè)定分析時間2s,時間增步為0.0001(因?yàn)槲覀冊趕tep-2分析結(jié)果中看到第20階固有頻率為9703.9Hz,我們選擇增量步為1/10000)。

阻尼有三種阻尼:直接模態(tài)阻尼(Direct modal damping)、符合模態(tài)阻尼(Composite modal damping)、瑞利阻尼(Rayleigh damping),我們選擇直接模態(tài)阻尼,并設(shè)定阻尼比為0.05。想深入了解可參考《Abaqus 動力學(xué)有限元分析指南》。

2)設(shè)置外部載荷

切換到Load Module模塊,點(diǎn)擊

Concentrated force,點(diǎn)擊Continue,選擇力的施加點(diǎn),點(diǎn)擊Done。彈出的載荷編輯對話框,設(shè)定如下,

完成載荷設(shè)定。

3)提交Job,進(jìn)行后處理

提交Job,運(yùn)行結(jié)束后,點(diǎn)擊對話框的Result,進(jìn)入Visualization,點(diǎn)擊

Create XY Data,選擇ODB field output,點(diǎn)擊Continue。

在Variables下Position選擇Unique Nodal,然后如圖選擇位移量U,點(diǎn)擊Active Steps/Frames,在彈出的對話框只選擇step-3,然后點(diǎn)擊OK按鈕。

在XY Data from ODB Field output對話框點(diǎn)擊Element/Nodes,然后點(diǎn)擊Edit Selection,選擇想要提取的點(diǎn),點(diǎn)擊中間后,直接點(diǎn)擊Plot,即創(chuàng)建了XY Data數(shù)據(jù)表及匯出圖形。

選擇合適的XY坐標(biāo)后可得到如下結(jié)果

至此,基于模態(tài)方法的動力學(xué)仿真案例介紹完畢,用戶可根據(jù)設(shè)定不同的網(wǎng)格參數(shù)、不同的載荷、不同的阻尼等查看各參數(shù)對結(jié)果的影響。此外可根據(jù)案例步驟應(yīng)用與實(shí)際的工作當(dāng)中,并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,進(jìn)行模型修正、進(jìn)一步用于指導(dǎo)今后的工作實(shí)踐。

文章如有不妥之處,歡迎討論交流。

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