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2017-03-18 by:CAE仿真在线 来源:互联网
本文通过案例介绍Abaqus动力学仿真分析,主要包括静态重力分析、频率提取、瞬时模态分析。
关键词:动力学、频率提取、谐响应
一、问题描述
长400mm、宽100mm、高40mm的方柱,一端固定。材料弹性模量21000MPa,泊松比0.3,密度7.8e-9 t/mm³。求取①自然重力下方柱的变形②方柱的前20阶固有频率和振型③在方柱的另一端施加一集中载荷2N,持续时间0.2s的力,求方柱此端位移随时间的变化情况。
二、通用模型建立
几何建模和材料属性创建、网格划分、一段固定约束,本文不在介绍,如需查看请参照公众号其他文章或其他教材。本文设计abaqus的单位制,一般情况会用到m单位制和mm单位制,请将单位制进行统一。本文使用时国际mm单位制,如下:
结果如下
三、求解自然重力下方柱的变形
1)创建重力分析步。切换到Step Module下,点击
,在弹出对话框确认选择
2)施加重力载荷。切换到Load Module,点击
,点击Continue,
在弹出的载荷编辑对话框,选择重力方向,输入重力加速度,记得将单位一致化。点击OK,完成重力边界条件的设定。
3)创建JOB,提交运行后,在可视化处理中查看因重力引起的变形情况。
四、方柱的前20阶固有频率和振型
1)创建频率提取分析步。切换到Step Module下,点击
创建分析步
Eigensolver(特征值求解算法)选择lanczos,特征值选择20阶,点击OK,完成分析步设定。
2)提交任务,后处理
其他设定不变,提交Job分析,分完成后点击Job Manager对话框中点击Result,进入后处理界面。在菜单栏选择Result→Step/Frame。
在弹出Step/Frame对话框中点击我们想要查看的固有频率,点击Apply,
在图像显口可查看对应的频率振型
点击Result→History Output,在History Output对话框,点击OK,完成固有频率的XYdata输出。
点击Plug-ins→Tools→Excel Utilities,完成结果excel格式的输出,用户可使用提取的excel文件进行分析处理。
五、外力下的瞬时模态分析
1)创建分析步step-3。设定分析时间2s,时间增步为0.0001(因为我们在step-2分析结果中看到第20阶固有频率为9703.9Hz,我们选择增量步为1/10000)。
阻尼有三种阻尼:直接模态阻尼(Direct modal damping)、符合模态阻尼(Composite modal damping)、瑞利阻尼(Rayleigh damping),我们选择直接模态阻尼,并设定阻尼比为0.05。想深入了解可参考《Abaqus 动力学有限元分析指南》。
2)设置外部载荷
切换到Load Module模块,点击
,选择
完成载荷设定。
3)提交Job,进行后处理
提交Job,运行结束后,点击对话框的Result,进入Visualization,点击
在Variables下Position选择Unique Nodal,然后如图选择位移量U,点击Active Steps/Frames,在弹出的对话框只选择step-3,然后点击OK按钮。
在XY Data from ODB Field output对话框点击Element/Nodes,然后点击Edit Selection,选择想要提取的点,点击中间后,直接点击Plot,即创建了XY Data数据表及汇出图形。
选择合适的XY坐标后可得到如下结果
至此,基于模态方法的动力学仿真案例介绍完毕,用户可根据设定不同的网格参数、不同的载荷、不同的阻尼等查看各参数对结果的影响。此外可根据案例步骤应用与实际的工作当中,并与实验数据进行对比,进行模型修正、进一步用于指导今后的工作实践。
文章如有不妥之处,欢迎讨论交流。
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