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2017-03-18 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
本文通過案例介紹Abaqus動力學仿真分析,主要包括靜態重力分析、頻率提取、瞬時模態分析。
關鍵詞:動力學、頻率提取、諧響應
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建、網格劃分、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,請將單位制進行統一。本文使用時國際mm單位制,如下:
結果如下
三、求解自然重力下方柱的變形
1)創建重力分析步。切換到Step Module下,點擊
,在彈出對話框確認選擇
2)施加重力載荷。切換到Load Module,點擊
,點擊Continue,
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。點擊OK,完成重力邊界條件的設定。
3)創建JOB,提交運行后,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)創建頻率提取分析步。切換到Step Module下,點擊
創建分析步
Eigensolver(特征值求解算法)選擇lanczos,特征值選擇20階,點擊OK,完成分析步設定。
2)提交任務,后處理
其他設定不變,提交Job分析,分完成后點擊Job Manager對話框中點擊Result,進入后處理界面。在菜單欄選擇Result→Step/Frame。
在彈出Step/Frame對話框中點擊我們想要查看的固有頻率,點擊Apply,
在圖像顯口可查看對應的頻率振型
點擊Result→History Output,在History Output對話框,點擊OK,完成固有頻率的XYdata輸出。
點擊Plug-ins→Tools→Excel Utilities,完成結果excel格式的輸出,用戶可使用提取的excel文件進行分析處理。
五、外力下的瞬時模態分析
1)創建分析步step-3。設定分析時間2s,時間增步為0.0001(因為我們在step-2分析結果中看到第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:直接模態阻尼(Direct modal damping)、符合模態阻尼(Composite modal damping)、瑞利阻尼(Rayleigh damping),我們選擇直接模態阻尼,并設定阻尼比為0.05。想深入了解可參考《Abaqus 動力學有限元分析指南》。
2)設置外部載荷
切換到Load Module模塊,點擊
,選擇
完成載荷設定。
3)提交Job,進行后處理
提交Job,運行結束后,點擊對話框的Result,進入Visualization,點擊
在Variables下Position選擇Unique Nodal,然后如圖選擇位移量U,點擊Active Steps/Frames,在彈出的對話框只選擇step-3,然后點擊OK按鈕。
在XY Data from ODB Field output對話框點擊Element/Nodes,然后點擊Edit Selection,選擇想要提取的點,點擊中間后,直接點擊Plot,即創建了XY Data數據表及匯出圖形。
選擇合適的XY坐標后可得到如下結果
至此,基于模態方法的動力學仿真案例介紹完畢,用戶可根據設定不同的網格參數、不同的載荷、不同的阻尼等查看各參數對結果的影響。此外可根據案例步驟應用與實際的工作當中,并與實驗數據進行對比,進行模型修正、進一步用于指導今后的工作實踐。
文章如有不妥之處,歡迎討論交流。
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