APDL Showcase1官方一共給了三種計算方法。上一篇文章 制動器嘯叫分析(1) 只講了第一種方法，而且沒有寫出如何使用Workbench計算。這一次我們就把這個案例剩下的兩種方法以及Workbench的實現(xiàn)講完。

APDL Showcase講解相關(guān)文章鏈接見文末。

三種方法分別是：

1）線性非預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 linear non-prestressed modal；

2）部分非線性攝動模態(tài)分析 partial nonlinear perturbed modal；

3）全非線性攝動模態(tài)分析 full nonlinear perturbed modal。

這三種計算方法，第一種是不加預(yù)應(yīng)力做的非對稱模態(tài)分析，另外兩種都是預(yù)應(yīng)力下的攝動模態(tài)分析。

下面簡單介紹一下什么是攝動分析。就不另外開文章講了：

線性攝動分析是一種線性分析技術(shù)，它可以基于攝動分析步之前非線性的分析結(jié)果，從非線性分析的某一個位置開始，使用當(dāng)前的切線剛度矩陣?yán)^續(xù)進行線性的分析。

下面這張圖是超彈性材料在做線性攝動分析時使用的當(dāng)前狀態(tài)的切線剛度示意圖。

從圖中可以看到，攝動分析的含義就是，在你前面做完一部分可能是非線性的分析以后，不再考慮任何非線性效應(yīng)（包括大變形、材料非線性和接觸關(guān)系的變化）而基于當(dāng)前基態(tài)分析狀態(tài)做一個線性分析出來。

總的來說就是，非線性分析做到一半，把當(dāng)前的切線剛度陣[K]拿出來放在那不改了，做個線性分析。

對于靜力分析來說，我暫時還不太清楚這種分析方法能有什么用。畢竟牛頓-拉弗森迭代直接做非線性分析就好了嘛。但對于其他分析類型，就比如這次案例中的預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析來說，攝動分析方法就有用了。在Abaqus的幫助文檔里，還更詳細的介紹了線性攝動分析步的細節(jié)。以下分析都屬于線性攝動分析的范疇：

(1) 特征值屈曲預(yù)測

(2) 直接穩(wěn)態(tài)動力學(xué)分析

(3) 模態(tài)分析（Abaqus中叫它固有頻率提取）

(4) 復(fù)特征值提取，也就是我們說的包含阻尼的模態(tài)分析

(5) 瞬態(tài)模態(tài)動力學(xué)分析

(6) 響應(yīng)譜分析

(7) 隨即響應(yīng)分析

等等……

這篇文章，我們先把兩個預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析的命令流講完，再寫一下使用Workbench實現(xiàn)這個案例時的注意事項。

首先是partial_prestressed.dat，打開這個文件，看到求解第一次靜力分析相關(guān)部分的命令流為：

下面我把講解用中文寫在代碼注釋里。

antype,static          ! 靜力分析outres,all,allnropt,unsym            ! 和問題1一樣，包含摩擦力就使用非對稱的NR迭代rescontrol,define,all,1   ! 每一步都寫入重啟動分析文件。因為這是靜力分析，后面還要做預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析呢。nlgeom,on              ! 大變形autots,on              ! 自動時間步長，這些都沒啥說的，Workbench都是默認(rèn)time,1.0               ! 結(jié)束時間1秒esel,s,type,,124       ! 這部分，是給加了一個壓力。詳見后面附圖。nsle,s,all             ! Select nodes attached to the elementsf,all,pres,%_loadvari4059%    ! 這個奇怪的_loadvari不重要，定義是寫在cdb數(shù)據(jù)文件里的。esel,s,type,,125       ! Select element type 125nsle,s,all             ! Select nodes attached to the elementsf,all,pres,%_loadvari4061%    ! 經(jīng)過嘗試，這地方左右兩片剎車片加的是0.5Pa的壓力，很小的。nsel,allallsel,allcmsel,s,c1_r,    cmsel,a,c2_r,cm,E_ROTOR,elem          ! 給后面模態(tài)分析準(zhǔn)備一個叫做E_ROTOR的單元集。這個我們之前也見過。allsel,allsolve              ! 進行一次靜力分析。finish

第一步是非線性的靜力分析，在剎車片上加一個壓力載荷。這個載荷的名字有些神奇，前面加了下劃線以至于在APDL的GUI界面都看不到。實際上很簡單，就是在圖示A的這個面以及背面相同位置各加0.5Pa的壓力而已。這么小的壓力只是為了讓剎車片和剎車盤之間建立接觸（還記得在調(diào)試時講過剎車片和剎車盤之間有0.01mm的小縫隙嘛~）。

靜力分析做完以后，原dat文件里有一些/post1后處理相關(guān)的命令，我們就忽略它了。接下來是攝動模態(tài)分析：

（別嫌棄截圖字小，為了能讓大家看清我已經(jīng)放大到需要使用自動換行才能看完整注釋了）

/SOLUantype,static,restart,,,perturb      ! 從上一個靜力分析的載荷步重啟動，做攝動模態(tài)分析。perturb,modal,,,,        ! 攝動模態(tài)分析cmrot,E_ROTOR,,,2        ! 標(biāo)準(zhǔn)操作，旋轉(zhuǎn)接觸單元來產(chǎn)生摩擦阻尼solve,elform          ! 生成切線剛度陣
outres,all,allmodopt,unsym,30          ! 這次也使用非對稱求解器，提取30階模態(tài)。mxpand,30,,,          ! Expand 30 modes  solvefinish

這里我們看到在攝動模態(tài)分析中，出現(xiàn)了兩個solve命令。第一個是solve, elform，后面那個才是solve。為啥呢？

因為前面提到，攝動模態(tài)分析是在做完一個非線性分析以后，提取當(dāng)前的切線剛度陣做的線性分析。所以就先要提取前面靜力分析的重啟動結(jié)果嘛。得到重啟動結(jié)果以后，使用elform命令，生成用于攝動分析的切線剛度陣。

ANSYS的幫助文檔里說了，這兩段solve命令是執(zhí)行攝動分析時的標(biāo)配。

最后得到的結(jié)果其實和第一種分析結(jié)果基本一樣。分析結(jié)束以后，使用命令

/post1file,,rstp

就可以提取出模態(tài)結(jié)果。這條命令的意思是，讀取擴展名為rstp的結(jié)果文件。

可以看到還是第21階模態(tài)開始有非零實部特征頻率。

下一個，完整非線性攝動模態(tài)分析，full_non_linear.dat。其第一次靜力分析部分命令與上一個分析完全相同。

區(qū)別就在于，上一個分析中，cmrotate命令被放在了攝動模態(tài)步驟中，而這次則又使用cmrotate做了一次靜力分析。

后面的攝動模態(tài)分析自然也沒什么變化。

求解出來的結(jié)果呢？當(dāng)然也是完全一樣的。連小數(shù)點后三位都一樣。

（我真的是重算了一遍，沒有拿前面的圖來充數(shù)233）

好的，到此，使用APDL的三種求解方法就結(jié)束了。

在Workbench環(huán)境下要做相同的分析，也很簡單。如圖所示，分別是直接進行模態(tài)分析，和先做靜力分析，后做預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析的項目原理圖。

項目設(shè)置中，有以下幾點需要注意：

1. 接觸設(shè)置，對于直接做模態(tài)分析來說，需要把接觸對間隙設(shè)置為“調(diào)整到剛好接觸”。

   

2. 為了使用CMROTATE命令對接觸中的目標(biāo)面進行旋轉(zhuǎn)，就必須在接觸對中添加Commands對象，寫兩行命令：

   
   

   

esel,s,type,,tidcm,c1,elem

    這樣能夠讓W(xué)B環(huán)境也能選擇想要的面。

    3.  在Model，邊界條件處，插入命令流：

nropt,unsym            ! Unsymmetric Newton Raphson optioncmsel,s,c1,    cmsel,a,c2,cm,E_ROTOR,elem          ! Create a component with target elements attached to discallsel,allcmrotate,e_rotor,,,2,        ! Rotate the target elements to generate sliding friction contact  

也就是定義E_ROTOR選擇集，然后添加CMROTATE命令。

（話說這里不可以使用OMEGA指定角速度，求出來的結(jié)果不是一回事。看下圖，那個被我屏蔽掉的Rotational Velocity就是錯的）

    4. 求解器選擇阻尼求解器。

滿足以上四點注意事項，就可以使用Workbench重復(fù)出這個算例的結(jié)果啦。

撒花。

APDL Showcase1的講解到此結(jié)束。

APDL Showcase 1：制動器嘯叫分析（1）

ANSYS Workbench與APDL的計算結(jié)果不一致，我是怎么調(diào)試的

模態(tài)分析案例相關(guān)的理論基礎(chǔ)（1）

APDL Showcase1的理論基礎(chǔ)(2)——非對稱接觸

APDL Showcase1的理論基礎(chǔ)(3)——模態(tài)提取方法簡介

相關(guān)模型文件，都可以在ANSYS官網(wǎng)上下載到。下載方式見：

ANSYS APDL技術(shù)展示案例介紹

接下來，打算研究一下在Abaqus案例庫里看到的，也是一個剎車盤制動嘯叫案例。看看這個問題在Abaqus里是怎么做的。然后有可能繼續(xù)學(xué)習(xí)一下接觸對的磨損吧。

那么，下次見咯