1. 概述

        早期的結構設計中，工程師們主要研究結構的強度、剛度等內容，客戶也更多的關注結構的安全性及穩定性。隨著技術的發展及競爭，在安全可靠的前提下，客戶越來越看重產品的舒適性，因此有必要進行結構振動與噪聲控制優化設計工作。

        合理的開展結構減振降噪優化工作的前提是：正確識別噪聲源，分析其振動能量的分布和主要傳播途徑。而結構振動強度的功率流分析方法可使結構的能量傳遞路徑和振源可視化。

        本期小編將給大家介紹基于ABAQUS的結構振動功率流可視化方法。

        開展結構振動功率流可視化工作的第一步對結構開展模態分析及振動分析。小編使用ABAQUS軟件對平板進行了模態分析及簡諧振動分析。平板結構形式、某階模態及簡諧激勵作用下的響應如下圖。

3. 功率流可視化腳本

        小編按照以下步驟開展結構振動功率流可視化工作：

        1. 從ODB文件中讀取節點位移和節點力。

        2. 按照下列公式計算平板的在x方向及y方向的結構聲強（公式的具體來源及推導見參考文獻）。

        3. 將計算得到的結果寫入ODB文件。

        本模型的python開發無法參考abaqus生成的rpy文件，具有一定難度，建議大家詳細閱讀abaqus用戶手冊中python二次開發相關內容。

        小編為大家提供了部分代碼如下，如需完整代碼或者python開發教學可聯系小編（qq1871858827）。

從ODB中讀取數據	from odbAccess import* odb=openOdb('Job-1.Odb') # Get fields from output database. step1 = odb.steps['Step-1'] frame1=step1.frames[-1] U=frame1.fieldOutputs['U'] fieldValues=U.values # For each U value, print the nodeLabel # and data members. MyUFile = open('U-data.txt','w') for v in fieldValues: MyUFile.write('%d,%6.4f,%6.4f,%6.4f,%6.4f\n' %(v.elementLabel,v.data[0],v.data[1],v.data[2],v.data[3])) odb.close() MyUFile.close()
計算結構聲強	該部分按照公式編程做乘法運算即可
將計算得到的結果寫入ODB	from odbAccess import * from abaqusConstants import * #open odb odb=openOdb(path='Job-1.odb')    # Create a step and a frame.    step1 = odb.steps['Step-1'] frame1 = step1.frames[-1] instance1 = odb.rootAssembly.instances['PART-1-1'] # Write structure intensity SIField=frame1.FieldOutput(name='StructuralIntresity3', description='SI', type=VECTOR, componentLabels=('SI1', 'SI2', 'SI3'), validInvariants=(MAGNITUDE,)) #  nodeLabelData,SIData=tupledata() #    SIField.addData(position=NODAL, instance=instance1, labels=nodeLabelData, data=SIData) # Make this the default deformed field for this step. step1.setDefaultDeformedField(SIField) odb.save() odb.close()

4.  效果演示

        小編應用自己開發的腳本生成了平板的功率流云圖及功率流矢量圖，如下圖。

        同樣的方法，可以生成圓柱殼的功率流云圖及矢量圖。

[1] 郭曦煜. 基于有限元功率流的結構振動特性分析及應用[D]. 華北電力大學, 2019.

[2] 鄭水清. 有限元功率流在結構振動特性分析中的應用[D]. 華北電力大學.

[3] 張小銘. 周期性粘彈性復合圓柱殼的功率流[J]. 振動工程學報, 1993, 6(1):9.

[4] 梁日興. 基于有限元的板結構振動功率流分析[D]. 華南理工大學.

[5] 朱越, 吳乙萬, 白鴻柏,等. 高溫環境船舶基座振動功率流特性研究[J]. 機械科學與技術, 2019(8):7.

[6] Gavri L , PaviG . A Finite Element Method for Computation of Structural Intensity by the Normal Mode Approach[J]. Journal of Sound and Vibration, 1993, 164(1):29-43.

[7] 張小銘, 張維衡. 圓柱殼體中振動功率流[J]. 中國造船, 1990(1):10.

[8] ABAQUS documents