abaqus模態參數的案例
實驗模態分析的理論基礎（模態參數估計）
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1 實驗模態分析的四個假設：
01 線性假設：結構動力特性是線性的。
02 時不變假設：結構的動力特性不隨時間改變。
03 互異性假設：輸入和輸出互換，結果相同。
04 可測量假設：需要的數據都是可以測量的。
筆者認為，有沒有這四種假設，模態實驗交代下來了，還是得做。
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2 實驗模態分析的模態參數估計方法。
01 參數擬合可分為時域法和頻域法。時域法適合小阻尼系統，頻域法可用于大阻尼系統。測試數據質量不高，可以嘗試時域法。
02 參數擬合可分為多自由度法和單自由度法。單自由度法在關心頻帶內只識別出一階模態。
03 參數擬合可分為整體法和局部法兩類。整體法用所有的測試數據擬合出極點，局部法用每一個測試數據單獨擬合出極點。
3 模態指示工具
在實際的模態實驗中，搭建測試系統和采集測試數據，固然是非常重要的兩步，但這兩個步驟，可以不涉及理論，也能做好要做的。實驗模態分析的第三步，識別系統的極點，要掌握好這一步就沒那么簡單了。在這一步中，一般軟件都會提供模態指示工具，筆者將這些指示工具分為兩類：
01模態指示函數：MMIF; NMIF; CMIF; PMIF；每個函數都有不同的計算方法，一般一組數據會算出一個指示函數，而不是每一個數據。
02穩態圖：極其常見和重要的指示工具。該工具的基本原理是，不斷的增加擬合多項式的階數，對比當前階擬合和前一階擬合的差別，根據軟件或者分析者設置的差別等級進行評級，分為模態參數穩定，模態頻率穩定，模態向量穩定，模態頻率和模態阻尼穩定四個級別。顧名思義，穩態圖，就是隨著擬合階數的增加，模態參數進入穩態的表現。
4 筆者建議
01 測試系統硬件好，測試才好。
展開 【ABAQUS模態動力學】Composite&abaqus 預應力模態分析&輸出單元剛度矩陣
參考
連接器振動脫落_abaqus重啟動分析_顯式隱式切換_插拔力預應力模態_TeeSim天深科技
Abaqus預應力模態分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載- 技術鄰
Natural frequency extraction - SIMULIA 用戶幫助 2020 User guide
《結構動力學》
振動理論及工程應用_天津大學_中國大學MOOC(慕課)
Eigenvalue extraction - SIMULIA 用戶幫助 2020 Theory
1. 什么是模態分析？
模態分析是指求解多自由度系統的模態振型及振動頻率的過程。模態分析可簡單地分為自由模態分析和約束模態分析。
自由模態分析：不加任何約束，進行求解（會出現前六階0模態）
約束模態分析：施加完整的約束，模型不會出現剛體模態 還可以分類為：
預應力模態（典型例子：吉他琴弦）
干模態分析(空氣中)
濕模態分析（流體耦合作用不可忽略）
2. 單自由度系統振幅和固有頻率的求解
模態分析的本質上是求解一定條件下的結構動力學方程。
展開 模態參數提取技術之一
在這種形式下，一個圓的方程可以用最小二乘方法來提取感興趣的參數，即極點和留數。頻率由奈奎斯特圖中顯示的兩個數據點之間存在最遠的距離確定。系統的阻尼可由半功率帶寬法確定。留數aij可以近似于圓的直徑。圓擬合是由于圓方程的簡單性而開發出來的最早的數學提取技術之一。圓擬合的擴展能考慮到相鄰模態的重疊，以及復雜的模態特征。雖然圓擬合很簡單，但這種方法在模態測試中并不常用，因為通常情況下，模態的密集性使得這個圓擬合方法不適用于大多數系統。
圖5-12 示意性顯示SDOF系統在奈奎斯特圖（右）中的圓表示
5.3.3 SDOF多項式
圓擬合技術的擴展之一是單自由度多項式頻域方法。這個方法使用下式來估計參數
利用這個技術，提取出的參數是極點和留數。SDOF系統的這種近似示意性地顯示如圖5-13所示。
圖5-13 示意性顯示SDOF系統的曲線擬合
5.3.4帶外模態的殘余效應
模型中應包含的其他相鄰模態的殘余效應，因為低階模態有質量影響，高階模態有剛度影響：
在圖5-14中，帶殘余效應的曲線擬合效果最好。描述頻響函數的完整方程顯示在圖的上部分，還有整個頻率范圍內每階模態的貢獻。然而，當估計參數時，只使用感興趣的帶寬來估計參數。在這個例子中，紅色的第2階模態是感興趣的模態，但是還有帶外的第1階模態（藍色）和第3階模態（綠色）的影響。由單自由度理論可以看出，低于共振頻率的部分響應被認為是一種剛度效應，而高于共振頻率的部分則被認為是質量效應。因此，在圖中下部分顯示的感興趣頻帶內第2階模態占主導，第1階模態（藍色）在這個帶寬內主要是質量影響，而第3階模態在這個帶寬內主要是剛度影響。
展開 案例24：VL12結構模態求解參數說明
于結構模態求解，VL12界面有所調整，在此提供一個簡單的例子作為參考，介紹了模態求解參數的設置，以及后處理的相關操作。
文字圖片較多，就直接上圖了，請見諒。
案例：VL12結構模態求解參數說明.pdf
感謝阿偉（superxjw版主）在本人學習LMS Virtual.Lab過程中的幫助！
SAMCEF在模態分析及轉子動力學-磁懸浮軸承支撐參數方面的應用
在微機電領域中，為獲得超聲波電機的振動模態及諧響應特性，利用SAMCEF有限元分析軟件對直徑為50 mm的環形行波型超聲波電機壓電轉換器和定子的振動狀態進行了分析；在完成超聲波電機定子建模的基礎上進行振動模態分析和最優模態選擇，并在此基礎上進行了諧響應分析。分析結果表明，利用SAMCEF軟件對超聲波電機進行分析被證明是一種行之有效的方法
論文（2）將系統的激勵方式改為瞬態激勵，修改擴展卡爾曼濾波算法中系統輸入項，分別運用samcef仿真及搭建的基于沖擊激勵的磁懸浮軸承轉子剛度阻尼測試與辨識試驗平臺進行實驗，通過采集信號及數據處理獲得了系統在沖擊激勵下的軸承處位移響應，并分別通過擴展卡爾曼濾波和傳遞矩陣方法辨識了磁懸浮軸承的剛度阻尼。
下載鏈接：http://pan.baidu.com/s/1c0Tsc9M
展開 案例13 基于模態的振動響應（Abaqus計算模態）
之前在superxjw版主的第二課中介紹了如何利用VL計算基于模態的振動響應，但是有網友是采用Abaqus計算模態，然后用VL來計算后續的振動響應以及聲學響應，然后就詢問如何導入Abaqus的模態分析結果，因此，做了一個導入Abaqus的模態結果，然后進行振動響應計算的案例，給大家分享一下。
superxjw版主的視頻教程：
LMS Virtual.Lab 11聲學視頻教程 第二課 基于模態的振動響應計算
對于VL的接口方面：
VL11SL2和VL12都是支持到Abaqus 6.12
所以，喜歡追求新版本，使用Abaqus6.13的朋友們就得注意一下版本的問題了。
感謝阿偉在本人學習LMS Virtual.Lab過程中的幫助！
本例視頻及Abaqus模態計算結果文件下載地址：http://pan.baidu.com/share/link?shareid=4100661600&uk=1728334102
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展開 Hypermesh與ABAQUS聯合的模態分析 附HyperMesh模態分析步驟下載
圖6 約束施加
7、載荷條件
模態為系統固有振動屬性，無法在對應分析步中設定載荷，如需考結構在某載荷作用下的振動屬性，可進行預應力模態分析。
最后單擊Load Steps下的Step1，將Output Blocks與Load Collectors與其對應，如圖8所示。
圖8 分析步設定修改
通過File->Export->Solver Deck進行模型導出。
ABAQUS部分
1、文件導入
進入ABAQUS中，通過File->import->Model進行inp文件導入。
2、檢查設定
通過各個模塊檢查設定，無誤，并創建作業提交求解。
3、后處理
得到的一階及二階模態振型如下。
圖9 一階模態振型
圖10 二階模態振型
下載地址：HyperMesh模態分析步驟
展開 考慮壩體-庫水相互作用的重力壩模態分析--對比分析ANSYS和ABAQUS重力壩流固耦合模態結果
模態分析主要目的是為測得結構的固有頻率、周期和振型，每一階模態都有特定的固有頻率、阻尼比和模態振型。通過模態分析方法搞清楚了結構物在某一易受影響的頻率范圍內的各階主要模態的特性，就可以預言結構在此頻段內在外部或內部各種振源作用下產生的實際振動響應。--引自《百度百科》
下面直接開始進入正文。
混凝土重力壩材料參數如下
彈性模量E=30GPa，泊松比v=0.167，密度rou=2450kg/m3
在ANSYS中，混凝土壩壩體采用平面Plane42單元，庫水采用Fluid29單元來進行模態計算。
展開 Abaqus預應力模態分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載
abaqus在求解模態時對接觸區域的處理并不是直接作tie連接處理，而是會在兩個接觸面之間引入接觸剛度，而tie連接對兩個接觸面是綁定關系，即引入無窮大的剛度，所以用接觸設定進行模態求解時模態頻率會偏小，更符合實際。
2. 下圖紅色部分是預緊力狀態下的接觸區域，而不加載預緊力時接觸區域更大，所以兩種狀態下模態頻率差異較大。
3. 不同大小的預緊力狀態下由于接觸區域基本保持不變，所以對模態頻率影響不大。
4. 在tie的建模方式下，不管是否加載預緊力，接觸面積不會發生改變，所以對模態頻率影響不大。
總結
1. 用abaqus求解模態時對接觸區域的處理可以直接定義接觸求解，相比tie來求解結果更合理。
2. 預緊力狀態下會改變接觸狀態，從而對模態頻率產生影響。
3. 對于實際情況，如果接觸面積在振動過程中變化很小，基本保證靜力分析時的接觸面大小，不是大面積的開合，這種帶接觸的預應力模態結果還是比較準確的。
下載地址：Abaqus 分析用戶手冊材料卷
展開 abaqus模態分析-使用hypermesh
公式中包含質量矩陣，如下：
2.分析步
frequency
勾選 perturbation
求解算法選擇 lanczos
定義輸出模態階數
輸出：
默認即可
3.邊界條件
無、
二，查看結果
模態分析通常用來獲得線性結構的一些振動特征：
固有頻率
模態振型
振型的參與系數
有效質量
模態分析是所有結構動力學分析的基礎，使結構避免發生共振。
dat文件查看固有頻率：
自由模態計算得到的前6階結果都是0，因為結構全部釋放邊界其在這幾個自由度上面屬于整體的剛性運動，所以結果與實驗對標需要拋去前6階為0的模態，從第7階開始。
展開 ABAQUS軸承模態分析
ABAQUS軸承模態分析
《基于 ABAQUS 的桁架機器人模態分析》
摘 要：為了確保桁架機器人在設計階段滿足模態性能要求，在設計前期需要對桁架機器人進行模態分析研究。本文首先根據物流工廠中的實際需求，確定桁架機器人的整體結構，并建立三維模型；然后基于 ABAQUS 有限元仿真平臺提取桁架機器人的前十階固有頻率以及振型；最后通過模態試驗方法對桁架機器人的實體縮小模型進行分析。結果表明：模態試驗結果中存在四種振型與 ABAQUS 分析結果中的四種振型吻合程度較高，驗證了仿真實驗的可靠性。所做分析為避免發生共振及后續改進等研究提供理論支持。
關鍵詞：桁架機器人；ABAQUS；模態仿真；模態試驗
0 引言
隨著“中國制造 2025”的不斷推廣，鼓勵制 造企業進行物流智能化轉型，推動物流、智能倉儲 等物流新技術、新設備的應用。在這個過程中，智 能物流工廠必須堅持以智能產品為主體，智能生產 為主線[1]。工業機器人是整個生產過程中的關鍵環 節，能有效降低人工成本，提高生產效率。桁架機 器人也叫直角坐標機器人，是工業機器人的一種。由于桁架機器人有著可承受重質量運輸、剛度大、 強度高、安全系數高等特點，使得它在物流工廠應 用中的優勢更加明顯。當前，桁架機器人在智能制 造中有著舉足輕重的地位，它不僅大大降低了企業 總成本中的勞動力投入成本，而且顯著提高了制造 業中的生產效率。桁架機器人主要以直線運動為 主，由 X，Y 及 Z 方向分別提供 3 個獨立的自由度， 完成工作空間點的定位工作。桁架機器人作為智能 物流工廠輸送線中的重要組成部分，對整個系統起 著至關重要的作用，必須保證桁架機器人正常工作 情況下的運動精度及可靠性。因此，對桁架機器人 進行模態分析的研究具有重要的意義。
國內外學者對結構的模態分析進行了大量研 究。
展開 ABAQUS的直齒圓柱齒輪模態有限元分析 附ABAQUS有限元分析常見問題解答下載
本文運用SolidWorks 三維建模軟件建立齒輪建模，并運用ABAQUS和振動分析理論對模型進行模態分析，用Lanczos算法提取固有頻率，得到齒輪的模態和振型，為優化齒輪的結構設計提供支持。
本文以ABAQUS有限元分析軟件為平臺, 對齒輪進行模態分析, 提取了前6階固有頻率與振型, 通過不同材料和腹板倒角的齒輪選擇，對固有頻率與振型變化趨勢的分析, 為齒輪的結構設計和優化及提供了設計依據, 同時為進一步的動力學分析奠定了基礎。
模態分析的基本理論
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1.基本理論
模態是機械結構的固有振動特性, 指結構在各頻率下的動態響應, 一個系統的動態響應是其若干階模態振型的綜合。
展開 Abaqus預應力模態分析
Abaqus預應力模態分析
預應力模態
模態分析是一個線性攝動分析，只能進行線性求解。在動力學方程中，其載荷矩陣和阻尼矩陣為0，特征值的提取只取決于剛度矩陣和質量矩陣。而結構在外載荷的作用下剛度矩陣會發生變化，也就間接影響了結構的固有頻率。而預應力狀態下，我們不清楚剛度矩陣的變化對模態頻率的影響時，便需要進行預應力模態分析。
Abaqus預應力模態求解
分析流程如下：第一步先進行非線性靜力學求解——第二步進行模態提取
需要注意的是第一步求解時必須打開幾何非線性，即NLGEOM = YES 否則第一步求解完成后剛度矩陣不會改變，模態頻率也就不會發生變化。第二步模態求解無需設置PERTURBATION（線性攝動）或幾何非線性，軟件默認在開啟幾何非線性的后續分析步中繼續保持。
另外，第一步非線性靜力求解的材料非線性，接觸等都會對結構的剛度矩陣產生影響，進而改變模態頻率。材料如果進入塑性，相應的切向模量會降低，進而導致結構剛度矩陣變小。
靜力分析下接觸狀態的改變也會對剛度矩陣產生影響。Abaqus在進行預應力模態分析時對接觸的處理如下：第一步進行非線性接觸分析，軟件會把第一步分析結果的接觸區域作為第二步模態分析的作用區域，而第一步分析結果的接觸面分開區域不予考慮。需要注意的是，在進行第二步模態分析時，接觸區域并不是簡單的直接轉變為Tie處理，而是通過附加接觸剛度來進行求解。
Abaqus重啟動設置
重啟動分析方式是一種很便捷的模式。比如，我們需要算在預應力狀態下的模態，振動，沖擊等等一系列工況，而如果不進行重啟動分析，則每個分析工況下都需要重新計算預應力工況，對于大模型，嚴重影響計算效率；而進行重啟動設置后，預應力工況只需計算一次。
展開 abaqus模態分析教程
視頻下方附帶工程文件inp，大家可以自行下載學習參考
Job-1.inp
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