abaqus定義阻尼
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus定義阻尼的視頻教程
ABAQUS二次開發批量建立彈簧阻尼系統
基于abaqus二次開發，通過matlab和python，聯合編寫批量建立彈簧阻尼單元插件，本課程展示了兩種方法及其效果。有需要的可聯系v:abaqusAz或在技術鄰扣我。
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abaqus定義阻尼的實例教程
在ABAQUS中阻尼可以應用在下面的動力學分析中：
△非線性問題直接積分求解(顯式分析或者隱式分析)；
△直接法或子空間法穩態動力學分析；
△模態動力學分析(線性)。
針對模態動力學分析，在ABAQUS/Standard中可定義幾種不同類型的阻尼：直接模態阻尼(Direct Modal Damping)，瑞利阻尼(Rayleigh Damping)，復合模態阻尼(Composite Modal Damping)和結構阻尼(Structure Damping)。
ABAQUS模態動力學分析中用*MODAL DAMPING選項來定義阻尼。阻尼是包含在分析步內定義的一部分，每階模態可以定義不同量值的阻尼。
1、直接模態阻尼
采用直接模態阻尼可以定義對應于每階模態的阻尼比ξ。其典型的取值范圍是在臨界阻尼的1％～10％之間。直接模態阻尼允許用戶精確定義系統的每階模態的阻尼。在分析步驟內定義直接模態阻尼。如圖1所示，激活直接模態阻尼選項(Direct modal)，并在數據行內輸入數據。
對應的ABAQUS輸入文件為：
*MODAL DAMPING, MODAL=DIRECT
m1, m2, ξa
其中，*MODAL DAMPING選項中的MODAL=DIRECT 參數表示被指定的直接模態阻尼，數據行輸入的數據m1為起始模態序號，m2為截止模態序號， ξa為模態阻尼比。
展開 在ABAQUS中阻尼可以應用在下面的動力學分析中：
☆非線性問題直接積分求解(顯式分析或者隱式分析)；
☆直接法或子空間法穩態動力學分析；
☆模態動力學分析(線性)。
針對模態動力學分析，在ABAQUS/Standard中可定義幾種不同類型的阻尼：直接模態阻尼(Direct Modal Damping)，瑞利阻尼(Rayleigh Damping)，復合模態阻尼(Composite Modal Damping)和結構阻尼(Structure Damping)。
ABAQUS模態動力學分析中用*MODAL DAMPING選項來定義阻尼。阻尼是包含在分析步內定義的一部分，每階模態可以定義不同量值的阻尼。
1直接模態阻尼
采用直接模態阻尼可以定義對應于每階模態的阻尼比ξ。其典型的取值范圍是在臨界阻尼的1％～10％之間。直接模態阻尼允許用戶精確定義系統的每階模態的阻尼。在分析步驟內定義直接模態阻尼。如圖1所示，激活直接模態阻尼選項(Direct modal)，并在數據行內輸入數據。
對應的ABAQUS輸入文件為：
*MODAL DAMPING, MODAL=DIRECT
m1, m2, ξa
其中，*MODAL DAMPING選項中的MODAL=DIRECT 參數表示被指定的直接模態阻尼，數據行輸入的數據m1為起始模態序號，m2為截止模態序號， ξa為模態阻尼比。
展開 在分析控制界面，可定義模態阻尼函數。
圖3 分析控制
圖4 模態阻尼函數定義
從圖3中可以看到，模態阻尼定義包含臨界阻尼比、等效粘性阻尼和品質因子，定義的方法有常量、頻率依存和模態階數。
常量方法：每個單自由度系統的阻尼都是一樣的，是一個常數。
頻率依存：輸入頻率-阻尼函數，根據每個單自由度系統的固有頻率計算阻尼。
模態階數：輸入模態階數-阻尼函數，每個單自由度系統都對應某一階模態，根據模態階數計算阻尼。
③指定材料結構阻尼和整體結構阻尼
圖5 材料定義界面
在midas NFX中，可以在材料定義界面指定該材料的結構阻尼，結構阻尼的大小一般取阻尼比的2倍。
圖6 分析控制界面
在分析控制界面，可以輸入整體結構阻尼大小。
在瞬態響應分析中，由于不能考慮復數，所以結構阻尼需要轉化為等效粘性阻尼，轉化過程可參考第二部分。
其中C是整體阻尼矩陣，K是整體剛度矩陣，Ke是單元剛度矩陣，ge指定的材料結構阻尼，g是整體結構阻尼。w3、w4的取值與荷載的頻率一致，如果作用荷載不是周期性動力荷載時可取最小固有頻率。
④阻尼單元 (Damper)和彈簧-阻尼單元(Bush)
對于這兩種阻尼，將在后續的文章中專門闡述。
四、midas MeshFree中的阻尼功能
對于粘性阻尼的考慮：通過模態阻尼(臨界阻尼比、等效粘性阻尼、品質因子)、瑞利阻尼常數α。
對于結構阻尼的考慮：通過瑞利阻尼常數β、整體結構阻尼定義。
其含義、輸入界面與midas NFX中的一致，不贅述。
展開 阻尼定義 能量耗散，振幅逐漸減小直至停止振動，這種能量耗散被稱為阻尼（damping）。能量耗散來源于幾個因素，其中包括結構連接處的摩擦和局部材料的遲滯效應。阻尼對于表征結構吸收能量是一個很方便的方法，它包含了重要的能量吸收過程，而不需要模擬耗能的具體機制。 阻尼的分類：與速度成正比的阻尼稱之為粘性阻尼（viscous damping）。有時粘性阻尼不能滿足工程需求，因此，還與摩擦力相關的庫倫阻尼，結構阻尼，流體阻尼等。 粘性阻尼表達式：F_sw2ciqq=c \dot x，c為阻尼，Fd為力，\dot x為速度。 3. Abaqus阻尼設置方式 abaqus的阻尼分為兩類，與速度成比例的粘性阻尼；和與位移成比例的結構阻尼（在頻域分析中采用） abaqus引入阻尼的3中途徑： 材料和單元的阻尼 整體阻尼，包括粘性阻尼，瑞利阻尼，結構阻尼 模態阻尼，只能用于模態分析 在ABAQUS中阻尼可以應用在下面的動力學分析中： 非線性問題直接積分求解（顯式分析或者隱式分析） 直接法或子空間法穩態動力學分析 模態動力學分析（線性） 4. Abaqus阻尼設置 - 具體操作 針對模態動力學分析，在ABAQUS/Standard中可定義幾種不同類型的阻尼：直接模態阻尼（DirectModal Damping），瑞利阻尼（RayleighDamping），復合模態阻尼（Composite Modal Damping）和結構阻尼（StructureDamping）。 ABAQUS動力學分析中用*Modal Damping選項來定義阻尼。 以下內容是以在step分析步內定義阻尼的舉例，每階模態可以定義不同量值的阻尼，但其實也可以在Material分析步設置阻尼。 4.1 直接模態阻尼： 采用直接模態阻尼可以定義對應于每階模態的阻尼比。其典型的取值范圍是在臨界阻尼的1%~10%之間。
展開 圖3 定義阻尼器單元
歸納總結：
1、三種阻尼分別在不同的模塊中定義，用戶應該區分。
與材料特性相關的阻尼應該在Property功能模塊定義；
與分析求解相關，幫助Abaqus求解器求解分析的阻尼應該在Step模塊中定義；
而與局部效應和相互作用相關的阻尼，則在Property功能模塊和Interaction功能模塊的Speicial菜單中定義；
2、Step模塊中的阻尼系數通常取默認值即可；
Property功能模塊中的材料阻尼通常需要由實驗數據來確定，如果需要定義局部節點和單元的阻尼，也應由實驗數據或經驗確定；
3、如果用戶希望查閱包含阻尼關鍵字的INP文件，可以利用abaqus find keyword快速查找（如圖4所示），然后利用abaqus fetch job=***命令提取對應的INP文件（如圖5所示）：
圖4 利用abaqus findkeywor命令快速查閱包含所需關鍵詞的INP文件
圖5 利用abaqus fetch job=*** 命令提取包含所需關鍵詞的INP文件
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在有限元模擬中，重復移動載荷（Repeated moving pressure）是結構受力分析中用于等效模擬接觸載荷的一個重要手段，尤其在輪軌接觸、滾珠接觸、焊接熱源移動等問題研究中極為常見。本文主要介紹ABAQUS中橢圓形移動載荷定義、法向和切向載荷模擬、子程序DLOAD和UTRACLOAD編程實現，實現建議與注意事項。
1、橢圓形移動載荷定義
移動載荷指的是隨時間或空間位置變化而不斷變化施加位置的載荷
<p class="ql-align-justify">寫文章出圖過程中，有時候需要過程圖，但是過程圖中不同時刻應力云圖的標尺不一定是自己想要的。比如標尺上限值、下限值等，所以在Abaqus后處理中如何實現呢？過程很簡單，界面的功能解釋的都非常詳細，具體如下：</p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify">原創聲明
<p>對于擁有復雜曲面結構的復合材料薄板，通常需要定義一個變化的材料主方向，下面介紹在Lspp中如何定義。</p><ul><li>對于任意復雜結構的平面，劃分網格后，每個網格的方向是根據節點坐標得到的，總體上呈現隨機性。</li></ul><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img
將隱式分析的最后一步應力作為預應力場，導入到顯示分析。開始使用initial stress，但是發現這個方法導入的應力場，米塞斯應力分布沒啥問題，但是三個主方向上的應力突然變大了十倍左右（隱式和顯示的模型網格編號都檢查了，沒發現什么問題）。后面換成initial state（state=yes, update=yes），應力沒啥問題了，但是使用initial state，無法定義surface，導致復合材料層合板每層之間使用不了
<p><strong>概述</strong>：帖子講述了一種新思路用于實現ABAQUS自定義單元，該方法不需要在INP文件中采用“USER ELEMENT”等關鍵字定義單元，更重要的是，也<strong>不需要在UEL接口中進行繁瑣的FORTRAN編程</strong>，只需要在INP文件中直接導入相應的矩陣即可。目前這種自定義單元適用的計算有：static, frequency extraction
<p>根據文獻《abaqus中一種考慮材料阻尼的隨機響應分析方法》中提供的思路，自己編寫了一個根據掃頻結果計算Rmises應力的插件。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202405/attachment/f4979f0065cb4395b50f113298dd7acb.jpg
概述：開發了適用于靜力通用、頻率分析和動力隱式（固定增量步長和自適應增量步長均可）的三維八節點線性UEL，即ABAQUS自帶的C3D8單元，該UEL考慮了B-BAR修正，避免體積鎖死。采用編寫的UEL，分別設置了靜力通用分析步、頻率分析和動力隱式分析步，將計算結果與ABAQUS對比，位移、速度和加速度與ABAQUS均保持一致，說明該UEL復現了一小部分C3D8單元的計算功能。
