abaqus 質(zhì)量放大的案例
Abaqus準靜態(tài)小例子: 能量平衡、質(zhì)量放大
如果模擬的結(jié)果發(fā)現(xiàn)動能占的比例太大，一般的作法是將加大加載時間，也可以利用質(zhì)量放大技術(shù)。
技術(shù)范例 – 在顯式求解器設(shè)定質(zhì)量放大
前言：
Abaqus/Explicit的優(yōu)勢是分析接觸、碰撞等高度非線性問題，或是當Abaqus/Standard難以收斂時，利用Explicit將問題以擬靜態(tài)方式模擬就沒有收斂問題。然而，為了得到穩(wěn)定、可靠的結(jié)果，Explicit求解時使用非常小的時間增量，進而產(chǎn)生龐大的計算成本。因此，提高加載速率(Loading rate)與質(zhì)量放大(Mass scaling)經(jīng)常用來提升計算效率。不過當材料需要考慮應(yīng)變率時，提高加載速率的方法將不適用，使用者可以使用質(zhì)量放大來提高運算速度。
原理：
Abaqus/Explicit將求解過程視為波傳問題，穩(wěn)定時間增量的計算如下面公式，其與元素特徵長度及疏密波波速有關(guān)，其中疏密波波速又和楊氏係數(shù)與密度有關(guān)。質(zhì)量放大的原理就是調(diào)整部分元素的密度，藉由放大時間增量來提升計算效率。
步驟一：
設(shè)定質(zhì)量放大前，先檢核當前模型的穩(wěn)定時間增量，當作后續(xù)調(diào)整的依據(jù)。建立完Job之后，無論直接提交(Submit)分析或是執(zhí)行Data check，系統(tǒng)都會將穩(wěn)定時間增量的資訊寫入(.sta)檔內(nèi)，如下圖所示，使用者可以從(.sta)檔中找到初始時間增量以及前十個控制時間增量的元素。
步驟二：
在Step模塊建立Dynamic, Explicit分析步時，進入Mass scaling的頁籤，勾選Use scaling definitions below選項后，點選Create設(shè)定質(zhì)量放大。
展開 截圖效果質(zhì)量差，放大后還失真怎么辦？用Digger更懂你 | 操作視頻
截圖效果質(zhì)量差，放大后還失真怎么辦？用Digger更懂你 | 操作視頻
SOLIDWORKS Composer為用戶提供了更快、更輕松的創(chuàng)建圖形內(nèi)容的工具，這些工具可以清晰、準確的將產(chǎn)品進行展示，并在創(chuàng)建產(chǎn)品營銷材料時消除對物理原型的需求，通過逼真的視覺效果，從而給客戶留下深刻的印象。
本期我們使用 SOLIDWORKS Composer內(nèi)的Digger 工具對 2D 圖像進行截圖，通過視頻大家可以了解到：
1. 如何在屬性窗格內(nèi)設(shè)置底色。
2. 如何在屬性窗格內(nèi)設(shè)置照相機高度。
3. 如何在渲染選項卡內(nèi)選擇照明模式，啟用陰影、環(huán)境光遮擋以及隱藏地面并獲得高質(zhì)量的圖像效果。
4. 如何在視口內(nèi)使用 Digger 工具對 2D 圖像進行截圖。
5. 如何在屬性窗格內(nèi)設(shè)置附加線的顏色、曲率和截圖的寬度。
6. 如何在視圖窗格內(nèi)創(chuàng)建視圖。
關(guān)于SOLIDWORKS Composer 使用 Digger工具對 2D 圖像進行截圖的詳細操作，歡迎大家觀看視頻。
SOLIDWORKS Composer 使用 Digger 工具對 2D 圖像進行截圖
展開 ABAQUS變形放大比例Deformation Scale Factor
總是忘記在哪里調(diào)，這里記錄一下
From the main menu bar, select OptionsCommon. Click the Basic tab in the dialog box that appears. The Deformation Scale Factor options are in the lower left corner of the Basic page，等比例的話就在Uniform value 這個地方填寫，如果填1，說明是按實際變形大小來plot
BCC點陣結(jié)構(gòu)梁單元Abaqus壓縮仿真模擬-顯示動力學(xué)質(zhì)量縮放 ￥19.89
本文通過abaqus顯示動力學(xué)的方法對BCC結(jié)構(gòu)進行壓縮仿真模擬，同時為減小計算量，采用梁單元模擬點陣結(jié)構(gòu)，壓頭設(shè)置為剛性面，添加質(zhì)量縮放，加快運算速度，為點陣結(jié)構(gòu)壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實體，然后對實體進行處理，得到點陣單胞點陣結(jié)構(gòu)。
b.建立單胞BCC梁單元點陣模型,然后進行刪除面的操作，得到單胞BCC點陣結(jié)構(gòu)，接下來進行陣列操作，得到最大外形尺寸為25x25x25的點陣壓縮模擬試件。
C.建立剛性壓板，設(shè)置參考點，模擬萬能試驗機壓頭，剛性單元不參與計算，不影響計算結(jié)果，加快運算速度。
2. 裝配，按壓縮試驗進行裝配，從上到下依次為壓板-點陣-壓板。
3.設(shè)置材料屬性，本文為鈦合金TC4，密度4.43e-9Tone/mm3,彈性模量為118000MPa，泊松比0.3，應(yīng)力應(yīng)變值見下表所示。
設(shè)置截面屬性Beam，定義截面半徑0.5mm
指派截面，定義方向[1,2,3]，完成材料屬性設(shè)置。
4.設(shè)置分析步Dynamic,Explicit，時間設(shè)置為5s，以每秒1mm的速度進行壓縮模擬，開啟質(zhì)量縮放為1e-5，歷程輸出勾選位移和力，以便輸出力-位移曲線，然后計算相應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
5.設(shè)置相互作用-切向行為和法向行為，摩擦系數(shù)為0.3，設(shè)置通用接觸。
以下部分為付費部分
展開 ABAQUS應(yīng)用之質(zhì)量縮放
本文是關(guān)于 Abaqus/Explicit 中質(zhì)量縮放（Mass Scaling）設(shè)定的技術(shù)文檔，主要介紹了質(zhì)量縮放的原理、設(shè)定方法以及相關(guān)注意事項
1、 質(zhì)量縮放的背景和原理
1． 背景：
Abaqus/Explicit 在分析接觸、碰撞等高度非線性問題或 Abaqus/Standard 難以收斂時具有優(yōu)勢，但求解時使用非常小的時間增量，計算成本龐大。提高加載速率和質(zhì)量縮放可提升計算效率，當材料需考慮應(yīng)變率時，可使用質(zhì)量縮放。
2． 原理：
Abaqus/Explicit 將求解過程視為波傳問題，穩(wěn)定時間增量與元素特征長度及疏密波波速有關(guān)，疏密波波速又和楊氏系數(shù)與密度有關(guān)。質(zhì)量縮放通過調(diào)整部分元素的密度，放大時間增量來提升計算效率。
2、 質(zhì)量縮放的設(shè)定方法
1． 檢查穩(wěn)定時間增量：
建立 Job 之后，通過提交分析或執(zhí)行 Data Check，系統(tǒng)會將穩(wěn)定時間增量信息寫入（.sta）檔，可作為后續(xù)調(diào)整依據(jù)。
2． 設(shè)定質(zhì)量縮放：
(1) 在建立 Dynamic, Explicit 分析步時，進入 Mass Scaling 的標簽，勾選 Use Scaling Definitions Below 選項后，點擊 Create 進行設(shè)定。
(2) 相關(guān)參數(shù)說明：
? Objective：包括 Semi - Automatic Mass Scaling（預(yù)設(shè)）、Automatic Mass Scaling、Reinitialize Mass、Disable Mass Scaling Through Step。
展開 ABAQUS質(zhì)量縮放
質(zhì)量縮放.pdf
ABAQUS彈簧質(zhì)量系統(tǒng)固有頻率求解
今天跟大家聊一聊我們在結(jié)構(gòu)力學(xué)與結(jié)構(gòu)動力學(xué)里面常見的一個計算公式——彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的固有頻率求解：
學(xué)過結(jié)構(gòu)力學(xué)或者結(jié)構(gòu)動力學(xué)的同學(xué)都知道我們系統(tǒng)的固有頻率求解，求解公式如下：
式中的f0即為固有頻率，k為系統(tǒng)的剛度（N/m），m為系統(tǒng)質(zhì)量（kg）。
假定我們的模型如下所示：
那么由上我們可以計算出一個彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的固有頻率，如果我們的k=400N/m，m=10kg，那么通過上式可以計算得到我們的系統(tǒng)固有頻率為1.00658。由此建立我們的ABAQUS有限元模型如下：
1.建立一個點部件，坐標輸入（0，0，0）
2.鼠標左鍵長按1處圖標選擇通過偏移形成參考點，通過參考點RP偏移1000mm生成3處參考點
3.導(dǎo)入點部件進行裝配
4.在分析步模塊建立線性攝動求解類型，頻率求解分析步
5.采用Lanczos求解，頻率求解值設(shè)為1即可
6.在相互作用模塊對基準點建立參考點1，即RP-1
7.在上欄special中的彈簧模塊建立兩點之間的彈簧
8.設(shè)置彈簧剛度，在ABAQUS的mm制單位中剛度設(shè)置為0.4N/mm
9.在上欄special慣性與質(zhì)量中設(shè)置RP-1的質(zhì)量為0.01t
10.設(shè)置兩點的邊界條件，其中RP點6個自由度完全限制，RP-1點除圖中x方向自由度（即U1）其余自由度完全限制
11.無網(wǎng)格劃分操作，設(shè)置job，求解job得到結(jié)果
由上得到我們的結(jié)果，頻率為1.0066，與我們通過公式計算所得到的1.00658相差無幾，誤差很小。
以上就是我們今天關(guān)于彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的固有頻率求解的討論，謝謝大家！我是食詩吃詞！SSCC!
展開 ABAQUS質(zhì)量縮放
ABAQUS質(zhì)量縮放
ABAQUS分析布中中質(zhì)量縮放設(shè)定.pdf
質(zhì)量點在Abaqus中的設(shè)置
質(zhì)量點在很多分析會起到很大的作用，可以簡化模型，縮小計算量，加快計算速度。比如某些結(jié)構(gòu) ，建模的時候無需考慮其外形，但是在動力分析的時候，必須考慮其質(zhì)量對整體結(jié)構(gòu)的影響，這個時候可以通過直接附加質(zhì)量點的方式進行模擬，如何附加，已經(jīng)如何檢驗附加后的質(zhì)量，這是很多初學(xué)者會感到迷惑地方。簡單算例一個，看下圖所示：
上圖是一個10×10×10 的立方體，密度為1，施加X方向的初速度1，在interaction模塊下檢查其結(jié)構(gòu)體的相關(guān)質(zhì)量速度，可得到相關(guān)的質(zhì)量參數(shù)， 1000
理論可得出1/2*m*V*V ，得到相關(guān)的動能為500 在后處理中可以查詢其相關(guān)的動力學(xué)信息。
加入質(zhì)量為1000的質(zhì)量塊：所有的操作都在intercation模塊下的完成
1、加入?yún)⒖键cRF
2、在參考點上加入質(zhì)量點
Tools-special-Create-Point mass/intertia
3、將新加入的質(zhì)量點 Coupling到一個相應(yīng)的面之上 ，否則該質(zhì)量點懸空在！
一定要記得將在初始速度中考慮該參考點，重新計算，可得到 動能 1000，結(jié)果沒有問題。
Note：在Abaqus CAE下如果通過quere Mass property，是不考慮質(zhì)量點的，所以查詢的時候，顯示的仍然只有500，切記！ 要檢查質(zhì)量，請開打status 文件，會有質(zhì)量的提示。
展開 ABAQUS中的質(zhì)量縮放
準靜態(tài)分析或某些動態(tài)分析中，少數(shù)尺寸較小的單元控制穩(wěn)態(tài)時間增量，為提高計算效率，經(jīng)常采用質(zhì)量縮放的方法。
顯示動態(tài)過程常用于解決以下兩類問題：瞬時動態(tài)響應(yīng)計算和含復(fù)雜非線性效應(yīng)（最常見的是復(fù)雜的接觸條件）的準靜態(tài)模擬。由于求解動態(tài)方程時采用了顯示中心差分法，平衡方程中離散的質(zhì)量矩陣對計算效率和精度都起到了關(guān)鍵性的影響。如果恰當?shù)剡\用質(zhì)量縮放方法，可以在保證計算精度的情況下，大大提高計算效率。然而，最適合于準靜態(tài)模擬的質(zhì)量縮放技術(shù)與動態(tài)分析中必須采用的質(zhì)量縮放方法存在很大差異。
1、準靜態(tài)分析
對于應(yīng)變率無關(guān)材料的準靜態(tài)分析，自然時間并不重要。為節(jié)省計算時間，有效的辦法是有兩種：減少分析的時間步長或人為地增加模型的質(zhì)量（質(zhì)量縮放）。對于率無關(guān)材料，這兩種方法產(chǎn)生的效果相同；但如果模型中含有率相關(guān)材料，首選質(zhì)量縮放方法，因為該方法保留了自然時間。
準靜態(tài)分析的質(zhì)量縮放方法通常用于整個模型上執(zhí)行。然而，當模型各部分的剛度和質(zhì)量不同時，常選中模型的某部分進行質(zhì)量縮放或?qū)γ坎糠址謩e進行縮放。任何情況下，都沒有必要減小模型質(zhì)量的實際值，并且隨意地增加質(zhì)量通常都會影響到計算精度。對于大多數(shù)準靜態(tài)問題，一定程度的質(zhì)量縮放可以增加ABAQUS/Explicit時間增量，從而減小計算時間。然而，必須保證質(zhì)量的改變和隨之增加的慣性力對計算結(jié)果沒有顯著影響。
2、動態(tài)分析
動態(tài)分析中，自然時間度量非常重要，為了獲得瞬態(tài)響應(yīng)，必須精確地表示模型的實際質(zhì)量和慣性。然而，許多復(fù)雜的動態(tài)模型包含了一些尺寸極小的單元，使顯示動態(tài)分析采用很小的時間增量。這些小尺寸單元通常是在生成復(fù)雜網(wǎng)格時形成的。通過在分析步起始時對這些控制單元的質(zhì)量進行縮放，可以顯著地增加穩(wěn)態(tài)時間增量，而對整個模型的動態(tài)行為的影響可以忽略不計。
展開 
ABAQUS二維網(wǎng)格劃分及質(zhì)量檢查
abaqus只要幾何分割合理、布種合適同樣可以獲得好的網(wǎng)格質(zhì)量。
往期精彩視頻，歡迎關(guān)注！！
1. HYPERMESH中設(shè)置ABAQUS銷軸接觸設(shè)置
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c13866
2. HYMPERMESH與ABAQUS聯(lián)合（銷軸簡化梁單元）
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c13824
Abaqus質(zhì)量-彈簧-杠桿系統(tǒng)振動周期
質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)是分析動力學(xué)問題最簡單的入門案列，任何系統(tǒng)都可以簡化為有限個彈簧-質(zhì)量-阻尼構(gòu)成的系統(tǒng)，進行動力學(xué)分析，獲得系統(tǒng)的響應(yīng)特征。分析這種系統(tǒng)時，首先要根據(jù)彈簧、阻尼器的物理意義對與其固連的質(zhì)量塊進行受力分析，然后用牛頓第二定律列寫質(zhì)量塊對應(yīng)的合力方程，從而得到系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型——微分方程。對于少數(shù)自由度時，可以比較簡單的推導(dǎo)求解，但是自由度多時，手動求解就變得很麻煩了。
在本教程中，我們將利用Abaqus軟件計算質(zhì)量和彈簧系統(tǒng)的振動周期。我找了一個簡單點的模型，以便我們將Abaqus軟件的計算結(jié)果與理論計算結(jié)果進行比較。
問題描述如下，一根長1米的鋼桿繞O點鉸接，并通過兩個剛度系數(shù)為K和3K的彈簧在兩端連接。在此例中，我們以每秒10弧度的初始速度旋轉(zhuǎn)整個鋼棒，此模擬的目的是繪制隨時間變化的角位移圖并獲得旋轉(zhuǎn)周期。
建模過程如下：
首先我們需創(chuàng)建一根梁長度1m，將材料密度及截面參數(shù)調(diào)成與已知條件一致，即質(zhì)量m=5.549kg；接下來需要創(chuàng)建兩端的彈簧，使用special spring/dashpot建立彈簧，注意左端彈簧剛度15000N/m，右端彈簧剛度為5000N/m；最后需要創(chuàng)建鉸接，這里可以使用connector來模擬，注意鉸點位置為0.25m處。
模型搭建過程
建立Dynamic， Implicit分析步，分析時長0.5s，為了較準確的捕捉運動狀態(tài)，設(shè)置固定增量步長0.001及歷時輸出連接器轉(zhuǎn)動位移UR1；設(shè)置梁的初始初始轉(zhuǎn)速10rad/s （考考大家最后的轉(zhuǎn)動的周期與初速度有關(guān)嗎？)。
結(jié)果
進行求解后，提取connector轉(zhuǎn)動角度曲線如圖。
展開 Abaqus/CAE質(zhì)量縮放設(shè)置SOP
ABAQUS中質(zhì)量縮放設(shè)置SOP（后續(xù)慢慢題入一些ABAQUS的使用技巧以供相互交流學(xué)習(xí)）
Abaqus Mass Scaling（質(zhì)量縮放）的用途及設(shè)置方法
質(zhì)量放大 Mass Scaling 設(shè)定.pdf
懶得看的，可以直接看我的總結(jié)版（人家總結(jié)的比我的好多了）：
1，作用
用于Dynamic Explicit問題，可以提高計算效率。原理是調(diào)整部分元素的密度，由此放大時間增量。如圖公式：
2，設(shè)置步驟
（1）先不用質(zhì)量縮放，看時間增量是多少，做到心中有數(shù)；
（2）Step模塊-Edit Step-Create-輸入?yún)?shù)，如圖：
3，各選項的含義
（1）Object參數(shù)含義：
Semi-Automatic Mass Scaling：預(yù)設(shè)質(zhì)量縮放；
Automatic Mass Scaling：自動質(zhì)量縮放；
Reinitialize Mass：還原前一分析步放大的質(zhì)量；
Disable Mass Scaling Through Step：停止前一個分析步設(shè)定的質(zhì)量放大，否則將沿用前一個分析步的質(zhì)量放大。
（2）Application參數(shù)含義：
Region：質(zhì)量縮放的區(qū)域，默認是整個模型，可以設(shè)置成自定義的集合區(qū)域；
Scale：質(zhì)量縮放系數(shù)。At beginning of step在分析前設(shè)置scale，分析過中不再調(diào)整；Through step會在分析過程中調(diào)整。
（3）Type參數(shù)含義：
Scale by factor：按照固定比例進行質(zhì)量縮放；
Scale to target increment：目標時間增量。
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