abaqus電機模態分析的案例
基于ABAQUS的某水力電機轉子模態分析（SOP）
一、背景介紹
如下圖（1-1）示為某電機轉子三維模型，應需求對該產品做模態分析。
一、分析步驟
1. 幾何模型處理
因有限元分析是基于離散體的計算，為了能夠得到質量較高的離散單元，保證計算的順利進行，我們通常會在保證計算精度的前提之下，根據實際情況結合自身經驗對幾何模型做合理的簡化處理。
2. 網格劃分
在本例中，因模型較大、零部件較多，我們使用了更為專業的前處理軟件Hypermesh進行了網格的劃分，然后再導入ABAQUS/CAE中。在這里網格劃分方法及操作步驟不做詳細說明。
3. 材料定義
在ABAQUS/CAE中，部件材料定義分為如下三個步驟，如圖2-1示。
操作SOP：
Step1：材料定義
在Property模塊中，首先通過Material/Create命令進入材料定義對話框，在name項輸入材料名稱。使用Mechnical/Elasticity/Elastic命令定義材料楊氏模量和泊松比，使用General/Density命令定義材料密度。
Remark：在本次分析中將簡化使所有部件材料默認為一致。大家在后續實際案件處理分析中須對各部件材料參數做詳盡定義。
Material Property:【E=206000MPa；P=0.3；Density=7.8×10-9t/mm3】
Step2：材料截面屬性的創建
首先通過Section/Create命令進入材料截面定義對話框，在name項輸入材料名稱，選擇相應的界面類型，點擊continue指派材料，創建材料截面屬性。
001. 實體模型材料截面屬性創建：
002. 殼體模型材料截面屬性創建：
Step3：分配材料截面屬性
首先使用Assign/Section命令，選擇賦予材料的目標部件，確認后進入材料截面屬性分配對話框，選擇對應的材料截面屬性即可。
展開 電機轉子臨界轉速的計算程序（模態分析）
1，29為兩個端點，為軸承處
D,1,UY
D,1,UZ
D,29,UX
D,29,UY
D,29,UZ
以下采用gui操作，模態擴展為四階
ansys計算結果和理論計算誤差為0.33%
沒有考慮陀螺效應，不知道對不對，請高手指點。
新能源汽車用電機模態有限元分析
表2 模態分析有限元仿真參數
圖3 整機狀態下定子模態分析結果
3 仿真結果分析
整機自由模態振型主要包含端蓋模態、機殼模態、電機轉子模態及定子模態。其中定子低階徑向振動模態易被電磁力激勵激起引起電磁振動噪聲。整機狀態下分析計算定子二階同相位模態頻率588HZ 、三階同相位模態頻率1523HZ、四階同相位模態頻率2760HZ，圖3為各階模態振型。
4 試驗模態
采用LMS SCADS 信號采集與分析系統對樣機進行模態試驗。將樣機置于彈性塑料墊上，在樣機中部周向布置36個激振點，采用錘擊法進行測試。為確保測試信號的可靠性，減小測試過程中的敲擊誤差及信號干擾，對同一測試點多次敲擊并對產生的信號取平均。圖4為試驗模態振型圖。表3為仿真與實測結果比較。
通過表三可以看出仿真與試驗結果偏差在5%以內，說明仿真與實測結果基本吻合，具有較高的置信度。
表3 仿真與試驗比較
圖4 試驗模態振型圖
5 結論
本文以新能源汽車用驅動電機為研究對象，通過對定子鐵芯材料等效計算及電機結構簡化，進行整機自由模態有限元分析。經對比仿真與整機模態試驗結果得出以下結論：
1.將鐵芯疊片結構視為橫觀各向同性材料并通過有限元方法計算材料參數，為準確分析電機模態特性及NVH性能預測奠定基礎。
2.整機定子系統仿真與模態試驗結果偏差在5%以內，驗證了本文提出模型簡化等效方法的合理性及仿真的準確性。
作者：張鎮 薛勇丨廣州汽車集團
文章來源：EDC電驅未來
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展開 新能源汽車用電機模態有限元分析
圖1 定子鐵芯及繞組有限元模型
圖2 整機有限元模型
2.3 殼體建模
由于殼體及端蓋上加強筋結構對整機模態貢獻較大，模態分析時不能忽略，需建立完整的模型。同時為了簡化計算，忽略殼體及端蓋上對整機模態影響較小的倒角、圓角等細小特征。本文在分析整機模態時考慮定子與機殼過盈量。建立整機有限元模型見圖2，表2為模態分析有限元仿真參數。
表2 模態分析有限元仿真參數
圖3 整機狀態下定子模態分析結果
3 仿真結果分析
整機自由模態振型主要包含端蓋模態、機殼模態、電機轉子模態及定子模態。其中定子低階徑向振動模態易被電磁力激勵激起引起電磁振動噪聲。
展開 
新能源汽車用電機模態有限元分析
圖1 定子鐵芯及繞組有限元模型
圖2 整機有限元模型
2.3 殼體建模
由于殼體及端蓋上加強筋結構對整機模態貢獻較大，模態分析時不能忽略，需建立完整的模型。同時為了簡化計算，忽略殼體及端蓋上對整機模態影響較小的倒角、圓角等細小特征。本文在分析整機模態時考慮定子與機殼過盈量。建立整機有限元模型見圖2，表2為模態分析有限元仿真參數。
表2 模態分析有限元仿真參數
圖3 整機狀態下定子模態分析結果
3 仿真結果分析
整機自由模態振型主要包含端蓋模態、機殼模態、電機轉子模態及定子模態。其中定子低階徑向振動模態易被電磁力激勵激起引起電磁振動噪聲。整機狀態下分析計算定子二階同相位模態頻率588HZ 、三階同相位模態頻率1523HZ、四階同相位模態頻率2760HZ，圖3為各階模態振型。
展開 Hypermesh與ABAQUS聯合的模態分析 附HyperMesh模態分析步驟下載
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
【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 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
ANSYS壩體-庫水有限元模型
ABAQUS壩體-庫水幾何模型及約束條件
（1）首先對比分析，ANSYS與ABAQUS混凝土重力壩空庫模態分析結果
（2）壩體-庫水流固耦合模型，模態分析結果對比
ANSYS與ABAQUS計算前12階模態對比分析結果
階數
ABA滿庫自振頻率/Hz
ANS滿庫自振頻率/Hz
ANSYS-ABAQUS誤差百分比
1
5.5487
5.5717
0.004145115
2
6.7567
6.7702
0.001998017
3
9.5858
9.6043
0.001929938
4
13.922
14.013
0.006536417
5
16.358
16.42
0.003790194
6
17.76
17.786
0.001463964
7
19.648
19.741
0.004733306
8
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
1
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 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載
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 代做 ABAQUS 響應譜分析 隨機響應分析，模態分析
研三力學專業，項目經驗豐富，滿意后付全款。
基于Hyperworks+Abaqus控制臂模態分析/自重分析 ￥20
本案例是基于hyperworks/abaqus汽車控制臂模態分析/自重分析，重點在于說明如何在hyperworks/abaqus中完成前處理（部件建立、網格劃分、材料創建、屬性定義、模態分析設置、約束設置、重力場設置、ABAQUS中質量點添加等），接著導出inp模型文件并在abaqus中進行求解計算，abaqus只是扮演一個求解器的角色，hyperview中進行后處理。
模態分析結果動圖
重力場施加分析結果動圖（含質量點）
本案例模型文件前處理全部在hyperworks的abaqus模塊中完成，要查看前處理具體如何設置，只需要在hyperworks的abaqus操作界面，導入inp模型便可查看。模型文件見附件，凡購買本案例的朋友在操作上有什么疑問，可以一起討論交流。
展開 ANSA_ABAQUS聯合分析—模態分析 ￥2
ANSA_ABAQUS聯合分析—模態分析
1.gif
有具體詳細步驟
ABAQUS 建筑結構動力彈塑性時程分析、靜力彈塑性Pushover分析、模態分析
ABAQUS軟件
建筑結構動力彈塑性時程分析、靜力彈塑性Pushover分析、模態分析
剪力墻擬靜力加載
建模及結構后處理
以上內容，歡迎各位的留言交流，也可提供答疑服務！
《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。
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