abaqus球面分析的案例
球面像差 | RP 系列激光分析設(shè)計軟件
</span></p><p><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">當(dāng)使用具有球面的透鏡進行</span>成像<span style="color: rgb(0, 0, 0);">應(yīng)用時，所解釋的效應(yīng)會導(dǎo)致所謂的球面像差，從而嚴(yán)重降低圖像質(zhì)量。同樣，使用球面透鏡聚焦或</span>準(zhǔn)直，激光束<span style="color: rgb(0, 0, 0);">會導(dǎo)致光束畸變。</span></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">在許多情況下，像差效應(yīng)遠沒有上面所示的球透鏡那么嚴(yán)重，因為所涉及的曲率并不那么強。</span></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p><strong>平板的球面像差</strong></p><p><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">球面像差的問題可以推廣到與相位變化的非理想徑向相關(guān)性相關(guān)的所有像差。當(dāng)發(fā)散或會聚的光穿過平面平行板時，即使對于平面表面也可能發(fā)生這種情況。這主要是因為</span>折射<span style="color: rgb(0, 0, 0);">包含正弦函數(shù)而不是正切函數(shù)，這是避免球面像差所必需的。</span></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">圖3顯示了一個示例案例。
展開 【iSolver案例分享24】球面網(wǎng)殼模態(tài)分析
引言：iSolver為一個完全自主的通用結(jié)構(gòu)有限元軟件，對標(biāo)國際主流結(jié)構(gòu)CAE商業(yè)軟件Abaqus、Ansys、Nastran，支持結(jié)構(gòu)分析的常用功能，線性及材料非線性的精度和Abaqus沒有誤差，效率和Abaqus相當(dāng)， iSolver自帶友好的三維可視化前后處理界面，也可作為一個輕量化插件集成到Abaqus/FEMAP或者自主軟件中。本帖以一單層球面網(wǎng)殼模態(tài)分析為例，將iSolver求解器和Abaqus、Ansys、Nastran、Midas計算結(jié)果、進行對比，驗證iSolver的求解可靠性。
1、問題描述
單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的實物圖：
有限元模型：
軸測圖
有限元模型建立
由于該球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)桿件數(shù)目較多，但是規(guī)律性很強，非常適合使用apdl命令流建模。因此本貼采用先在Ansys中建立模型，后導(dǎo)出到其他求解器中的方式。
建模的命令流，及相關(guān)參數(shù)解釋如下所示
2. 五個軟件結(jié)果對比
對單根桿件，我們分別采用一個單元和20個單元建模，同時用Ansys、Abaqus、Nastran、Midas和iSolver 5個軟件來計算比較結(jié)果，以下貼出20個單元建模的前10階特征值結(jié)果：
2.1 Ansys計算結(jié)果
2.2 Abaqus計算結(jié)果
對同一套網(wǎng)格，導(dǎo)入Abaqus中計算前10階模態(tài)頻率如下。
2.3 Nastran計算結(jié)果
導(dǎo)入Nastran計算（使用iTranslator工具），前10階模態(tài)頻率結(jié)果如下，
2.4 Midas計算結(jié)果
2.5 iSolver計算結(jié)果
將模型導(dǎo)入iSolver：
計算前10階頻率結(jié)果：
3.
展開 VirtualLab Fusion：使用非球面透鏡對激光掃描系統(tǒng)進行性能分析
很明顯，相比于F-Tan(θ)特性，非球面透鏡能夠更好的校正F-Theta。這是由于相比于球面透鏡，非球面透鏡進行部分像差校正。
分析軸上的光束剖面
入射角到非球面透鏡是0°。
為了更準(zhǔn)確的評估焦點光斑，使用幾何場追跡（Geometric Field Tracing ）和焦區(qū)域探測器（Focal Region Detector）分析光束剖面。
因此，與光線追跡的結(jié)果相比，由于場追跡可以直接評價光束剖面，包括能量分布和光束發(fā)散角。，因此產(chǎn)生的焦點光斑在位置和尺寸方面都不同，
分析離軸的光束剖面
在一般情況下，與軸上場相比，離軸場中心方向上有所不同。
因此，如果探測器（1）正交于光軸的話，線性相位的疊加依賴于中心方向。
通過傾斜探測器(2)以避免線性相位，根據(jù)場的中心方向，可由主光線的方向決定。
最后，剩余的球面相位表示離焦像差。
入射角到非球面透鏡是25°。
在探測器平面將探測器進行橫向偏移以及傾斜來減小采樣數(shù)以分析光束剖面。
通過橢圓光束剖面（下左圖）和像散波前（下右圖）可知，產(chǎn)生的光束分布受到像散的影響。
展開 VirtualLab運用：使用非球面透鏡對激光掃描系統(tǒng)進行性能分析
很明顯，相比于F-Tan(θ)特性，非球面透鏡能夠更好的校正F-Theta。這是由于相比于球面透鏡，非球面透鏡進行部分像差校正。
分析軸上的光束剖面
入射角到非球面透鏡是0°。
為了更準(zhǔn)確的評估焦點光斑，使用幾何場追跡（Geometric Field Tracing ）和焦區(qū)域探測器（Focal Region Detector）分析光束剖面。
因此，與光線追跡的結(jié)果相比，由于場追跡可以直接評價光束剖面，包括能量分布和光束發(fā)散角。，因此產(chǎn)生的焦點光斑在位置和尺寸方面都不同，
分析離軸的光束剖面
在一般情況下，與軸上場相比，離軸場中心方向上有所不同。
因此，如果探測器（1）正交于光軸的話，線性相位的疊加依賴于中心方向。
通過傾斜探測器(2)以避免線性相位，根據(jù)場的中心方向，可由主光線的方向決定。
最后，剩余的球面相位表示離焦像差。
入射角到非球面透鏡是25°。
在探測器平面將探測器進行橫向偏移以及傾斜來減小采樣數(shù)以分析光束剖面。
通過橢圓光束剖面（下左圖）和像散波前（下右圖）可知，產(chǎn)生的光束分布受到像散的影響。
展開 
VirtualLab運用：對使用非球面透鏡的激光掃描系統(tǒng)進行性能分析
激光系統(tǒng)＞掃描系統(tǒng)
任務(wù)/系統(tǒng)描述
亮點
? 對用戶自定義的掃描過程建模
? 多樣的可選擇的角度定義
? 完全掃描以及附加光學(xué)設(shè)置過程中的高速仿真
? 已掃描光斑的畸變評價
說明：光源
說明：掃描鏡系統(tǒng)
說明：非球面透鏡作為掃描光學(xué)系統(tǒng)
說明：探測器
結(jié)果：3D系統(tǒng)光線追跡
結(jié)果：3D光線追跡（軸上&離軸）
結(jié)果：軸上光束輪廓
結(jié)果：離軸光束輪廓
結(jié)果：離軸光束輪廓（傾斜探測器）
結(jié)果：掃描過程
文件&技術(shù)信息
基于ANSYS某單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析
第六、考慮材料非線性和幾何非線性后結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析。
使用原始模型，失跨比為1/5，最大初始缺陷為0.0993m（0.1倍），不考慮材料非線性時屈曲荷載系數(shù)為5.80，同時考慮材料非線性，荷載系數(shù)為5.70，結(jié)果如下圖。《規(guī)程》要求當(dāng)按彈性全過程分析時，安全系數(shù)K可取為2.0，此模型同樣符合要求。材料特性采用理想彈塑性。
歡迎關(guān)注微信公眾號：ANSYSABAQUS
VirtualLab運用：使用非球面透鏡對激光掃描系統(tǒng)進行性能分析
很明顯，相比于F-Tan(θ)特性，非球面透鏡能夠更好的校正F-Theta。這是由于相比于球面透鏡，非球面透鏡進行部分像差校正。
分析軸上的光束剖面
入射角到非球面透鏡是0°。
為了更準(zhǔn)確的評估焦點光斑，使用幾何場追跡（Geometric Field Tracing ）和焦區(qū)域探測器（Focal Region Detector）分析光束剖面。
因此，與光線追跡的結(jié)果相比，由于場追跡可以直接評價光束剖面，包括能量分布和光束發(fā)散角。，因此產(chǎn)生的焦點光斑在位置和尺寸方面都不同，
分析離軸的光束剖面
在一般情況下，與軸上場相比，離軸場中心方向上有所不同。
因此，如果探測器（1）正交于光軸的話，線性相位的疊加依賴于中心方向。
通過傾斜探測器(2)以避免線性相位，根據(jù)場的中心方向，可由主光線的方向決定。
最后，剩余的球面相位表示離焦像差。
入射角到非球面透鏡是25°。
在探測器平面將探測器進行橫向偏移以及傾斜來減小采樣數(shù)以分析光束剖面。
通過橢圓光束剖面（下左圖）和像散波前（下右圖）可知，產(chǎn)生的光束分布受到像散的影響。
展開 Abaqus 非線性屈曲分析方法 附ABAQUS分析手冊分析卷下載
當(dāng)然，對于方筒這類實際上是通過顯示方法實現(xiàn)的，更準(zhǔn)確的講是動力屈曲分析，所以我們還得判斷動能、塑形耗散等能量參數(shù)，才能使結(jié)果更加準(zhǔn)確。
下載地址：ABAQUS分析手冊分析卷
基于Abaqus的建筑結(jié)構(gòu)隔震分析 附ABAQUS建筑結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用下載
本文通過時程分析的方法，考察隔震結(jié)構(gòu)在大震作用下的性能，結(jié)果顯示，在大震作用下，結(jié)構(gòu)的整體響應(yīng)，無論是位移角還是結(jié)構(gòu)的剪力，與小震結(jié)果都有明顯差異，隔震支座對結(jié)構(gòu)性能的改善，主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的上部，對結(jié)構(gòu)的中下部則較小，且不再滿足規(guī)范中對剪力降低50%的要求。另一方面，非線性的影響會對結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果起到放大作用，使微小差異的結(jié)構(gòu)方案在大震作用中表現(xiàn)出明顯不同的抗震性能。
下載地址 ：ABAQUS建筑結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用
Abaqus超彈性材料分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載
三、后處理
1、位移云圖
圖8 位移云圖
2、應(yīng)力云圖
圖9 接觸定義
下載地址：Abaqus 分析用戶手冊材料卷
Abaqus的響應(yīng)譜分析 附Abaqus頻響分析完整過程下載
在ABAQUS中，響應(yīng)譜分析是分為兩步完成的，第一步需要設(shè)置一個頻率提取分析步，提取結(jié)構(gòu)的前幾階固有頻率；在第二個分析步中設(shè)置響應(yīng)譜分析。
值得注意的是，譜分析的激勵是在step中加載的，不需要在load中進行設(shè)置。
下載地址：Abaqus頻響分析完整過程
Abaqus子結(jié)構(gòu)與子模型分析技術(shù) 附ABAQUS結(jié)構(gòu)工程分析及實例詳解文檔下載
-通過2個工程案例學(xué)習(xí)Abaqus中的子結(jié)構(gòu)與子模型分析技術(shù)”
子結(jié)構(gòu)與子模型技術(shù)在Abaqus中屬于模擬抽象化的范疇，所有Abaqus模型都涉及一定程度的抽象，但是除了傳統(tǒng)有限元的抽象方法之外，還可以通過以下幾種模擬抽象化技術(shù)來降低求解成本。
子結(jié)構(gòu)
子模型
生成矩陣
對稱模型生成、結(jié)果傳遞和循環(huán)對稱模型
周期介質(zhì)分析
網(wǎng)格劃分的梁橫截面
擴展有限元方法（XFEM）
適當(dāng)?shù)乩眠@些抽象化建模技術(shù)可以極大地提高Abaqus的分析效率，本期文章介紹一下子結(jié)構(gòu)和子模型技術(shù)。
01
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子結(jié)構(gòu)
在有限元分析里，子結(jié)構(gòu)也叫超級單元，是由多個單元組成的一個“整體單元”，它在線性分析的基礎(chǔ)上消除了“整體單元”中保留節(jié)點以外所有節(jié)點的自由度；子結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)矩陣（剛度、質(zhì)量）也被縮聚成較小的矩陣，可以根據(jù)需求恢復(fù)內(nèi)部求解。
很多實際工程結(jié)構(gòu)都比較龐大，導(dǎo)致完整結(jié)構(gòu)的有限元模型計算量超出計算機的硬件資源，對于具有線性響應(yīng)的此類問題，可以使用子結(jié)構(gòu)縮聚的方法，在一般配置的計算機上來求解完整結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。
展開 abaqus有限元分析過程 附ABAQUS有限元分析常見問題解答下載
11.單元分類
1.分類方法：實體單元；殼單元；梁單元；彈簧單元；剛體單元；桁架單元；集中質(zhì)量單元
也可以分為：
a.一維、二維和三維單元
b.線形、二次和三次單元
c.協(xié)調(diào)單元和非協(xié)調(diào)單元
d.傳彎單元和非傳彎單元
e.結(jié)構(gòu)單元和非結(jié)構(gòu)單元
下載地址：ABAQUS有限元分析常見問題解答
Abaqus預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載
預(yù)應(yīng)力模態(tài)
模態(tài)分析是一個線性攝動分析，只能進行線性求解。在動力學(xué)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(zhì)量矩陣。而結(jié)構(gòu)在外載荷的作用下剛度矩陣會發(fā)生變化，也就間接影響了結(jié)構(gòu)的固有頻率。而預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下，我們不清楚剛度矩陣的變化對模態(tài)頻率的影響時，便需要進行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。
Abaqus預(yù)應(yīng)力模態(tài)求解
分析流程如下：第一步先進行非線性靜力學(xué)求解——第二步進行模態(tài)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(tài)頻率也就不會發(fā)生變化。第二步模態(tài)求解無需設(shè)置PERTURBATION（線性攝動）或幾何非線性，軟件默認(rèn)在開啟幾何非線性的后續(xù)分析步中繼續(xù)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(jié)構(gòu)的剛度矩陣產(chǎn)生影響，進而改變模態(tài)頻率。材料如果進入塑性，相應(yīng)的切向模量會降低，進而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度矩陣變小。
靜力分析下接觸狀態(tài)的改變也會對剛度矩陣產(chǎn)生影響。Abaqus在進行預(yù)應(yīng)力模態(tài)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(jié)果的接觸區(qū)域作為第二步模態(tài)分析的作用區(qū)域，而第一步分析結(jié)果的接觸面分開區(qū)域不予考慮。需要注意的是，在進行第二步模態(tài)分析時，接觸區(qū)域并不是簡單的直接轉(zhuǎn)變?yōu)門ie處理，而是通過附加接觸剛度來進行求解。
Abaqus重啟動設(shè)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(yù)應(yīng)力狀態(tài)下的模態(tài)，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(yù)應(yīng)力工況，對于大模型，嚴(yán)重影響計算效率；而進行重啟動設(shè)置后，預(yù)應(yīng)力工況只需計算一次。
展開 Abaqus有限元分析不收斂該怎么辦？ 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷文檔下載
阻尼的添加方式主要有四種：
①材料阻尼或自穩(wěn)定系數(shù)，CDP模型中就有viscosity；部分損傷材料提供Stablization Cohesive系數(shù)；動力分析中可以定義Damping，但是對于靜力分析，材料Damping定義是無作用的；
②單元自穩(wěn)定系數(shù)，不是所有單元都有的，其中Cohesive單元經(jīng)常會定義上；
③自動穩(wěn)定設(shè)置，類似全局阻尼，可以避免由于塑性 絞/帶、屈曲或失穩(wěn)導(dǎo)致的不收斂問題；
④接觸阻尼或自穩(wěn)定系數(shù)，接觸屬性中可以定義阻尼；接觸控制中定義阻尼自穩(wěn)定系數(shù)，不太常用，位于Interaction模塊->Contact Controls（接觸對）或Contact Stabilization（通用接觸），如果沒有接觸問題就不用定義。
下載地址：Abaqus 分析用戶手冊材料卷文檔下載
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