abaqus剛度下降的案例
ABAQUS滯回曲線下降段調(diào)整
今天給大家講一下關(guān)于ABAQUS滯回曲線下降段調(diào)整的問(wèn)題，相信好多同學(xué)在做模擬的時(shí)=時(shí)候發(fā)現(xiàn)自己的滯回曲線并沒(méi)有滯回曲線，不管折騰多久，調(diào)整什么參數(shù)都得不到滯回曲線的下降段。不瞞大家，我當(dāng)時(shí)也是被這個(gè)問(wèn)題困擾好久，不過(guò)經(jīng)過(guò)將近100次的模擬計(jì)算，數(shù)值對(duì)比，我漸漸發(fā)現(xiàn)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有一些參數(shù)設(shè)置還是有很大的規(guī)律可循。
一、模型
模型是裝配式梁柱節(jié)點(diǎn)，材料當(dāng)然也是土木這個(gè)專業(yè)最基本的材料了，鋼筋籠，內(nèi)置鋼骨，混凝土。前期我的滯回曲線的骨架曲線都是飆升，毫無(wú)下降的意思。
下面就是我最初模擬得到的滯回曲線：
我經(jīng)過(guò)很多次的嘗試之后得到如下滯回曲線，雖然有了下降段，但是非常的不對(duì)稱，還是不行--：
得到上面的滯回曲線我沒(méi)有著急去接著提交作業(yè)而是把之前的結(jié)果都拿出來(lái)，放到excel里，然后對(duì)比不同的參數(shù)得到的滯回曲線，然后找到一定的規(guī)律后再次提交作業(yè)，當(dāng)然這其中我查詢了大量的資料，互聯(lián)網(wǎng)上有關(guān)下降段的資料基本都看了，也詢問(wèn)了我們學(xué)校一些老師，查詢知網(wǎng)上一些博士的論文等，最后真的得到了滯回曲線的下降段，如下圖:
調(diào)整滯回曲線的整個(gè)過(guò)程可以說(shuō)是非常辛苦，但是其中很多東西確實(shí)是之前不知道的，相信有這次的經(jīng)驗(yàn)對(duì)于以后的學(xué)習(xí)非常寶貴。并且我在查閱網(wǎng)上有關(guān)資料的時(shí)候發(fā)現(xiàn)很多同學(xué)的滯回曲線都沒(méi)有下降段他們也都在網(wǎng)上苦苦的咨詢，鑒于此，為了不讓同學(xué)們走太多彎路，盡快調(diào)整出下降段，節(jié)省寶貴的時(shí)間，特作此貼分享給大家。由于我的課題還未結(jié)束，很多的事情都沒(méi)有做，時(shí)間緊張，具體的一些調(diào)整的細(xì)節(jié)沒(méi)有給大家列出，如果有遇到相同情況的可以私信給我。也可以加我微信A1255296455。
展開(kāi) abaqus滯回曲線為什么沒(méi)有下降段
模擬的是一個(gè)單柱模型，本構(gòu)用的規(guī)范本構(gòu)，為什么輸出的滯回曲線沒(méi)有下降段，求大佬解惑？
abaqus滯回曲線為什么沒(méi)有下降段
模擬的是一個(gè)H型鋼柱兩側(cè)填充混凝土的本模型，本構(gòu)用的規(guī)范本構(gòu)，為什么輸出的滯回曲線沒(méi)有下降段，求大佬解惑？
【ABAQUS模態(tài)動(dòng)力學(xué)】Composite&abaqus 預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析&輸出單元剛度矩陣
劃分網(wǎng)格
定義邊界條件
5.2 預(yù)應(yīng)力模態(tài)
預(yù)應(yīng)力模態(tài)，按我的理解就是，假設(shè)t=0時(shí)，結(jié)構(gòu)的剛度矩陣、質(zhì)量矩陣為M0,K0；t=t1時(shí)，結(jié)構(gòu)（分析對(duì)象）收到外部激勵(lì)的作用，使得結(jié)構(gòu)的剛度矩陣，質(zhì)量矩陣發(fā)生改變，結(jié)構(gòu)的剛度矩陣、質(zhì)量矩陣為M1,K1；t=t2時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行特征值提取，此時(shí)求解的是t1狀態(tài)的結(jié)果。
從上面這個(gè)理解出發(fā)，ABAQUS預(yù)應(yīng)力模態(tài)只要在frequency分析步之前進(jìn)行General,Static分析步,打開(kāi)NLGeom選項(xiàng)(分析過(guò)程中剛度矩陣會(huì)不斷變化)。
提取單元剛度矩陣：
【ABAQUS 二次開(kāi)發(fā)筆記】輸出單元剛度矩陣 - hayden_william - 博客園
以上均為我的一點(diǎn)理解，不一定完全正確，本文僅作為個(gè)人學(xué)習(xí)記錄之用，其他概不負(fù)責(zé)。
展開(kāi) 
ABAQUS 剛度矩陣 ￥1000
我有個(gè)abaqus的問(wèn)題，你們幫幫我出出主意。 是這樣的：
1，TestElement.py 是編寫(xiě)的測(cè)試代碼，可輸出8結(jié)點(diǎn)線性單元的剛度矩陣。
2，abaqus文件Job-testing.inp ，運(yùn)行可以輸出單元剛度矩陣。
問(wèn)題是：他們的結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)/排序，材料參數(shù)都一致， 但得到的剛度矩陣就不一樣。
需要：代碼輸出的剛度矩陣與abaqus得到的剛度矩陣一致或者基本一致。
TransferMatrix：導(dǎo)出Abaqus剛度矩陣
本期給大家推薦一款由木木自研的小工具：TransferMatrix，主要用于導(dǎo)出 Abaqus 中各種剛度矩陣，方便和自研的程序進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比，基于 Pyside6 搭建的軟件界面，用戶僅需導(dǎo)入 inp 文件，就可以自動(dòng)調(diào)用電腦內(nèi)的 Abaqus 進(jìn)行計(jì)算分析，不受限于 Abaqus 版本，可以導(dǎo)出：
單元剛度矩陣
單元質(zhì)量矩陣
單元分布節(jié)點(diǎn)荷載列陣
整體剛度矩陣
整體質(zhì)量矩陣
可選是否導(dǎo)出后打開(kāi) Matlab ，并保存為 mat 文件
默認(rèn)保存的格式為 csv，用戶可以直接在TransferMatrix 中查看
可選是否保存整體剛度/質(zhì)量矩陣為稀疏矩陣/全矩陣形式
軟件界面見(jiàn)下圖：
若勾選導(dǎo)出后打開(kāi)matlab，可直接查看：
軟件實(shí)現(xiàn)原理
使用注意事項(xiàng)
軟件啟動(dòng)速度較慢，需要有點(diǎn)耐心，鄙人對(duì)于 PySide 的打包技術(shù)認(rèn)識(shí)有限
若 inp 文件內(nèi)沒(méi)有密度參數(shù)，是不能導(dǎo)出質(zhì)量矩陣的，建議在動(dòng)力類型的分析步中進(jìn)行導(dǎo)出質(zhì)量矩陣
非協(xié)調(diào)單元和雜交單元只能輸出質(zhì)量矩陣
在輸出載荷列陣時(shí)，Abaqus 產(chǎn)生的是單元節(jié)點(diǎn)的分布載荷，如果沒(méi)有這中載荷類型，也是無(wú)法導(dǎo)出的
建議再導(dǎo)入 inp 文件之前，確保這個(gè)文件能在 Abaqus 上跑通，本軟件只是負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換剛度矩陣
不支持在TransferMatrix 中查看整體剛度/質(zhì)量矩陣，因?yàn)橐话闱闆r下全局矩陣尺寸很大，可選擇導(dǎo)出至 Matlab 中進(jìn)行查看
如果出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)提示，請(qǐng)選擇信任：
軟件同級(jí)目錄放置的config.json文件，里面配置的是本地的 abaqus.bat 和 matlab.exe 目錄，建議用 everything 工具搜索出這兩個(gè)的安裝位置，復(fù)制進(jìn)去即可。
展開(kāi) 基于ABAQUS的鋼筋混凝土梁的剛度分析
ABAQUS 是一套功能強(qiáng)大的工程模擬的有限元軟件，其解決問(wèn)題的范圍從相對(duì)簡(jiǎn)單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問(wèn)題。 ABAQUS 包括一個(gè)豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫(kù)。并擁有各種類型的材料模型庫(kù)，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質(zhì)材料，作為通用的模擬工具， ABAQUS 除了能解決大量結(jié)構(gòu)（應(yīng)力 / 位移）問(wèn)題，還可以模擬其他工程領(lǐng)域的許多問(wèn)題，例如熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴(kuò)散、熱電耦合分析、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析（流體滲透 / 應(yīng)力耦合分析）及壓電介質(zhì)分析。
本文采用ABAQUS簡(jiǎn)單搭建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元模型，解決工程實(shí)際問(wèn)題。本文對(duì)某鋼筋混凝土模型進(jìn)行模擬，采用實(shí)體單元（混凝土）與Beam單元（鋼筋）相結(jié)合的方式進(jìn)行模擬。首先導(dǎo)入模型，劃分實(shí)體網(wǎng)格和一維梁?jiǎn)卧＝⒉牧虾徒孛妫譃閷?shí)體和一維梁?jiǎn)卧Ｈ缓髮⒉牧腺x予個(gè)模型，進(jìn)行網(wǎng)格劃分。然后加載，簡(jiǎn)支梁模型，約束兩端下部，在上部施加均勻壓力。最后求解計(jì)算。
由結(jié)果處理可知，鋼筋混凝土梁的最大位移為2.55cm，可以達(dá)到模擬效果。ABQUS可以有效模擬鋼筋混凝土模型，對(duì)工程實(shí)際有很大的參考指導(dǎo)意義。
設(shè)備基本情況：i5 4核 ；耗時(shí)：10分鐘內(nèi)。
圖1 鋼筋混凝土梁CAD模型
圖2 線框模型，中間為鋼筋模型
圖3-4 網(wǎng)格模型
圖5 施加載荷示意圖
圖6 位移云圖
展開(kāi) 基于ABAQUS的橡膠懸置膠合件剛度仿真計(jì)算
本文將以一個(gè)懸置膠合件仿真的實(shí)例講解一下如何利用ABAQUS來(lái)獲取其三個(gè)方向的靜態(tài)特性。所用膠合件的數(shù)模圖如圖1所示。其設(shè)計(jì)圖紙上標(biāo)注的三向剛度如表1所示，膠料硬度是邵氏50±5度。
圖1 膠合件結(jié)構(gòu)
表1設(shè)計(jì)要求
1、 網(wǎng)格劃分
采用HYPERMESH對(duì)圖一懸置進(jìn)行網(wǎng)格劃分到的有限元模型如圖2所示。
2、材料設(shè)置
把劃分好的網(wǎng)格導(dǎo)入ABAQUS中，設(shè)置其材料參數(shù)，由于不同本構(gòu)模型對(duì)橡膠懸置膠合件剛度計(jì)算結(jié)果有一定的影響。結(jié)合何小靜，上官文斌發(fā)表的《橡膠隔振器靜態(tài)力－ 位移關(guān)系計(jì)算方法》一文的研究結(jié)果表明，Mooney-Rivlin 模型的計(jì)算精度最高，其相對(duì)誤差均小于10%，所以本文采用M-R模型進(jìn)行計(jì)算。50度膠料的M-R材料常數(shù)C10=0.2969，C01=0.0584。
3、剛度求解
3.1求解X方向剛度
按表 1要求，做如下設(shè)置：在Z方向先預(yù)載8mm，再在X向加載500N。取值0~5.6mm,對(duì)X向靜剛度進(jìn)行求解。
求得的力和位移關(guān)系見(jiàn)表2所示，用表中數(shù)據(jù)進(jìn)行畫(huà)圖差值可得到圖3所示的X向靜剛度為38N/mm,與設(shè)計(jì)值非常接近，其變形云圖見(jiàn)圖4所示
表2 X向力和位移關(guān)系表
圖3 X向剛度差值結(jié)果
圖4 X向云變形圖
3.2求解Y方向剛度
按表 1要求，做如下設(shè)置：在Z方向先預(yù)載8mm，再在X向加載1000N。取值2~4mm,對(duì)Y向靜剛度進(jìn)行求解。
求得的力和位移關(guān)系見(jiàn)表3所示，用表中數(shù)據(jù)進(jìn)行畫(huà)圖差值可得如圖5到Y(jié)向靜剛度為98N/mm,與設(shè)計(jì)值80N/mm有一定差異，見(jiàn)圖4。其變形云圖見(jiàn)圖6.
展開(kāi) ABAQUS疑難雜癥之沙漏剛度
源文件可在公眾號(hào):‘易木木響叮當(dāng)’ 內(nèi)回復(fù)“沙漏剛度”自動(dòng)獲取。
利用ABAQUS進(jìn)行屈曲梁負(fù)剛度分析
計(jì)算結(jié)果
兩端均壓縮0.75mm后梁的變形為：
中部加載前梁的應(yīng)力分布云圖
加載后梁的應(yīng)力分布云圖：
將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，在MATLAB中繪圖，得到力位移曲線：
由圖中數(shù)據(jù)計(jì)算可知梁的負(fù)剛度為：
按柔性設(shè)計(jì)手冊(cè)里的公式：
可見(jiàn)兩者相差極小，可認(rèn)為仿真結(jié)果有效。取上圖局部放大，得到壓力為0時(shí)梁的位移情況如下圖所示。
由于仿真計(jì)算采樣點(diǎn)的限制且誤差不可避免，通過(guò)上圖可知，位移為0時(shí)，受力也為接近0。
今晚直播 | 基于ABAQUS的橡膠減震件剛度分析
“
為了提高仿真工程師、高校師生實(shí)際工程能力，技術(shù)鄰特開(kāi)展2021年ABAQUS系列直播課，我們甄選了四個(gè)熱門方向（巖土、二次開(kāi)發(fā)、橡膠分析、混凝土）的基礎(chǔ)入門課，助力小伙伴們夯實(shí)有限元基礎(chǔ)。
第三期直播《基于ABAQUS的橡膠減震件剛度分析》將于今晚開(kāi)啟，歡迎大家關(guān)注學(xué)習(xí)！
”
橡膠材料由于其獨(dú)特的物理和化學(xué)的特性（如超彈性，粘彈性且柔軟性、耐磨性、絕緣性和阻隔性等），使得其在工程上得到了非常廣泛應(yīng)用，這一點(diǎn)在汽車行業(yè)尤為明顯。縱觀過(guò)去近200年的歷史，硫化橡膠的誕生直接推動(dòng)了汽車革命。
如今在我們的汽車中，橡膠制品早已是“汽車的半條命”。就拿我們常見(jiàn)的桑塔納轎車來(lái)說(shuō)，其就擁有270多個(gè)橡膠密封制品，而這些橡膠組件的性能直接決定了汽車的性能和安全。
展開(kāi) 
基于ABAQUS超彈性材料橡膠襯套的剛度計(jì)算 附基于Abaqus的橡膠和粘彈性建模下載
對(duì)于一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的橡膠制品，我們可以基于一些理論推導(dǎo)或工程經(jīng)驗(yàn)算法在設(shè)計(jì)初期來(lái)獲取其靜剛度特性。但由于橡膠具有非線性粘彈性與超彈性，這種理論計(jì)算結(jié)果往往與試驗(yàn)存在一定誤差，并且這種誤差在一般情況下是不可以忽略不計(jì)的，其具有一定的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
為減小誤差或?qū)崿F(xiàn)零誤差的前期預(yù)測(cè)，我們引入了有限元仿真分析技術(shù)，其可以通過(guò)控制模型參數(shù)與網(wǎng)格質(zhì)量實(shí)現(xiàn)較小誤差的預(yù)測(cè)計(jì)算。其價(jià)值也在各個(gè)行業(yè)實(shí)際的生產(chǎn)中得到了很好的驗(yàn)證。本文基于減振襯套簡(jiǎn)單講訴一下基于ABAQUS軟件的橡膠制品靜剛度仿真分析過(guò)程。
仿真分析過(guò)程可分為三個(gè)大過(guò)程：前處理、求解計(jì)算和后處理。本文基于ABAQUS軟件設(shè)定的分析步驟，不再重點(diǎn)區(qū)分分析的三個(gè)過(guò)程，將操作過(guò)程拆分為：部件、屬性、裝配、分析步與輸出設(shè)置、相互作用、網(wǎng)格、加載、作業(yè)提交與監(jiān)管以及計(jì)算結(jié)果的可視化處理九個(gè)模塊，下面講訴橡膠襯套靜剛度仿真分析過(guò)程。
一、部件
由于本文主旨是為介紹橡膠剛度仿真的過(guò)程，所以選用了結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的橡膠襯套為例，直接借助ABAQUS軟件的部件模塊常見(jiàn)如圖1所示的幾何模型。
圖1、幾何模型結(jié)構(gòu)圖
二、屬性
為了使仿真結(jié)果更接近與實(shí)驗(yàn)值或真實(shí)值，除了需要一個(gè)適合的仿真求解器和一個(gè)高質(zhì)量的網(wǎng)格文件，更需要選擇一個(gè)合適的橡膠本構(gòu)模型，在ABAQUS軟件中內(nèi)置了許多相對(duì)成熟的橡膠本構(gòu)模型（如圖2所示），我們可以通過(guò)指定相關(guān)的系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)本構(gòu)模型的定義,當(dāng)然我們還可以直接提交我們的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，交由ABAQUS軟件進(jìn)行擬合，得出相對(duì)精準(zhǔn)的參數(shù)。
展開(kāi) ?abaqus提取單元的剛度矩陣和質(zhì)量矩陣
abaqus提取單元的剛度矩陣和質(zhì)量矩陣：
*Output, history, variable=PRESELECT,
*File Format,ASCII
*Element Matrix Output,Elset=Beam-1.Set-2,
File Name=shuchu,Frequency=1,Output File=User Defined,Stiffness=Yes
*End Step
*Step
*Matrix generate，stiffness
*End Step
續(xù)集(一維彈簧單元的直接剛度方法)Python編程和ABAQUS結(jié)果對(duì)比
我們編程的結(jié)果如下所示
ABAQUS結(jié)果和編程結(jié)果對(duì)比
所以ABAQUS提取的整體剛度矩陣實(shí)際是經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后的剛度矩陣，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)是不正確的，但是并不影響力和位移的結(jié)果。
正確的剛度矩陣如下
如果疑問(wèn)，歡迎交流和指正。
補(bǔ)償法的部分代碼如下
(一維彈簧單元的直接剛度方法)Python編程和ABAQUS結(jié)果對(duì)比
這個(gè)在我去年的時(shí)候就已經(jīng)發(fā)過(guò)帖子了，但是沒(méi)有講解代碼，沒(méi)有和ABAQUS有限元軟件對(duì)比。這次發(fā)帖子就是想講解代碼以及和ABAQUS結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)我又更深層次理解了有限元方法。
這次寫(xiě)得是最簡(jiǎn)單的模型：一維線彈簧單元。采用的是直接剛度法求解。
直接剛度法的求解思路如下所示，其中粉紅色的是輸入，淡藍(lán)色是輸出。主要是要區(qū)分齊次邊界條件和非齊次邊界條件，非齊次邊界條件的話就要修改【F】。
下面將貼出我用python寫(xiě)得一維彈簧單元的直接剛度法：
例子計(jì)算：
如圖是一個(gè)彈簧系統(tǒng)，單元節(jié)點(diǎn)信息如下，5節(jié)點(diǎn)受到一個(gè)強(qiáng)制位移20mm，明顯這是一個(gè)非齊次邊界條件問(wèn)題。
Python編程輸入信息如下：
結(jié)果如下：
可以看到，輸出結(jié)果和書(shū)上的答案一致。
下面進(jìn)行ABAQUS模擬：
添加彈簧單元
添加邊界條件
顯示單元編號(hào)、節(jié)點(diǎn)編號(hào)如下所示，紅色表示單元編號(hào)，黃色是節(jié)點(diǎn)編號(hào)
ABAQUS計(jì)算結(jié)果如下：
首先是變形圖前后對(duì)比
反力云圖如下所示，基本和直接剛度法計(jì)算的結(jié)果一致
位移云圖如下所示，基本和直接剛度法計(jì)算的結(jié)果一致
整體剛度矩陣如下所示，因?yàn)?em>ABAQUS彈簧單元是三維的，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度，15x15，原味的剛度矩陣如下
我們把剛度矩陣轉(zhuǎn)化為一維的，方便和編程的結(jié)果對(duì)比
從結(jié)果可以看出，ABAQUS的整體剛度矩陣和直接剛度法計(jì)算出來(lái)的整體剛度矩陣有些差異，如圖標(biāo)紅的所示。
那么在整體剛度矩陣上為什么ABAQUS會(huì)和直接剛度法的整體剛度矩陣有差異呢，到底ABAQUS的整體剛度矩陣對(duì)不對(duì)呢？答案將在下一期揭曉。歡迎大家積極討論。
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