abaqus的質(zhì)量密度的案例
利用abaqus基于位錯(cuò)密度模型進(jìn)行切削過(guò)程中位錯(cuò)密度和晶粒尺寸仿真（VUSDFLD）
位錯(cuò)密度模型基于Hongtao Ding的論文；
BCC點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)梁?jiǎn)卧?em>Abaqus壓縮仿真模擬-顯示動(dòng)力學(xué)質(zhì)量縮放 ￥19.89
本文通過(guò)abaqus顯示動(dòng)力學(xué)的方法對(duì)BCC結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓縮仿真模擬，同時(shí)為減小計(jì)算量，采用梁?jiǎn)卧M點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，壓頭設(shè)置為剛性面，添加質(zhì)量縮放，加快運(yùn)算速度，為點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點(diǎn)陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實(shí)體，然后對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理，得到點(diǎn)陣單胞點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。
b.建立單胞BCC梁?jiǎn)卧c(diǎn)陣模型,然后進(jìn)行刪除面的操作，得到單胞BCC點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，接下來(lái)進(jìn)行陣列操作，得到最大外形尺寸為25x25x25的點(diǎn)陣壓縮模擬試件。
C.建立剛性壓板，設(shè)置參考點(diǎn)，模擬萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)壓頭，剛性單元不參與計(jì)算，不影響計(jì)算結(jié)果，加快運(yùn)算速度。
2. 裝配，按壓縮試驗(yàn)進(jìn)行裝配，從上到下依次為壓板-點(diǎn)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(jiàn)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(shí)間設(shè)置為5s，以每秒1mm的速度進(jìn)行壓縮模擬，開(kāi)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(xiàn)，然后計(jì)算相應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)。
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(fèi)部分
展開(kāi) abaqus切削仿真VUSDFLD子程序講解（基于位錯(cuò)密度模型） ￥50
abaqus切削仿真VUSDFLD子程序講解（基于位錯(cuò)密度模型）
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(xiàng)
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(xiàn)性問(wèn)題或 Abaqus/Standard 難以收斂時(shí)具有優(yōu)勢(shì)，但求解時(shí)使用非常小的時(shí)間增量，計(jì)算成本龐大。提高加載速率和質(zhì)量縮放可提升計(jì)算效率，當(dāng)材料需考慮應(yīng)變率時(shí)，可使用質(zhì)量縮放。
2． 原理：
Abaqus/Explicit 將求解過(guò)程視為波傳問(wèn)題，穩(wěn)定時(shí)間增量與元素特征長(zhǎng)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(guò)調(diào)整部分元素的密度，放大時(shí)間增量來(lái)提升計(jì)算效率。
2、 質(zhì)量縮放的設(shè)定方法
1． 檢查穩(wěn)定時(shí)間增量：
建立 Job 之后，通過(guò)提交分析或執(zhí)行 Data Check，系統(tǒng)會(huì)將穩(wěn)定時(shí)間增量信息寫(xiě)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(shí)，進(jìn)入 Mass Scaling 的標(biāo)簽，勾選 Use Scaling Definitions Below 選項(xiàng)后，點(diǎn)擊 Create 進(jìn)行設(shè)定。
(2) 相關(guān)參數(shù)說(shuō)明：
? Objective：包括 Semi - Automatic Mass Scaling（預(yù)設(shè)）、Automatic Mass Scaling、Reinitialize Mass、Disable Mass Scaling Through Step。
展開(kāi) 
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?cè)诮Y(jié)構(gòu)力學(xué)與結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)里面常見(jiàn)的一個(gè)計(jì)算公式——彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的固有頻率求解：
學(xué)過(guò)結(jié)構(gòu)力學(xué)或者結(jié)構(gòu)動(dòng)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(jì)算出一個(gè)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(guò)上式可以計(jì)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(gè)點(diǎn)部件，坐標(biāo)輸入（0，0，0）
2.鼠標(biāo)左鍵長(zhǎng)按1處圖標(biāo)選擇通過(guò)偏移形成參考點(diǎn)，通過(guò)參考點(diǎn)RP偏移1000mm生成3處參考點(diǎn)
3.導(dǎo)入點(diǎn)部件進(jìn)行裝配
4.在分析步模塊建立線(xiàn)性攝動(dòng)求解類(lèi)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(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)建立參考點(diǎn)1，即RP-1
7.在上欄special中的彈簧模塊建立兩點(diǎn)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(diǎn)的邊界條件，其中RP點(diǎn)6個(gè)自由度完全限制，RP-1點(diǎn)除圖中x方向自由度（即U1）其余自由度完全限制
11.無(wú)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(guò)公式計(jì)算所得到的1.00658相差無(wú)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(shī)吃詞！SSCC!
展開(kāi) 質(zhì)量點(diǎn)在Abaqus中的設(shè)置
質(zhì)量點(diǎn)在很多分析會(huì)起到很大的作用，可以簡(jiǎn)化模型，縮小計(jì)算量，加快計(jì)算速度。比如某些結(jié)構(gòu) ，建模的時(shí)候無(wú)需考慮其外形，但是在動(dòng)力分析的時(shí)候，必須考慮其質(zhì)量對(duì)整體結(jié)構(gòu)的影響，這個(gè)時(shí)候可以通過(guò)直接附加質(zhì)量點(diǎn)的方式進(jìn)行模擬，如何附加，已經(jīng)如何檢驗(yàn)附加后的質(zhì)量，這是很多初學(xué)者會(huì)感到迷惑地方。簡(jiǎn)單算例一個(gè)，看下圖所示：
上圖是一個(gè)10×10×10 的立方體，密度為1，施加X(jué)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(dòng)能為500 在后處理中可以查詢(xún)其相關(guān)的動(dòng)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c(diǎn)RF
2、在參考點(diǎn)上加入質(zhì)量點(diǎn)
Tools-special-Create-Point mass/intertia
3、將新加入的質(zhì)量點(diǎn) Coupling到一個(gè)相應(yīng)的面之上 ，否則該質(zhì)量點(diǎn)懸空在！
一定要記得將在初始速度中考慮該參考點(diǎn)，重新計(jì)算，可得到 動(dòng)能 1000，結(jié)果沒(méi)有問(wèn)題。
Note：在Abaqus CAE下如果通過(guò)quere Mass property，是不考慮質(zhì)量點(diǎn)的，所以查詢(xún)的時(shí)候，顯示的仍然只有500，切記！ 要檢查質(zhì)量，請(qǐng)開(kāi)打status 文件，會(huì)有質(zhì)量的提示。
展開(kāi) 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
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(xiāo)軸接觸設(shè)置
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c13866
2. HYMPERMESH與ABAQUS聯(lián)合（銷(xiāo)軸簡(jiǎn)化梁?jiǎn)卧?https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c13824
ABAQUS中的質(zhì)量縮放
準(zhǔn)靜態(tài)分析或某些動(dòng)態(tài)分析中，少數(shù)尺寸較小的單元控制穩(wěn)態(tài)時(shí)間增量，為提高計(jì)算效率，經(jīng)常采用質(zhì)量縮放的方法。
顯示動(dòng)態(tài)過(guò)程常用于解決以下兩類(lèi)問(wèn)題：瞬時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)計(jì)算和含復(fù)雜非線(xiàn)性效應(yīng)（最常見(jiàn)的是復(fù)雜的接觸條件）的準(zhǔn)靜態(tài)模擬。由于求解動(dòng)態(tài)方程時(shí)采用了顯示中心差分法，平衡方程中離散的質(zhì)量矩陣對(duì)計(jì)算效率和精度都起到了關(guān)鍵性的影響。如果恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用質(zhì)量縮放方法，可以在保證計(jì)算精度的情況下，大大提高計(jì)算效率。然而，最適合于準(zhǔn)靜態(tài)模擬的質(zhì)量縮放技術(shù)與動(dòng)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(zhǔn)靜態(tài)分析
對(duì)于應(yīng)變率無(wú)關(guān)材料的準(zhǔn)靜態(tài)分析，自然時(shí)間并不重要。為節(jié)省計(jì)算時(shí)間，有效的辦法是有兩種：減少分析的時(shí)間步長(zhǎng)或人為地增加模型的質(zhì)量（質(zhì)量縮放）。對(duì)于率無(wú)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?yàn)樵摲椒ūＡ袅俗匀粫r(shí)間。
準(zhǔn)靜態(tài)分析的質(zhì)量縮放方法通常用于整個(gè)模型上執(zhí)行。然而，當(dāng)模型各部分的剛度和質(zhì)量不同時(shí)，常選中模型的某部分進(jìn)行質(zhì)量縮放或?qū)γ坎糠址謩e進(jìn)行縮放。任何情況下，都沒(méi)有必要減小模型質(zhì)量的實(shí)際值，并且隨意地增加質(zhì)量通常都會(huì)影響到計(jì)算精度。對(duì)于大多數(shù)準(zhǔn)靜態(tài)問(wèn)題，一定程度的質(zhì)量縮放可以增加ABAQUS/Explicit時(shí)間增量，從而減小計(jì)算時(shí)間。然而，必須保證質(zhì)量的改變和隨之增加的慣性力對(duì)計(jì)算結(jié)果沒(méi)有顯著影響。
2、動(dòng)態(tài)分析
動(dòng)態(tài)分析中，自然時(shí)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(shí)際質(zhì)量和慣性。然而，許多復(fù)雜的動(dòng)態(tài)模型包含了一些尺寸極小的單元，使顯示動(dòng)態(tài)分析采用很小的時(shí)間增量。這些小尺寸單元通常是在生成復(fù)雜網(wǎng)格時(shí)形成的。通過(guò)在分析步起始時(shí)對(duì)這些控制單元的質(zhì)量進(jìn)行縮放，可以顯著地增加穩(wěn)態(tài)時(shí)間增量，而對(duì)整個(gè)模型的動(dòng)態(tài)行為的影響可以忽略不計(jì)。
展開(kāi) Abaqus質(zhì)量-彈簧-杠桿系統(tǒng)振動(dòng)周期
質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)是分析動(dòng)力學(xué)問(wèn)題最簡(jiǎn)單的入門(mén)案列，任何系統(tǒng)都可以簡(jiǎn)化為有限個(gè)彈簧-質(zhì)量-阻尼構(gòu)成的系統(tǒng)，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，獲得系統(tǒng)的響應(yīng)特征。分析這種系統(tǒng)時(shí)，首先要根據(jù)彈簧、阻尼器的物理意義對(duì)與其固連的質(zhì)量塊進(jìn)行受力分析，然后用牛頓第二定律列寫(xiě)質(zhì)量塊對(duì)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(duì)于少數(shù)自由度時(shí)，可以比較簡(jiǎn)單的推導(dǎo)求解，但是自由度多時(shí)，手動(dòng)求解就變得很麻煩了。
在本教程中，我們將利用Abaqus軟件計(jì)算質(zhì)量和彈簧系統(tǒng)的振動(dòng)周期。我找了一個(gè)簡(jiǎn)單點(diǎn)的模型，以便我們將Abaqus軟件的計(jì)算結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。
問(wèn)題描述如下，一根長(zhǎng)1米的鋼桿繞O點(diǎn)鉸接，并通過(guò)兩個(gè)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(gè)鋼棒，此模擬的目的是繪制隨時(shí)間變化的角位移圖并獲得旋轉(zhuǎn)周期。
建模過(guò)程如下：
首先我們需創(chuàng)建一根梁長(zhǎng)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(lái)需要?jiǎng)?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?jiǎng)?chuàng)建鉸接，這里可以使用connector來(lái)模擬，注意鉸點(diǎn)位置為0.25m處。
模型搭建過(guò)程
建立Dynamic， Implicit分析步，分析時(shí)長(zhǎng)0.5s，為了較準(zhǔn)確的捕捉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，設(shè)置固定增量步長(zhǎng)0.001及歷時(shí)輸出連接器轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)的周期與初速度有關(guān)嗎？)。
結(jié)果
進(jìn)行求解后，提取connector轉(zhuǎn)動(dòng)角度曲線(xiàn)如圖。
展開(kāi) 
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
原理是調(diào)整部分元素的密度，由此放大時(shí)間增量。如圖公式：
2，設(shè)置步驟
（1）先不用質(zhì)量縮放，看時(shí)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(xiàng)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(dòng)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(gè)分析步設(shè)定的質(zhì)量放大，否則將沿用前一個(gè)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(rèn)是整個(gè)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(guò)中不再調(diào)整；Through step會(huì)在分析過(guò)程中調(diào)整。
（3）Type參數(shù)含義：
Scale by factor：按照固定比例進(jìn)行質(zhì)量縮放；
Scale to target increment：目標(biāo)時(shí)間增量。如果原本的時(shí)間增量小于設(shè)定的目標(biāo)時(shí)間增量，系統(tǒng)強(qiáng)行通過(guò)質(zhì)量縮放調(diào)整到目標(biāo)時(shí)間增量；
Scale element mass:
Uniformly to satisfy target：等比例調(diào)整所有單元的時(shí)間增量，讓最小值等于目標(biāo)時(shí)間增量；
If below minimum target：僅對(duì)時(shí)間增量小于目標(biāo)時(shí)間增量的單元進(jìn)行質(zhì)量縮放；
Nonuniformly to equal target：直接將所有單元調(diào)整到目標(biāo)時(shí)間增量。
展開(kāi) Abaqus準(zhǔn)靜態(tài)小例子: 能量平衡、質(zhì)量放大
Abaqus準(zhǔn)靜態(tài)問(wèn)題小例子
1，定義：將顯示問(wèn)題用于準(zhǔn)靜態(tài)問(wèn)題需要一些特殊的考慮，由于準(zhǔn)靜態(tài)問(wèn)題一般是較長(zhǎng)時(shí)間的求解過(guò)程，它將需要大量的時(shí)間增量，為了獲得較經(jīng)濟(jì)的解答，采取一些措施是必要的。但是帶的問(wèn)題是隨著加載速度的增加，慣性力起著越來(lái)越多的作用。因此必須保證慣性力的影響不至于影響到結(jié)果的準(zhǔn)確度。
那么加載的速度應(yīng)該是多大呢？ 我們知道，結(jié)構(gòu)的最低階模態(tài)通常控制著結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。如果知道結(jié)構(gòu)的最低階模態(tài)，我們就可以估計(jì)出適當(dāng)?shù)撵o態(tài)響應(yīng)所需要的時(shí)間，通常理想的加載時(shí)間的最低階模態(tài)周期的10倍，以確保解答是真正的準(zhǔn)靜態(tài)。在加載過(guò)程中，保證施加的載荷光滑性是非常重要的。光滑幅值曲線(xiàn)為我們提供了一個(gè)好的方法。
2 質(zhì)量放大技術(shù)，
利用中心差分法求解時(shí)，解的穩(wěn)定性是時(shí)間步長(zhǎng)t必須小于該問(wèn)題求解方程性質(zhì)中某個(gè)臨近值t1—聲波通過(guò)該單元的時(shí)間.
網(wǎng)格中的最小單元尺寸將決定t1的大小，網(wǎng)格尺寸越小，t1越小從而使計(jì)算量越大。t1還可以表示成，t1=L/C ，其中C=sqrt（E/P）—聲波的傳輸速度
P是材料的密度，E是彈性模量，泊松比假設(shè)為0.從這個(gè)方程上我們可以看出，如果網(wǎng)格中某個(gè)單元的尺寸過(guò)小，計(jì)算量將會(huì)產(chǎn)生不合理的增加。如果我們將材料密度認(rèn)為的增加f^2倍，波速C就會(huì)降低f倍，臨界穩(wěn)定時(shí)間t1就會(huì)增加f倍。所需要的時(shí)間就會(huì)相應(yīng)的減少。對(duì)質(zhì)量縮放的部分，最好是集中在單元尺寸小的網(wǎng)格上。
3，能量平衡
評(píng)估模擬是否產(chǎn)生了正確的準(zhǔn)靜態(tài)響應(yīng)，當(dāng)模型太復(fù)雜時(shí)，單純的通過(guò)應(yīng)力作用不明顯，通常的作法是通過(guò)對(duì)比能量的角度，能量平衡方程式：
E1+EV+EKE+EFD-EW=Etotal=constant
其中E1是內(nèi)能增量（包括彈性和塑性應(yīng)變能），EV是粘性耗散吸收的能量，EKE是系統(tǒng)的動(dòng)能，EFD是摩擦耗散的能量，EW是外力作的功，Etotal系統(tǒng)中的總能量。
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
