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登錄abaqus模態(tài) 預(yù)應(yīng)力的案例
Abaqus預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析
Abaqus預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析
預(yù)應(yīng)力模態(tài)
模態(tài)分析是一個(gè)線性攝動(dòng)分析,只能進(jìn)行線性求解。在動(dòng)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(huì)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(duì)模態(tài)頻率的影響時(shí),便需要進(jìn)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(jìn)行非線性靜力學(xué)求解——第二步進(jìn)行模態(tài)提取
需要注意的是第一步求解時(shí)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(huì)改變,模態(tài)頻率也就不會(huì)發(fā)生變化。第二步模態(tài)求解無需設(shè)置PERTURBATION(線性攝動(dòng))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(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度矩陣產(chǎn)生影響,進(jìn)而改變模態(tài)頻率。材料如果進(jìn)入塑性,相應(yīng)的切向模量會(huì)降低,進(jìn)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(huì)對(duì)剛度矩陣產(chǎn)生影響。Abaqus在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析時(shí)對(duì)接觸的處理如下:第一步進(jìn)行非線性接觸分析,軟件會(huì)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(jìn)行第二步模態(tài)分析時(shí),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(jìn)行求解。
Abaqus重啟動(dòng)設(shè)置
重啟動(dòng)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(dòng),沖擊等等一系列工況,而如果不進(jìn)行重啟動(dòng)分析,則每個(gè)分析工況下都需要重新計(jì)算預(yù)應(yīng)力工況,對(duì)于大模型,嚴(yán)重影響計(jì)算效率;而進(jìn)行重啟動(dòng)設(shè)置后,預(yù)應(yīng)力工況只需計(jì)算一次。
展開 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(gè)線性攝動(dòng)分析,只能進(jìn)行線性求解。在動(dòng)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(huì)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(duì)模態(tài)頻率的影響時(shí),便需要進(jìn)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(jìn)行非線性靜力學(xué)求解——第二步進(jìn)行模態(tài)提取
需要注意的是第一步求解時(shí)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(huì)改變,模態(tài)頻率也就不會(huì)發(fā)生變化。第二步模態(tài)求解無需設(shè)置PERTURBATION(線性攝動(dòng))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(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度矩陣產(chǎn)生影響,進(jìn)而改變模態(tài)頻率。材料如果進(jìn)入塑性,相應(yīng)的切向模量會(huì)降低,進(jìn)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(huì)對(duì)剛度矩陣產(chǎn)生影響。Abaqus在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析時(shí)對(duì)接觸的處理如下:第一步進(jìn)行非線性接觸分析,軟件會(huì)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(jìn)行第二步模態(tài)分析時(shí),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(jìn)行求解。
Abaqus重啟動(dòng)設(shè)置
重啟動(dòng)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(dòng),沖擊等等一系列工況,而如果不進(jìn)行重啟動(dòng)分析,則每個(gè)分析工況下都需要重新計(jì)算預(yù)應(yīng)力工況,對(duì)于大模型,嚴(yán)重影響計(jì)算效率;而進(jìn)行重啟動(dòng)設(shè)置后,預(yù)應(yīng)力工況只需計(jì)算一次。
展開 【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?jiǎng)偠染仃?/span>
參考
連接器振動(dòng)脫落_abaqus重啟動(dòng)分析_顯式隱式切換_插拔力預(yù)應(yīng)力模態(tài)_TeeSim天深科技
Abaqus預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載- 技術(shù)鄰
Natural frequency extraction - SIMULIA 用戶幫助 2020 User guide
《結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)》
振動(dòng)理論及工程應(yīng)用_天津大學(xué)_中國大學(xué)MOOC(慕課)
Eigenvalue extraction - SIMULIA 用戶幫助 2020 Theory
1. 什么是模態(tài)分析?
模態(tài)分析是指求解多自由度系統(tǒng)的模態(tài)振型及振動(dòng)頻率的過程。模態(tài)分析可簡單地分為自由模態(tài)分析和約束模態(tài)分析。
自由模態(tài)分析:不加任何約束,進(jìn)行求解(會(huì)出現(xiàn)前六階0模態(tài))
約束模態(tài)分析:施加完整的約束,模型不會(huì)出現(xiàn)剛體模態(tài) 還可以分類為:
預(yù)應(yīng)力模態(tài)(典型例子:吉他琴弦)
干模態(tài)分析(空氣中)
濕模態(tài)分析(流體耦合作用不可忽略)
2. 單自由度系統(tǒng)振幅和固有頻率的求解
模態(tài)分析的本質(zhì)上是求解一定條件下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程。
展開 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中的預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 ——預(yù)應(yīng)力模態(tài) 附模態(tài)應(yīng)力、頻響應(yīng)力和PSD應(yīng)力下載
需要指出的是,這種預(yù)應(yīng)力(pstress)的效果和幾何非線性分析中的“應(yīng)力剛化”(stress stiffeness)是相同的來源。
以上闡述就是預(yù)應(yīng)力模態(tài)產(chǎn)生的基本原理,讀者可以思考一下:模態(tài)分析在什么情況下需要考慮預(yù)應(yīng)力的效應(yīng)。
算例
考慮一根簡支梁,兩邊施加拉力和壓力(通過初始應(yīng)變實(shí)現(xiàn)),進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析,對(duì)比二者和無載荷作用時(shí)的模態(tài)分析結(jié)果。
無預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析的結(jié)果:
拉預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析的結(jié)果:
壓預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析的結(jié)果:
對(duì)比無預(yù)應(yīng)力模態(tài)、拉預(yù)應(yīng)力模態(tài)、壓預(yù)應(yīng)力模態(tài)三者的固有頻率結(jié)果發(fā)現(xiàn):前
6階模態(tài),相比于無預(yù)應(yīng)力工況,拉預(yù)應(yīng)力工況的頻率有所提高,因?yàn)槔d荷使梁的橫向剛度提高了;而壓預(yù)應(yīng)力工況的頻率有所降低,因?yàn)閴毫d荷使梁的橫向剛度降低了。
前文對(duì)預(yù)應(yīng)模態(tài)分析產(chǎn)生的原理進(jìn)行了較詳細(xì)的介紹,對(duì)拉/壓預(yù)應(yīng)力模態(tài)進(jìn)行了分析,并和無預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。
現(xiàn)以ANSYS為例,結(jié)合前文介紹的理論和要點(diǎn),實(shí)現(xiàn)具體分析。在“基于ANSYS的響應(yīng)譜分析”一文中介紹了APDL和Workbench的特點(diǎn),在此,本文以APDL為例,同時(shí)兼顧Workbench,介紹ANSYS如何實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中的預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。
預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析
對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu),如細(xì)長梁和薄板,由于彎曲剛度比軸向拉壓剛度小很多,當(dāng)結(jié)構(gòu)受外載作用時(shí),由于應(yīng)力剛化(SSTIF)效應(yīng),在進(jìn)行模態(tài)分析時(shí),一般需要考慮預(yù)應(yīng)力效應(yīng)的影響,即進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。
展開 
ANSYS beam梁模態(tài)分析,包括考慮預(yù)應(yīng)力和大變形下的預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 ¥5
一邊固定考慮預(yù)應(yīng)力下的模態(tài)
前三階模態(tài)
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE
1 1.9673 1 1 1
2 40.145 1 2 2
3 118.74 1 3 3
3.考慮到幾何大變形情況下的模態(tài)分析
前三階模態(tài)
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE
1 4.7743 1 1 1
2 37.859 1 2 2
3 110.28 1 3 3
看出來,有預(yù)應(yīng)力情況下,第一階頻率會(huì)變小,這是因?yàn)椋诹硪欢它c(diǎn)的力作用下,有預(yù)應(yīng)力的情況下,端點(diǎn)位移變大 ,剛度減小,考慮幾何大變情況下,端點(diǎn)作用力下,位移增加了,但是比單純線性考慮時(shí),較小。所以剛度居中。
具體命令流見beam.txt、beam_pstres.txt和beam_pstres_modal_nlgeom.txt
展開 軸力對(duì)簡支梁模態(tài)的影響預(yù)應(yīng)力模態(tài)(個(gè)人原創(chuàng),轉(zhuǎn)載請注明出處,謝謝!技術(shù)鄰ID有限元中解人生))
f,2,fx,-411.2335
f,2,fx, -411.2335
solve
fini
/solu
antype,modal
pstres,on
modopt,subsp,3
allsel,all
solve
fini
/post1
set,list
set,1,1
plns,u,sum,1
set,1,2
plns,u,sum,1
set,1,3
plns,u,sum,1
視頻鏈接:http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c11111,感興趣的可以查看
軸力對(duì)簡支梁模態(tài)的影響(預(yù)應(yīng)力模態(tài)).doc
展開 預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析文件丟失
使用Ansys 2021R1的Mechanical 求解預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析時(shí),報(bào)錯(cuò)如下:
During the multiframe restart process, neither the .RDB file nor the .Rnnn files were found. Both files are required to perform the multiframe restart for the linear perturbation analysis. You must use the RESCON*TROL, LINEAR command in the prior base analysis. The ANTYPE, ,RESTART command is ignored.
分析:
1. static 可以求解,沒問題。Modal無法求解,Modal建立求解模型時(shí),會(huì)刪除所有static的結(jié)果。
2. 換了一臺(tái)電腦可以求解。求解多次后,這臺(tái)電腦也無法求解。
應(yīng)該為數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)了一些混亂。
解決方法:
具體原因不得而知,通過清理臨時(shí)文件使運(yùn)算繼續(xù)進(jìn)行。
(default)\AppData\Roaming\Ansys 下的ansys文件夾刪除或重命名。如2021R1,是將v211這個(gè)文件夾刪除。
(default)\AppData\Local\Temp下的ansys文件夾刪除或重命名。將.ansys文件夾重命名為noneeded。
或者將下書四行命令寫進(jìn)txt,重命名為bat。雙擊運(yùn)行(v211僅適用2021R1版本)。
展開 ANSYS workbench機(jī)翼預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 ¥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí):
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么:
1、學(xué)習(xí)飛機(jī)機(jī)翼三維模型的處理
2、學(xué)習(xí)預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析步的建立
3、學(xué)習(xí)預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析的邊界條件的施加
案例介紹:
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 飛機(jī)機(jī)翼預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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彈簧桿件預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析
模型導(dǎo)入(采用CATIA建模)
2.參數(shù)設(shè)置:一端固支,一端施加軸向10N預(yù)緊力,進(jìn)行模態(tài)計(jì)算
3.模態(tài)計(jì)算結(jié)果(因?yàn)槭茿MD的顯卡,后處理結(jié)果顯示只有線框這里就不上圖了)
基于ANSYS WORKBENCH的有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析
本篇文章舉一個(gè)在WB中進(jìn)行有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析的例子。該例子來自于《ANSYS機(jī)械工程應(yīng)用精華50例》(第3版),原書是在在經(jīng)典界面中做的,而且有解析解可以對(duì)照。
本文則用WB進(jìn)行操作,問題如下。
【問題】一根兩端被固定的張緊的弦,已知其長度為1米,橫截面積為10(-6)平方米,密度為7800kg/m3,張緊力為2000N,計(jì)算其固有頻率。
為解決這個(gè)問題,在WB中操作如下。
1. 創(chuàng)建一個(gè)帶預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析系統(tǒng)
2.編輯材料屬性
雙擊Engineering Data,編輯材料屬性
3.創(chuàng)建幾何模型
雙擊Geometry,進(jìn)入DM,設(shè)置長度的單位是米。
創(chuàng)建一個(gè)草圖,該草圖是一根直線,長1米。
根據(jù)該草圖得到線體
結(jié)果如下
創(chuàng)建截面。矩形截面,保證橫截面積與題目一致。
將該截面賦給上述線體作為其截面屬性
退出DM,然后雙擊model進(jìn)入到mechanical中。
下面的分析在(1)中進(jìn)行。
4.進(jìn)行靜力學(xué)分析
劃分網(wǎng)格。將直線劃分為20等份。
設(shè)置直線沒有Z方向的位移
設(shè)置左端點(diǎn)沒有X,Y方向的位移
設(shè)置右端點(diǎn)沒有Y方向的位移
給右端點(diǎn)施加水平向右的2000N的力。
求解靜力學(xué)問題,查看變形
可見,弦被拉伸了10mm。
查看拉伸應(yīng)力
所有點(diǎn)有同樣的拉伸應(yīng)力,為2000MPa,這是一個(gè)較大的數(shù)據(jù)。
靜力學(xué)分析完畢。樹形圖如下圖,下面的分析在(2)中進(jìn)行。
5.進(jìn)行模態(tài)分析
設(shè)置分析前10階模態(tài)
開始計(jì)算,計(jì)算完畢查看固有頻率
可見,第一階模態(tài)沒有意義。從第二階模態(tài)開始,前5階模態(tài)與理論一致。后面則開始出現(xiàn)偏差。用經(jīng)典界面計(jì)算也會(huì)有類似的問題。
來源:宋博士的博客,版權(quán)歸作者所有。
展開 基于optistruct簡要探討預(yù)應(yīng)力對(duì)模態(tài)分析結(jié)果的影響 ¥10
一般在模態(tài)分析過程中,多數(shù)情況下我們并沒有考慮預(yù)應(yīng)力對(duì)模態(tài)分析結(jié)果的影響。而實(shí)際上預(yù)應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度會(huì)產(chǎn)生一定影響,就好比吉他上的琴弦粗細(xì)是結(jié)構(gòu)本身導(dǎo)致各根琴弦的剛度不一樣,一階模態(tài)也不一樣。而當(dāng)我們在調(diào)音的時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)松或者緊琴弦發(fā)出來的音調(diào)是不一樣的,由此可見預(yù)應(yīng)力對(duì)模態(tài)分析是有一定影響。本案例重點(diǎn)簡要對(duì)比分析下有無預(yù)應(yīng)力對(duì)平板低階模態(tài)的影響。
一階模態(tài)(無預(yù)應(yīng)力)
一階模態(tài)(有預(yù)應(yīng)力)
無預(yù)應(yīng)力前六階模態(tài)頻率分別為:6.78Hz,33.05Hz,42.00Hz,104.46Hz,117.30Hz,120.06Hz; 有預(yù)應(yīng)力前六階模態(tài)頻率分別為:9.25Hz,33.37Hz,45.21Hz,105.42Hz,119.95Hz,120.21Hz。可以發(fā)現(xiàn)平板在拉預(yù)應(yīng)力作用下,其低階模態(tài)的頻率相對(duì)于無預(yù)應(yīng)力下會(huì)有所增加。本案例暫不討論壓預(yù)應(yīng)力作用下與無預(yù)應(yīng)力作用下模態(tài)頻率的對(duì)比,凡購買本案例的朋友可以結(jié)合附件中的模型自己研究探討。
展開 
ANSYS workbench簡單應(yīng)用——有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析
有興趣的話還可以嘗試去除預(yù)應(yīng)力,比較模態(tài)分析的結(jié)果。
原創(chuàng)內(nèi)容,轉(zhuǎn)載請注明出處
機(jī)翼簡易模型結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析與預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 ¥20
機(jī)翼簡易模型結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析與預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析
●學(xué)習(xí)目標(biāo):如圖7-5所示,本實(shí)例為機(jī)翼簡易模型結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析,通過本實(shí)例學(xué)習(xí)預(yù)應(yīng)力模態(tài)
分析的基本操作方法和相關(guān)設(shè)置。
●起始文件: Ch7/Ch7-1/Airfoil modeling.wbpj。
●結(jié)果文件: Ch7/Ch7-1/Airfoil modeling Analysis wbpj。
圖7-5模態(tài)分析網(wǎng)格和振 型云圖
圖7-5模態(tài)分析網(wǎng)格和振 型云圖
1. 分析流程
(1)靜力學(xué)分析。
Step1創(chuàng)建分析系統(tǒng)
啟動(dòng)Workbench 分析程序,瀏覽打開分析起始文件Airfoil modeling wbpj。拖曳分析系統(tǒng)中[ Static
Structural]. [ Modal ]進(jìn)人項(xiàng)目流程圖(需要共享[ Gcometry ]、[ Engineering Data]、I Model ]單元格內(nèi)容).
男存工程文件名稱為Airfoil modeling Analysis, 如圖7-6所示。
圖7-6創(chuàng)建工程文件
Step2定義工程材料數(shù)據(jù)
雙擊[ Enginering Data(B2)] 單元格,選擇[ General Materials ]材料庫中的[ Aluminum AlloyI.單擊
“+”進(jìn)行添加。
Step3定義幾何零件行為特性
雙擊項(xiàng)目單元格[ Model(B4)],進(jìn)人Mechanical靜力學(xué)分析環(huán)境。
展開 無網(wǎng)格劃分新技術(shù)midas MeshFree - 預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析案例
簡便 高效
今天繼續(xù)為大家推出的是預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析模塊,針對(duì)下面的模型,利用MeshFree進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。
分析模型
模型中左側(cè)大圓孔(共4個(gè)面),加載力載荷,形式為總和,方向?yàn)椋篨方向250N,Y方向-250N。
右側(cè)的四個(gè)小圓孔(共16個(gè)面),設(shè)置固定約束。
MeshFree的分析流程
①新建項(xiàng)目,并選擇分析類型
選擇預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析
②導(dǎo)入CAD
③選擇材料模型
材料模型選擇默認(rèn)的Alloy Steel。
④施加邊界條件和預(yù)應(yīng)力載荷
⑤求解后查看結(jié)果
MeshFree靜力學(xué)分析結(jié)果—變形
MeshFree靜力學(xué)分析結(jié)果—應(yīng)力
MeshFree預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析結(jié)果—模態(tài)表格
隨后,利用ANSYS對(duì)該模型進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析,得到了對(duì)應(yīng)的結(jié)果,并進(jìn)行對(duì)比。
展開 ANSYS 高速旋轉(zhuǎn)輪盤考慮離心載荷引起的預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析
本問題是對(duì)某高速旋轉(zhuǎn)的輪盤進(jìn)行考慮離心載荷引起的預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析。該輪盤安裝在某轉(zhuǎn)軸上以12000轉(zhuǎn)/分的速度高速旋轉(zhuǎn)。其材料為鋼,相關(guān)參數(shù)為:楊氏模量EX=2.1E5Mpa,泊松比為PRXY=0.3,密度DENS=7.8E-9Tn/mm^3。
APDL命令:
ANSYS 高速旋轉(zhuǎn)輪盤考慮離心載荷引起的預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析.txt
分析結(jié)果如圖所示:
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