abaqus阻尼模態(tài)設置
關注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-02-27
abaqus阻尼模態(tài)設置的實例教程
在 Abaqus/Explicit 分析中，為了避免數(shù)值振蕩，一般都需要定義模型的阻尼，
定義方法主要包括以下幾種：
1）體積粘性（bulk viscosity）
體積粘性用于引入由于體積應變引起的阻尼，在研究高速動力分析的高階性能時，體積粘性是尤其必要的。體積粘性只是作為一個數(shù)值效應被引入，因此，材料點上的應力并不考慮體積粘性壓力的影響。
Abaqus/Explicit 有兩種體積粘性參數(shù)：線性體積粘性和二次體積粘性，可以在 Step 功能模塊中進行設置（如圖1所示）。
一般情況下，采用 Abaqus 的默認設置即可。
圖1 設置體積粘性參數(shù)
2）材料阻尼
常用的材料阻尼是瑞利（Rayleigh）阻尼，在Property模塊的Mechanical菜單下定義（如圖2所示），它包含兩個阻尼參數(shù)：
質量比例阻尼是關于質量矩陣的比例系數(shù)，主要用于消除低階振蕩；剛度比例阻尼是關于剛度矩陣的比例系數(shù)，主要用于消除高階振蕩。
圖2 設置材料阻尼
關于材料阻尼的詳細介紹，請參見 Abaqus 幫助文檔《Abaqus Analysis User’s Manual》第20.1.1節(jié)“Material damping”和《Abaqus Keywords User’s Manual》中的關鍵詞
* DAMPING。
3）阻尼器（dashpot）單元
在 Property 功能模塊和 Interaction 功能模塊的Special菜單中都可以定義阻尼器單元（如圖3所示），其優(yōu)點是可以僅在必要的節(jié)點上定義阻尼，其阻尼力與單元的兩個節(jié)點相對速度成正比。阻尼器單元必須與其他單元（如彈簧單元或桁架單元）同時使用，一般不會引起穩(wěn)定極限值的顯著變化
。
展開 阻尼定義 能量耗散，振幅逐漸減小直至停止振動，這種能量耗散被稱為阻尼（damping）。能量耗散來源于幾個因素，其中包括結構連接處的摩擦和局部材料的遲滯效應。阻尼對于表征結構吸收能量是一個很方便的方法，它包含了重要的能量吸收過程，而不需要模擬耗能的具體機制。 阻尼的分類：與速度成正比的阻尼稱之為粘性阻尼（viscous damping）。有時粘性阻尼不能滿足工程需求，因此，還與摩擦力相關的庫倫阻尼，結構阻尼，流體阻尼等。 粘性阻尼表達式：F_wypw3e9=c \dot x，c為阻尼，F(xiàn)d為力，\dot x為速度。 3. Abaqus阻尼設置方式 abaqus的阻尼分為兩類，與速度成比例的粘性阻尼；和與位移成比例的結構阻尼（在頻域分析中采用） abaqus引入阻尼的3中途徑： 材料和單元的阻尼 整體阻尼，包括粘性阻尼，瑞利阻尼，結構阻尼 模態(tài)阻尼，只能用于模態(tài)分析 在ABAQUS中阻尼可以應用在下面的動力學分析中： 非線性問題直接積分求解（顯式分析或者隱式分析） 直接法或子空間法穩(wěn)態(tài)動力學分析 模態(tài)動力學分析（線性） 4. Abaqus阻尼設置 - 具體操作 針對模態(tài)動力學分析，在ABAQUS/Standard中可定義幾種不同類型的阻尼：直接模態(tài)阻尼（DirectModal Damping），瑞利阻尼（RayleighDamping），復合模態(tài)阻尼（Composite Modal Damping）和結構阻尼（StructureDamping）。 ABAQUS動力學分析中用*Modal Damping選項來定義阻尼。 以下內容是以在step分析步內定義阻尼的舉例，每階模態(tài)可以定義不同量值的阻尼，但其實也可以在Material分析步設置阻尼。 4.1 直接模態(tài)阻尼： 采用直接模態(tài)阻尼可以定義對應于每階模態(tài)的阻尼比。其典型的取值范圍是在臨界阻尼的1%~10%之間。
展開 ▲圖-1模型與邊界條件
▲圖2 分析步與阻尼的設置
▲圖3 基礎運動的施加
穩(wěn)態(tài)分析的分析步與阻尼設置如圖2所示。支座端的激勵設置如圖3所示，施加500hz以內幅值為1的諧振。通過這一計算過程，提取觀察點的頻響應曲線如圖4所示，分別對應阻尼比為0.001以及0.005。
由于我們在阻尼的設置環(huán)節(jié)，將所有模態(tài)/頻率的阻尼都設置為固定值，因子在每個頻率上振動響應都顯著降低，這是個過于理想化的情況。
▲ 圖4 頻響曲線
5.關于減振產品（結構）開發(fā)與優(yōu)化問題的提法：
由于我們在阻尼的設置環(huán)節(jié)，將所有模態(tài)/頻率的阻尼都設置為固定值，因子在每個頻率上振動響應都顯著降低，這是個過于理想化的情況。
對于本文研究的復合梁構件，實際情況是有的模態(tài)/頻率對應的阻尼高，有的模態(tài)/頻率對應的阻尼低。因此構件阻尼的頻率相關性一方面是材料本身的溫頻相關性導致，另一方面是材料支制作的構件不同模態(tài)/頻率情況下的不同部位的材料應力應變不均勻導致。因而就有了一個優(yōu)化的問題：怎樣的材料參數(shù)（粘彈性材料本身的損耗因子等）與幾何參數(shù)（復合梁的構造以及各種材料的厚度寬度等）組合可以實現(xiàn)指定頻率范圍（一般不同的實際問題對應的振動主要頻帶有所差異）內的振動降低，并且具有合適的帶寬以具有適當?shù)聂敯粜浴?如果分析的對象是安裝有減震器的結構，那么就是個方案優(yōu)化問題，其問題的提法是：怎樣的減震器材料參數(shù)（粘彈性材料本身的損耗因子等）與構造幾何參數(shù)（外觀組成，以及各種材料的厚度寬度等）以及布置方案組合下實現(xiàn)指定頻率范圍（一般不同的實際問題對應的振動主要頻帶有所差異）內的振動降低，并且具有合適的帶寬以具有適當?shù)聂敯粜浴?/span>
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在 Abaqus/Explicit 分析中，為了避免數(shù)值振蕩，一般都需要定義模型的阻尼，
定義方法主要包括以下幾種：
1）體積粘性（bulk viscosity）
體積粘性用于引入由于體積應變引起的阻尼，在研究高速動力分析的高階性能時，體積粘性是尤其必要的。體積粘性只是作為一個數(shù)值效應被引入，因此，材料點上的應力并不考慮體積粘性壓力的影響。
Abaqus/Explicit
1. 阻尼定義 能量耗散，振幅逐漸減小直至停止振動，這種能量耗散被稱為阻尼（damping）。能量耗散來源于幾個因素，其中包括結構連接處的摩擦和局部材料的遲滯效應。阻尼對于表征結構吸收能量是一個很方便的方法，它包含了重要的能量吸收過程，而不需要模擬耗能的具體機制。 阻尼的分類：與速度成正比的阻尼稱之為粘性阻尼（viscous damping）。有時粘性阻尼不能滿足工程需求，因此，還與摩擦力相關的庫倫阻尼
1. 內容概況
對減振產品與方案的評價主要包括對于特定頻帶范圍內的振動有多少減弱作用。而頻響應曲線——激勵頻率與響應（位移、加速度等）的關系曲線就是一個直觀效果展示方式，即可以評價特定頻率下減振措施的減振效果，也可以觀察到具有減振效果的頻帶有多寬（這對于實際問題的魯棒性非常重要，因為材料與激勵并不會像分析計算模型一樣那么理想）。為了獲得如圖0所示的頻響曲線，可以進行穩(wěn)態(tài)分析。為了在最終的頻響曲線中考慮到材料或者減
