abaqus剛體模態的案例
試驗設置與剛體模態對感興趣的高階彈性模態的影響
需要注意的非常重要的一點就是該結構剛體模態頻率遠遠低于第一階彈性模態頻率（從測量數據當中很難看到，但剛體模態的頻率接近于1Hz。），這意味著結構的第一階彈性模態頻率高于剛體模態頻率的10倍，但要注意的是第一階彈性模態很顯然被支撐條件影響了。
人們總說只要系統的彈性模態頻率大于剛體模態頻率的10倍就可以認為他們之間不會互相有影響，但事實是這取決于你的評判標準。在這個例子中，如果你認為5%的差異是可以接受的，那我們當然可以認為在這樣的條件下剛體模態不會對彈性模態造成影響，而本例中彈性模態與剛體模態的頻率比接近了40:1。但是你還需要確認一下別人是否認同的你的試驗結果，這取決于結果到底有多精確；對于不同的試驗對象、不同的行業、不同的試驗條件都會有相應的變化。
在這個的復合材料板的例子中，我們做了許多次測試，并且對結果進行了仔細的對比；不僅僅對于頻率，也對結構的振型進行了對比，從數據中觀察出了一些變化。對此，你需要檢查一下頻率和模態振型。
我們需要仔細判別這些數據，來確認結構的模態頻率與振型在不同的試驗條件下產生的變化；可能模態振型是我們所感興趣的參數，其差異并不明顯，或者模態頻率是對設計至關重要的參數，這取決于具體的應用情況。
因此我們應該怎么做呢？好吧，如果我們有一個有限元模型，那我們可以很簡單地分析出來邊界條件對模態振型與頻率的影響。我們可以通過相關性分析工具輕易地判別出振型與頻率在不同邊界條件下的變化，這可以在運行實際測試之前完成，以確定是否有影響；如果有任何影響，那么就可以觀察到。用這種方法可以對模態特性上的預期變化進行一定的評估，通過分析來確定模態特征上的這些變化可能怎樣影響最終的系統響應。
展開 設計仿真 | 應用Adams/vibration模塊分析整車剛體模態
1）首先加載模態分析結果
圖6：加載模態分析結果
3.2 讀取模態分析結果
2）點擊table of eigencalues按鈕，查看模態信息。
圖7：查看模態信息
圖8：模態信息窗口
3.3 觀察模態振型
3）選擇第21階頻率動畫，觀察其運動特性，發現其振型是車身的俯仰振動，其值是由前后懸架剛度及簧載質量決定的。
圖9：查看21階振型動畫
在實際工程應用中，可以觀察、記錄及優化比如車身的俯仰、側傾，動力總成的垂直、扭轉等總成的在整車下的振動特性。
基于ADAMS的懸置系統整車剛體模態解耦分析方法
圖1 動力總成懸置系統6自由度adams模型
圖2 非簧載質量-車身-動力總成16自由度adams模型
3 六自由度和十六自由度模型剛體模態的計算分析
在2中模型基礎上，利用adams/vibration模塊分別對六自由度和十六自由度模型進行解耦分析，得到其固有頻率和能量分布情況如下表5和表6所示。
4、結果比較
把16自由度和6自由度計算得到的結果放入表7進行分析。
對比表7中兩種模型計算的動力總成固有頻率，可以看出，傳統的6自由度模型計算的動力總成固有頻率與16自由度模型計算得到的固有頻率在垂直方向上存在1.6 Hz的差異，其它5個方向固有頻率的計算結果基本一致。垂直方向固有頻率計算結果的差異，主要原因是由于6自由度懸置系統模型將車身視為無限大的剛體。
而對比兩種模型計算的解耦率，可以看出，如果六自由度模型時有某個方向的解耦率不高，則在16自由度時該方向就容易出現大的耦合，比如本例子中的YY方向在整車模型下就與Z方向出現很很大的耦合。
因此如果能收集到足夠的參數，進行16自由度的模態解耦分析還是很有必要的，為了讓更多的人學習如何進行整車的狀態下的16自由度模型建模，本人特地錄制了視頻教程，需要的可以在技術鄰網站購買。
課程名稱：基于ADAMS整車16自由度模型仿真
課程鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14882
展開 大擺錘動力學分析（剛體動力學，模態，屈曲，動畫）
利用Workbench14.0 中的動力學分析功能，完成游樂設施的動力學分析驗證。
特點：workbench在構造復雜模型方面的優勢，細節圓角和筋板的處理，我用了兩周時間完成，如果用經典界面去做，工作量難以想象。
望與同行交流。
大擺錘動力學分析報告.doc
ABAQUS中離散剛體與解析剛體對比
在前段時間用ABAQUS模擬沖擊中，看文獻中描述沖擊錘以及邊界支座多采用剛體模擬。上網搜索了一下，剛體模型一般用于接觸分析中，由于剛體運動是由一個積分點控制，相比變形體，計算成本會低一些。而ABAQUS中提供了2種剛體類型：離散剛體和解析剛體，二者有一些共同點也有不同點，下面將對比介紹一下。
相同點
1. 離散剛體與解析剛體都是通過一個參考點來控制剛體的運動，計算時只是在參考點上積分，而剛體的外形只是用于判斷接觸面。
2. 在Part或者Property模塊中，通過Tool---Reference Point來指定參考點；在Property模塊中，通過Special---Inertia來設置積分點上的質量或者轉動慣量；在Load中，邊界條件、荷載以及速度均施加在這個參考點上。
3. 二者均不需要賦予材料屬性和截面屬性。
不同點
1. 建模方面
二者可創建的形狀有一定差異。離散剛體可創建的形狀與變形體一樣，能夠創建復雜一些的形狀。二維離散剛體可創建wire和point，三維離散剛體可創建solid、shell、wire和point。
但需要注意，離散剛體中只有shell和wire類型才能設置為剛體單元類型，如果是solid類型，在Instance模塊將無法創建Instance，出現如下提示：
所以在創建solid的離散剛體后，需要通過在Part模塊中Shape---Shell---From Solid，將solid轉為shell類型。
而解析剛體中，二維模型只能使用wire，三維模型只能用殼體的拉伸和旋轉。
2.
展開 【ABAQUS模態動力學】Composite&abaqus 預應力模態分析&輸出單元剛度矩陣
參考
連接器振動脫落_abaqus重啟動分析_顯式隱式切換_插拔力預應力模態_TeeSim天深科技
Abaqus預應力模態分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載- 技術鄰
Natural frequency extraction - SIMULIA 用戶幫助 2020 User guide
《結構動力學》
振動理論及工程應用_天津大學_中國大學MOOC(慕課)
Eigenvalue extraction - SIMULIA 用戶幫助 2020 Theory
1. 什么是模態分析？
模態分析是指求解多自由度系統的模態振型及振動頻率的過程。模態分析可簡單地分為自由模態分析和約束模態分析。
自由模態分析：不加任何約束，進行求解（會出現前六階0模態）
約束模態分析：施加完整的約束，模型不會出現剛體模態 還可以分類為：
預應力模態（典型例子：吉他琴弦）
干模態分析(空氣中)
濕模態分析（流體耦合作用不可忽略）
2. 單自由度系統振幅和固有頻率的求解
模態分析的本質上是求解一定條件下的結構動力學方程。
展開 abaqus解決剛體運動方法
abaqus解決剛體運動方法
ABAQUS中剛體約束介紹
6
另外，在參考點定義中，如果勾選Adjust point to center of mass at start of analysis時，ABAQUS可自動將參考點定位到剛體約束中的計算質心位置處。
7
最后，如果進行完全耦合的熱應力分析中需要定義剛體約束時，可通過勾選Constrain selected regions to be isothermal實現等溫的剛體約束。
以上就是ABAQUS中定義剛體約束的方式，下一期將會匯總剛體部件和剛體約束的區別和聯系。另外，今天在文末列出了近期由ABAQUS模擬沖擊延伸而寫的文章，歡迎大家點擊閱讀。
本文來自ABAQUS微信公眾號
展開 Abaqus彈芯侵徹仿真（彈芯剛體）
本貼使用Abaqus2020版本，仿真剛體彈芯侵徹TC4鈦合金靶板。
幾何模型：
幾何模型使用SOLIDWORKS建模，結構示意圖見圖1所示。彈芯直徑Φ6mm，彈芯長度30.5mm，頭部為圓卵形。鈦合金靶板尺寸為200mm×200mm×10mm。
有限元模型：
有限元模型使用Abaqus建模，靶板四周采用完全固定約束。彈芯因彈頭結構不規則采用自由四面體網格，并設置為剛體。鈦合金靶板采用C3D8R六面體網格掃掠劃分。為了提高計算精度，對彈芯與靶板主要接觸部分采用六面體網格精細劃分處理，如圖2所示。
彈體與靶板之間采用*Surface-to-Surface contact（Explicit）侵徹接觸算法，通過定義彈體表面與靶板node接觸。*Interaction Properties選擇切向行為（摩擦選擇罰公式，摩擦系數為0.3）與法向行為（硬接觸）。
彈芯初始速度為770m/s，方向垂直靶板平面向下，通過創建約束控制。
材料模型
模型單位采用m-kg-s-Pa單位制。
靶板使用* JOHNSON_COOK材料本構模型其本構方程由兩部分組成，第一部分為應力：
式中：
A為屈服應力；B為應變硬化系數；n為應變硬化指數；c為應變率相關系數；m為溫度相關系數；ε ?^P為等效塑性應變；ε0為無量綱塑性比；T*為相對溫度，且
，式中T_melt，T_room 分別為材料的熔點和室溫。
第二部分是斷裂時的應變：
式中：σ^*=p/σ_eff， ，即壓力與VonMises等效應力的比值，D1-D5為失效系數。
展開 關于Abaqus中幾種剛體建模方式的討論
關于Abaqus中幾種剛體建模方式的差異，試了一下，一點拙見，敬請指導，模型比較簡單。
源文件.rar
關于Abaqus中若干剛體建模方式的討論.pdf
HyperMesh中進行Abaqus剛體屬性設置
在做仿真任務時，經常會遇到定義剛體的情況，本文針對在hypermesh、Abaqus求解器下的剛體設置進行說明，
首先創建模型，進行網格劃分，修改單元類型，四邊形網格單元類型修改為R3D4,三角形單元類型修改為R3D3;
更新單元類型后創建剛體屬性，屬性類型選擇RIGID_BODY
設置剛體參考點為模型上任意一點
選擇剛體的單元集合為零件comps
設置好如下所示：
復合材料失效脫粘分析鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14492
后處理教程鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14395
歡迎大家關注點贊
展開 
案例13 基于模態的振動響應（Abaqus計算模態）
之前在superxjw版主的第二課中介紹了如何利用VL計算基于模態的振動響應，但是有網友是采用Abaqus計算模態，然后用VL來計算后續的振動響應以及聲學響應，然后就詢問如何導入Abaqus的模態分析結果，因此，做了一個導入Abaqus的模態結果，然后進行振動響應計算的案例，給大家分享一下。
superxjw版主的視頻教程：
LMS Virtual.Lab 11聲學視頻教程 第二課 基于模態的振動響應計算
對于VL的接口方面：
VL11SL2和VL12都是支持到Abaqus 6.12
所以，喜歡追求新版本，使用Abaqus6.13的朋友們就得注意一下版本的問題了。
感謝阿偉在本人學習LMS Virtual.Lab過程中的幫助！
本例視頻及Abaqus模態計算結果文件下載地址：http://pan.baidu.com/share/link?shareid=4100661600&uk=1728334102
LMS Virtual.Lab Acoustics 交流群 238339600
展開 Hypermesh與ABAQUS聯合的模態分析 附HyperMesh模態分析步驟下載
圖6 約束施加
7、載荷條件
模態為系統固有振動屬性，無法在對應分析步中設定載荷，如需考結構在某載荷作用下的振動屬性，可進行預應力模態分析。
最后單擊Load Steps下的Step1，將Output Blocks與Load Collectors與其對應，如圖8所示。
圖8 分析步設定修改
通過File->Export->Solver Deck進行模型導出。
ABAQUS部分
1、文件導入
進入ABAQUS中，通過File->import->Model進行inp文件導入。
2、檢查設定
通過各個模塊檢查設定，無誤，并創建作業提交求解。
3、后處理
得到的一階及二階模態振型如下。
圖9 一階模態振型
圖10 二階模態振型
下載地址：HyperMesh模態分析步驟
展開 考慮壩體-庫水相互作用的重力壩模態分析--對比分析ANSYS和ABAQUS重力壩流固耦合模態結果
ANSYS壩體-庫水有限元模型
ABAQUS壩體-庫水幾何模型及約束條件
（1）首先對比分析，ANSYS與ABAQUS混凝土重力壩空庫模態分析結果
（2）壩體-庫水流固耦合模型，模態分析結果對比
ANSYS與ABAQUS計算前12階模態對比分析結果
階數
ABA滿庫自振頻率/Hz
ANS滿庫自振頻率/Hz
ANSYS-ABAQUS誤差百分比
1
5.5487
5.5717
0.004145115
2
6.7567
6.7702
0.001998017
3
9.5858
9.6043
0.001929938
4
13.922
14.013
0.006536417
5
16.358
16.42
0.003790194
6
17.76
17.786
0.001463964
7
19.648
19.741
0.004733306
8
展開 Abaqus預應力模態分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載
abaqus在求解模態時對接觸區域的處理并不是直接作tie連接處理，而是會在兩個接觸面之間引入接觸剛度，而tie連接對兩個接觸面是綁定關系，即引入無窮大的剛度，所以用接觸設定進行模態求解時模態頻率會偏小，更符合實際。
2. 下圖紅色部分是預緊力狀態下的接觸區域，而不加載預緊力時接觸區域更大，所以兩種狀態下模態頻率差異較大。
3. 不同大小的預緊力狀態下由于接觸區域基本保持不變，所以對模態頻率影響不大。
4. 在tie的建模方式下，不管是否加載預緊力，接觸面積不會發生改變，所以對模態頻率影響不大。
總結
1. 用abaqus求解模態時對接觸區域的處理可以直接定義接觸求解，相比tie來求解結果更合理。
2. 預緊力狀態下會改變接觸狀態，從而對模態頻率產生影響。
3. 對于實際情況，如果接觸面積在振動過程中變化很小，基本保證靜力分析時的接觸面大小，不是大面積的開合，這種帶接觸的預應力模態結果還是比較準確的。
下載地址：Abaqus 分析用戶手冊材料卷
展開 