abaqus模態(tài)綜合的案例
ANSYS模態(tài)綜合法技術(shù)
求解方法采用固定界面模態(tài)綜合法。
四. 結(jié)論
本文介紹了ANSYS模態(tài)綜合法的理論和基本過程。然后對實體平面結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)都采用總體有限元方法和模態(tài)綜合法分別進(jìn)行計算。可以看出采用模態(tài)綜合法來計算結(jié)構(gòu)的模態(tài)可以達(dá)到較高的計算精度。相對于總體有限元分析，計算大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)，模態(tài)綜合法具有很多優(yōu)點：
1) 基于子結(jié)構(gòu)技術(shù)，可以計算超大模型，計算精度高；
2) 可以節(jié)省大量的計算時間和計算機(jī)資源，提高效率；
3) 可以靈活修改大系統(tǒng)的子系統(tǒng)設(shè)計。修改了子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)后，只需要計算修改的子系統(tǒng)，然后重新集合各個子系統(tǒng)。而無需對整體結(jié)構(gòu)重新全部計算，減少計算時間。
因此，對于復(fù)雜大型結(jié)構(gòu)，如飛機(jī)、車輛、船舶、高層建筑等結(jié)構(gòu)，采用ANSYS模態(tài)綜合法來對結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，可以在精度和計算速度上得到較好的解決方案。
展開 ANSYS Mechanical 2022 R1 新功能 | 模態(tài)綜合法(CMS)
通過兩個不同的音叉本體及相同的音叉把手子結(jié)構(gòu)，講述了如何在Ansys Workbench中快速完成基于模態(tài)綜合法的動力學(xué)分析。2022 R1中的這個新功能比起傳統(tǒng)在經(jīng)典界面下的操作，要方便很多，這為大規(guī)模動力學(xué)計算提供了更加便利快速的方法。
傳統(tǒng)有限元方法求解結(jié)構(gòu)動力問題，面對復(fù)雜大型結(jié)構(gòu)進(jìn)行求解時，通常存在下列問題：網(wǎng)格數(shù)量大、計算時間長、高度依賴計算機(jī)資源。例如飛機(jī)、車輛、船舶、高層建筑、工程機(jī)械等結(jié)構(gòu)通常模型規(guī)模宏大，為了獲取較準(zhǔn)確模態(tài)參數(shù)，往往要求結(jié)構(gòu)劃分較多單元，直接求解耗費大量資源，效率低下。
模態(tài)綜合法（Component Mode Synthesis）就是在這樣的背景下發(fā)展起來的一種縮減自由度方法。通過將復(fù)雜模型分解成若干個較簡單的子結(jié)構(gòu)，對每個子結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行模態(tài)分析，然后通過一定的模型組裝規(guī)則進(jìn)行模態(tài)綜合。所謂綜合指的是將彼此分開獨立的結(jié)構(gòu)組合成一個整體，綜合過程中需要滿足各個子結(jié)構(gòu)間的兼容性和平衡約束條件。
Ansys中采用三步法處理模態(tài)綜合問題：1、超單元的生成(Generation pass)；2、超單元的使用(Use pass)；3、超單元的擴(kuò)展(Expansion pass)。
以往在Ansys經(jīng)典界面下，完成CMS三步法有著嚴(yán)格的操作步驟，其過程極其繁瑣。如今在Ansys Workbench 2022 R1中新增了Substructure Generation功能，我們可以通過Workbench便捷性的操作，快速完成基于模態(tài)綜合法的動力學(xué)分析。接下來我們以音叉結(jié)構(gòu)自由模態(tài)分析為例，具體講述如何通過Workbench平臺建立模態(tài)綜合完成模態(tài)分析。
音叉結(jié)構(gòu)分為兩部分，上部Y型結(jié)構(gòu)為音叉本體，下部結(jié)構(gòu)為把手（見圖1）。
展開 ANSYS通過模態(tài)綜合法建立懸臂梁 ￥80
通過對懸臂梁進(jìn)行模態(tài)分析及提取剛度矩陣及質(zhì)量矩陣完整程序。
finish
/clear
/config,nres,20000
/prep7
ee=6.96e10
b=0.5
h=0.05
lcd=5
aa=b*h
iz=b*h*h*h/12
iy=h*b*b*b/12
et,1,beam4
r,1,aa,iz,iy,h,b
mp,ex,1,6.96e10
mp,dens,1,2730
mp,prxy,1,0.33
mp,alpx,1,1e-5
k,1
k,2,5
l,1,2
lesize,all,,,20
numoff,node,1
lmesh,all
!!!節(jié)點重新編號
n,22,5,0,0
nummrg,node,,,,high
finish
alls
/solu
dk,1,all
!模態(tài)分析
/SOL
ANTYPE,2
MODOPT,LANB,10
EQSLV,SPAR
MODOPT,LANB,20,0,99999999, ,OFF
SOLVE
finish
/post1
set,list
finish
!!!!創(chuàng)建子結(jié)構(gòu)part1
/filnam,part1
/solu
antype,substr !分析類型 子結(jié)構(gòu)
seopt,part1,2 !子結(jié)構(gòu)一
!創(chuàng)建part1
nsel,s,node,,1,8
esln,r,1,all
cm,part1,elem
!創(chuàng)建interface
nsel,r,node,,8
cm,interface,node
展開 【ABAQUS模態(tài)動力學(xué)】Composite&abaqus 預(yù)應(yīng)力模態(tài)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(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)動力學(xué)》
振動理論及工程應(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)動力學(xué)方程。
展開 
Hypermesh與ABAQUS聯(lián)合的模態(tài)分析 附HyperMesh模態(tài)分析步驟下載
圖6 約束施加
7、載荷條件
模態(tài)為系統(tǒng)固有振動屬性，無法在對應(yīng)分析步中設(shè)定載荷，如需考結(jié)構(gòu)在某載荷作用下的振動屬性，可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。
最后單擊Load Steps下的Step1，將Output Blocks與Load Collectors與其對應(yīng)，如圖8所示。
圖8 分析步設(shè)定修改
通過File->Export->Solver Deck進(jìn)行模型導(dǎo)出。
ABAQUS部分
1、文件導(dǎo)入
進(jìn)入ABAQUS中，通過File->import->Model進(jìn)行inp文件導(dǎo)入。
2、檢查設(shè)定
通過各個模塊檢查設(shè)定，無誤，并創(chuàng)建作業(yè)提交求解。
3、后處理
得到的一階及二階模態(tài)振型如下。
圖9 一階模態(tài)振型
圖10 二階模態(tài)振型
下載地址：HyperMesh模態(tài)分析步驟
展開 案例13 基于模態(tài)的振動響應(yīng)（Abaqus計算模態(tài)）
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(tài)的振動響應(yīng)，但是有網(wǎng)友是采用Abaqus計算模態(tài)，然后用VL來計算后續(xù)的振動響應(yīng)以及聲學(xué)響應(yīng)，然后就詢問如何導(dǎo)入Abaqus的模態(tài)分析結(jié)果，因此，做了一個導(dǎo)入Abaqus的模態(tài)結(jié)果，然后進(jìn)行振動響應(yīng)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(xué)視頻教程 第二課 基于模態(tài)的振動響應(yīng)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(xué)習(xí)LMS Virtual.Lab過程中的幫助！
本例視頻及Abaqus模態(tài)計算結(jié)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 考慮壩體-庫水相互作用的重力壩模態(tài)分析--對比分析ANSYS和ABAQUS重力壩流固耦合模態(tài)結(jié)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(tài)分析結(jié)果
（2）壩體-庫水流固耦合模型，模態(tài)分析結(jié)果對比
ANSYS與ABAQUS計算前12階模態(tài)對比分析結(jié)果
階數(shù)
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 《基于 ABAQUS 的桁架機(jī)器人模態(tài)分析》
摘 要：為了確保桁架機(jī)器人在設(shè)計階段滿足模態(tài)性能要求，在設(shè)計前期需要對桁架機(jī)器人進(jìn)行模態(tài)分析研究。本文首先根據(jù)物流工廠中的實際需求，確定桁架機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)，并建立三維模型；然后基于 ABAQUS 有限元仿真平臺提取桁架機(jī)器人的前十階固有頻率以及振型；最后通過模態(tài)試驗方法對桁架機(jī)器人的實體縮小模型進(jìn)行分析。結(jié)果表明：模態(tài)試驗結(jié)果中存在四種振型與 ABAQUS 分析結(jié)果中的四種振型吻合程度較高，驗證了仿真實驗的可靠性。所做分析為避免發(fā)生共振及后續(xù)改進(jìn)等研究提供理論支持。
關(guān)鍵詞：桁架機(jī)器人；ABAQUS；模態(tài)仿真；模態(tài)試驗
0 引言
隨著“中國制造 2025”的不斷推廣，鼓勵制 造企業(yè)進(jìn)行物流智能化轉(zhuǎn)型，推動物流、智能倉儲 等物流新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用。在這個過程中，智 能物流工廠必須堅持以智能產(chǎn)品為主體，智能生產(chǎn) 為主線[1]。工業(yè)機(jī)器人是整個生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán) 節(jié)，能有效降低人工成本，提高生產(chǎn)效率。桁架機(jī) 器人也叫直角坐標(biāo)機(jī)器人，是工業(yè)機(jī)器人的一種。由于桁架機(jī)器人有著可承受重質(zhì)量運輸、剛度大、 強度高、安全系數(shù)高等特點，使得它在物流工廠應(yīng) 用中的優(yōu)勢更加明顯。當(dāng)前，桁架機(jī)器人在智能制 造中有著舉足輕重的地位，它不僅大大降低了企業(yè) 總成本中的勞動力投入成本，而且顯著提高了制造 業(yè)中的生產(chǎn)效率。桁架機(jī)器人主要以直線運動為 主，由 X，Y 及 Z 方向分別提供 3 個獨立的自由度， 完成工作空間點的定位工作。桁架機(jī)器人作為智能 物流工廠輸送線中的重要組成部分，對整個系統(tǒng)起 著至關(guān)重要的作用，必須保證桁架機(jī)器人正常工作 情況下的運動精度及可靠性。因此，對桁架機(jī)器人 進(jìn)行模態(tài)分析的研究具有重要的意義。
國內(nèi)外學(xué)者對結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析進(jìn)行了大量研 究。
展開 ABAQUS的直齒圓柱齒輪模態(tài)有限元分析 附ABAQUS有限元分析常見問題解答下載
本文運用SolidWorks 三維建模軟件建立齒輪建模，并運用ABAQUS和振動分析理論對模型進(jìn)行模態(tài)分析，用Lanczos算法提取固有頻率，得到齒輪的模態(tài)和振型，為優(yōu)化齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供支持。
本文以ABAQUS有限元分析軟件為平臺, 對齒輪進(jìn)行模態(tài)分析, 提取了前6階固有頻率與振型, 通過不同材料和腹板倒角的齒輪選擇，對固有頻率與振型變化趨勢的分析, 為齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化及提供了設(shè)計依據(jù), 同時為進(jìn)一步的動力學(xué)分析奠定了基礎(chǔ)。
模態(tài)分析的基本理論
1
1.基本理論
模態(tài)是機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有振動特性, 指結(jié)構(gòu)在各頻率下的動態(tài)響應(yīng), 一個系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)是其若干階模態(tài)振型的綜合。
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
abaqus在求解模態(tài)時對接觸區(qū)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(guān)系，即引入無窮大的剛度，所以用接觸設(shè)定進(jìn)行模態(tài)求解時模態(tài)頻率會偏小，更符合實際。
2. 下圖紅色部分是預(yù)緊力狀態(tài)下的接觸區(qū)域，而不加載預(yù)緊力時接觸區(qū)域更大，所以兩種狀態(tài)下模態(tài)頻率差異較大。
3. 不同大小的預(yù)緊力狀態(tài)下由于接觸區(qū)域基本保持不變，所以對模態(tài)頻率影響不大。
4. 在tie的建模方式下，不管是否加載預(yù)緊力，接觸面積不會發(fā)生改變，所以對模態(tài)頻率影響不大。
總結(jié)
1. 用abaqus求解模態(tài)時對接觸區(qū)域的處理可以直接定義接觸求解，相比tie來求解結(jié)果更合理。
2. 預(yù)緊力狀態(tài)下會改變接觸狀態(tài)，從而對模態(tài)頻率產(chǎn)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(yù)應(yīng)力模態(tài)結(jié)果還是比較準(zhǔn)確的。
下載地址：Abaqus 分析用戶手冊材料卷
展開 Abaqus中殘余模態(tài)的計算 ￥200
給出了Abaqus中殘余模態(tài)的計算的操作方法。
abaqus屈曲模態(tài)分析教程詳解 ￥10
abaqus屈曲模態(tài)分析教程詳解
視頻下方附帶工程文件inp，大家可以自行下載學(xué)習(xí)參考
關(guān)于ABAQUS復(fù)模態(tài)介紹
在多自由度響應(yīng)的問題中，認(rèn)為質(zhì)量矩陣和剛度矩陣都是正定對稱的；而且認(rèn)為系統(tǒng)阻尼是比例阻尼，是一種可解耦阻尼；同時結(jié)構(gòu)固有模態(tài)（振型）相對于質(zhì)量矩陣、剛度矩陣和阻尼矩陣都具有正交性。因此可用模態(tài)坐標(biāo)使方程簡化，這種理論稱為實模態(tài)理論。但是如果剛度矩陣和阻尼矩陣是非對稱的，則不能用常規(guī)方法將方程解耦，這時必須用復(fù)模態(tài)解耦，稱這種方法為復(fù)模態(tài)理論(complex modal theory)。
復(fù)特征值理論使用投影法(projection method)來提取系統(tǒng)的復(fù)特征值(complex eigenvalues)。有限元模型的特征值問題可以用以下公式來表達(dá)：
其中MMN ：質(zhì)量矩陣，通常是對稱的和半正定的；
CMN：阻尼矩陣；
KMN：剛度矩陣，可以包括預(yù)載荷和阻尼的影響，因此有可能是非對稱的；
μ：復(fù)特征值；
φN：復(fù)特征向量，即振動模態(tài)；上標(biāo)M和N代表自由度。
在ABAQUS/Standard中，復(fù)特征值的提取過程使用子空間投影法，而且在復(fù)特征值提取過程之前，一般先進(jìn)行具有對稱剛度矩陣的無阻尼系統(tǒng)的特征值和特征模態(tài)的計算。全部的子空間都被缺省地作為基本矢量，ABAQUS/Standard在考慮用戶對子空間的各種規(guī)定之后，通常計算出投影空間內(nèi)所有的有效復(fù)模態(tài)。用戶指定的需要求解的特征模態(tài)數(shù)不能超過投影子空間的維數(shù)。在復(fù)特征值提取過程中，為了能夠計入剛度矩陣或阻尼矩陣非對稱的影響，程序能夠自動使用非對稱矩陣求解和存儲方法。如果用戶強行指定了對稱矩陣的求解技術(shù)和存儲方法，矩陣非對稱性的影響將被忽略。
關(guān)鍵字如下：
*COMPLEX FREQUENCY
關(guān)于ABAQUS復(fù)模態(tài)介紹.pdf
展開 abaqus生成模態(tài)中性（mnf）文件
在adams中用到柔性體，所以研究了下用ABAQUS生成mnf文件
附件是word文件和inp文件
tong.rar
abaqus轉(zhuǎn)換mnf文件.part1.rar
abaqus轉(zhuǎn)換mnf文件.part2.rar
1.打開abaqus，file--set work directory
2.model-Edit attributes
3.do not 那兒打鉤，不輸出部件和裝配信息
4.創(chuàng)建一個part，外徑0.02，內(nèi)徑0.01，長0.05
5.創(chuàng)建材料并賦予part-1
6.裝配
7.創(chuàng)建模態(tài)分析步
abaqus模態(tài)分析-使用hypermesh
公式中包含質(zhì)量矩陣，如下：
2.分析步
frequency
勾選 perturbation
求解算法選擇 lanczos
定義輸出模態(tài)階數(shù)
輸出：
默認(rèn)即可
3.邊界條件
無、
二，查看結(jié)果
模態(tài)分析通常用來獲得線性結(jié)構(gòu)的一些振動特征：
固有頻率
模態(tài)振型
振型的參與系數(shù)
有效質(zhì)量
模態(tài)分析是所有結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析的基礎(chǔ)，使結(jié)構(gòu)避免發(fā)生共振。
dat文件查看固有頻率：
自由模態(tài)計算得到的前6階結(jié)果都是0，因為結(jié)構(gòu)全部釋放邊界其在這幾個自由度上面屬于整體的剛性運動，所以結(jié)果與實驗對標(biāo)需要拋去前6階為0的模態(tài)，從第7階開始。
展開 