abaqus聲學有限元的案例
有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列42： 聲學分析(1)-有限元
現階段我們只討論聲學物理場，由于聲學涉及的問題較多，我們僅限于和實際工作中用到的和結構強相關的部分內容，水平有限，同時對聲學理論等理解的也不夠透徹，可能有很多問題，大家有疑問也歡迎多討論。我們分幾篇文章來說明，本篇是聲學分析（1）-有限元，講述聲學的一些基本分析算法，并著重介紹聲學有限元的計算方法和融入到結構流程的關鍵問題，在iSolver中根據這些算法實現了聲模態和穩態等聲學有限元分析流程，可發現iSolver的計算結果和Abaqus沒有誤差，以此驗證公式的正確性。
1.1 聲學基本分析算法
每種學科的數值計算都有很多種，聲學也不例外，在Virtual.Lab、VA One、Actran等聲學商業CAE軟件中，聲學有限元、邊界元和統計能量法是主流。
1.1.1 聲學有限元
大家做過結構有限元中的振動波的問題就知道，想要模擬波的傳播，那么有限元的網格就需要滿足一定的要求，一般網格大小要<波長的1/20，也就是一個周期內有二十個點才能近似模擬出一條正弦曲線，下面圖就是20個點組成的sin曲線，要是點少了就很難看出是正弦曲線了。
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列44：聲學分析（3）-濕模態
iSolver包括完整的前后處理和有限元求解器，功能如下，有興趣可直接在下面網址下載：
百度網盤鏈接: https://pan.baidu.com/s/10d6jHdZ01SBY2JxiS6bffw 提取碼: 6fdf
2 聲學分析
Abaqus雖然是結構計算軟件，但如今隨著系統的復雜，結構與其它物理場的耦合也越來越頻繁，因此，Abaqus也將自己的計算能力往其它物理場擴展，其中，熱學、聲學、流體和電磁學等都是Abaqus多物理場的擴展的典型應用。熱學主要計算熱膨脹時結構應力的變化和熱傳導等現象，本身和結構關系密切，所以Nastran、Abaqus等結構軟件都會包括熱分析功能；流體由于達索已經收購了業界兩款最好的基于最近大熱的LBM粒子算法的商業軟件PowerFlow和Xflow，可能處于產品線的發展考慮，把基于有限元方法的Abaqus/CFD模塊直接停止開發了，但保留了Abaqus中的CEL模塊，專門處理流固耦合問題；而聲學模塊主要處理聲腔內的模態分析和聲傳播問題；電磁模塊至今不涉及，在此不討論了。這幾個多物理場的擴展每一項都需要單獨的其它物理場的專業知識和結構專業的融合，也許大家都和我們一樣只熟悉結構的算法，對陌生的其它專業總覺得非常難，但其實靜下心來系統學習一下，其它專業的內容并不是想象的那么困難，結構有限元學好了，其它專業都是一通百通的。譬如下面的聲學有限元理論公式我們就可以完全按照結構有限元的流程推導。
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列43：聲學分析(2)-邊界元
通用結構有限元CAE軟件iSolver操作視頻：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12884
==第43篇：聲學分析==
Abaqus雖然是結構計算軟件，但如今隨著系統的復雜，結構與其它物理場的耦合也越來越頻繁，因此，Abaqus也將自己的計算能力往其它物理場擴展，其中，熱學、聲學、流體和電磁學等都是Abaqus多物理場的擴展的典型應用。熱學主要計算熱膨脹時結構應力的變化和熱傳導等現象，本身和結構關系密切，所以Nastran、Abaqus等結構軟件都會包括熱分析功能；流體由于達索已經收購了業界兩款最好的基于最近大熱的LBM粒子算法的商業軟件PowerFlow和Xflow，可能處于產品線的發展考慮，把基于有限元方法的Abaqus/CFD模塊直接停止開發了，但保留了Abaqus中的CEL模塊，專門處理流固耦合問題；而聲學模塊主要處理聲腔內的模態分析和聲傳播問題；電磁模塊至今不涉及，在此不討論了。這幾個多物理場的擴展每一項都需要單獨的其它物理場的專業知識和結構專業的融合，也許大家都和我們一樣只熟悉結構的算法，對陌生的其它專業總覺得非常難，但其實靜下心來系統學習一下，其它專業的內容并不是想象的那么困難，結構有限元學好了，其它專業都是一通百通的。譬如下面的聲學有限元理論公式我們就可以完全按照結構有限元的流程推導。
展開 LMS Virtual.Lab聲學邊界元(BEM)與聲學有限元(FEM-AML)計算結果對比
論壇里的number5wei最近做了個對比計算，就是使用一個簡單的模型，進行基于結構模態的聲振耦合計算，分別使用聲學邊界元方法（BEM）與聲學有限元方法（FEM-AML）計算，然后查看兩種方法計算得到的板塊振動位移幅值與場點聲壓級有何不同。針對number5wei的問題，我給大家做了一個對比算例，可以看出兩種方法計算出的結果是高度一致的！有興趣的朋友可以下載看一下，也對各種方法的靈活使用有幫助。另外，我個人感覺LMS Virtual.Lab有一個最大的好處，就是使用結構樹，大家完全可以根據結構樹，重現操作步驟。
計算模型示意圖：
2000Hz時結構振動位移幅值云圖對比：
2000Hz時場點聲壓級對比：
文檔下載地址：http://pan.baidu.com/share/link?shareid=437916&uk=1560578551
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【資料】基于聲學有限元FEM Acoustics的聲學散射分析方法
基于聲學有限元FEM Acoustics的聲學散射分析方法
- 聲學有限元計算快，支持直接聲振耦合，所以可計算更高頻率和精確考慮局部阻尼效應等
- 但LMS Virtual.Lab聲學有限元不支持直接散射場計算，那在FEM模塊如何獲得純散射聲場（Scattering Field Only）？
來自西門子工業軟件（北京）有限公司 詹福良博士的資料。
PDF文檔下載：
基于聲學有限元FEM Acoustics的聲學散射.pdf
有限元聲學網格建立
有限元聲學網格建立
文章轉載自微信公眾號：有限元聯盟
消聲器網格劃分 聲學有限元仿真
通過LMS virtual.lab 進行傳遞損失計算
abaqus有限元分析過程 附ABAQUS有限元分析常見問題解答下載
一、有限單元法的基本原理
有限單元法（The Finite ElementMethod）簡稱有限元（FEM），它是利用電子計算機進行的一種數值分析方法。它在工程技術領域中的應用十分廣泛，幾乎所有的彈塑性結構靜力學和動力學問題都可用它求得滿意的數值結果。
有限元方法的基本思路是：化整為零，積零為整。即應用有限元法求解任意連續體時，應把連續的求解區域分割成有限個單元，并在每個單元上指定有限個結點，假設一個簡單的函數（稱插值函數）近似地表示其位移分布規律，再利用彈塑性理論中的變分原理或其他方法，建立單元結點的力和位移之間的力學特性關系，得到一組以結點位移為未知量的代數方程組，從而求解結點的位移分量. 進而利用插值函數確定單元集合體上的場函數。由位移求出應變, 由應變求出應力
二、ABAQUS有限元分析過程有限元分析過程可以分為以下幾個階段
1.建模階段:
建模階段是根據結構實際形狀和實際工況條件建立有限元分析的計算模型――有限元模型，從而為有限元數值計算提供必要的輸入數據。有限元建模的中心任務是結構離散，即劃分網格。但是還是要處理許多與之相關的工作：如結構形式處理、集合模型建立、單元特性定義、單元質量檢查、編號順序以及模型邊界條件的定義等。
2.計算階段:
計算階段的任務是完成有限元方法有關的數值計算。由于這一步運算量非常大，所以這部分工作由有限元分析軟件控制并在計算機上自動完成
3.后處理階段:
它的任務是對計算輸出的結果驚醒必要的處理，并按一定方式顯示或打印出來，以便對結構性能的好壞或設計的合理性進行評估，并作為相應的改進或優化，這是驚醒結構有限元分析的目的所在。
展開 Abaqus有限元分析不收斂該怎么辦？ 附ABAQUS非線性有限元分析實例下載
下載地址：ABAQUS非線性有限元分析實例
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Abaqus接觸非線性在有限元計算分析中的應用 附莊茁ABAQUS非線性有限元分析與實例下載
來源：有限元在線
ABAQUS的非線性主要在有三種：幾何非線性，材料非線性以及接觸非線性。接觸非線性在ABAQUS的有限元計算分析中應用非常廣泛，特別是動態顯式的求解，只要模型中包含兩個以上相互接觸的部件，就要用到接觸非線性。
ABAQUS接觸非線性的設置主要在Interation模塊中完成，設置接觸的屬性時，可以設置摩擦系數，阻尼系數，損壞，失效準則等非線性參數，如圖1所示。
如圖2所示，在接觸定義界面，可以選擇通用接觸、面-面接觸、自接觸等各種非線性接觸方式。
在接觸編輯界面，可以選擇機械約束方式為運動學接觸算法，或是懲罰接觸方式，還可選擇滑移方式為有限滑移或小滑移，如圖3所示。
這是對模型定義非線性接觸后得到的分析結果，以供參考。
下載地址：莊茁ABAQUS非線性有限元分析與實例
展開 ABAQUS的直齒圓柱齒輪模態有限元分析 附ABAQUS有限元分析常見問題解答下載
下載地址：ABAQUS有限元分析常見問題解答
有限元：關于abaqus分析不收斂的幾個解決方法 附ABAQUS有限元分析實例詳解下載
ABAQUS主要組成
ABAQUS分析基本流程
1、前處理：建模，劃分網格，設置邊界條件；
2、解算器：求解控制方程，輸出結果；
3、后處理：分析結果；
ABAQUS求解器
ABAQUS/Standard|ABAQUS/Explicit 為用戶提供兩種互補的分析工具。ABAQUS/Standard是一個通用分析模塊，它能求解廣泛領域的線性和非線性問題，包括靜力、動力、構件的熱和電響應。適合于模擬與振型的振動頻率相比研究響應周期較長的問題；用于具有適度非線性問題，其中非線性是平滑的。ABAQUS/Explicit 采用顯示動力學有限元格式，適用于模擬短暫、瞬時的動態事件，如：
模擬高速動力學問題，需要較少的時間增量；
適合求解沖擊，穿透等高度非線性動力響應問題；
對于包含不連續的非線性問題，一般效率高。
求解器的特點
可以分析復雜的固體力學結構力學系統，特別是能夠駕馭非常龐大復雜的問題和模擬高度非線性問題。Standard隱式算法（穩定，費用高）：當每一個求解增量步結束的時候，隱式的有限元要解一組方程組，占用資源多；增量步較大，有收斂問題。Explicit顯示方法（條件穩定，費用低）：并不需要求解方程組，通過動態方法推進增量計算；計算速度快，增量步小。
ABAQUS功能模塊
1、幾何建模Part；
2、劃分網格Mesh；
3、特性設置Property；
4、建立裝配體Assembly；
5、定義分析步Step；
6、相互作用Iteraction；
7、載荷邊界Load；
8、提交運算Job；
9、后處理Visualization
下載地址：ABAQUS有限元分析實例詳解
展開 ABAQUS案例：CFRP加固H型鋼梁有限元模擬 ￥19.89
1.部件創建
1.1.1選擇模塊，點擊（創建部件）按鈕，【Modeling Space】模型空間選擇【3D】,【Type】類型選擇【Deformable】可變形的，【Shape】選擇【Solid】，【Type】選擇【Extrusion】，大致尺寸【Approximate size】輸入2000.
1.1.2.點擊創建線，輸入如下坐標
1.1.3.點擊鼠標中鍵，輸入拉伸深度2000，得到工字鋼模型。
1.2.1點擊（創建部件）按鈕，【Modeling Space】模型空間選擇【3D】,【Type】類型選擇【Deformable】可變形的，【Shape】選擇【Shell】，【Type】選擇【Planar】，大致尺寸【Approximate size】輸入2000.
1.2.2點擊創建矩形，輸入如下坐標（0，0），（72，1000）。點擊鼠標中鍵，得到CFRP模型。
1.3點擊（創建部件）按鈕，名稱輸入【diankuai】
【Modeling Space】模型空間選擇【3D】,【Type】類型選擇【Deformable】可變形的，【Shape】選擇【Solid】，【Type】選擇【Extrusion】，大致尺寸【Approximate size】輸入2000.
點擊創建矩形，輸入如下坐標（0，0），（72，54）點擊鼠標中鍵，點擊鼠標中鍵，拉伸深度為30.
2.材料定義與指派
2選擇模塊，定義材料屬性
2.1.1點擊創建材料，輸入材料名稱Q235.點擊【Mechanical】，再點擊【Elasticity】→【Elastic】，定義彈性模量輸入2e5，泊松比輸入0.2。
2.1.2點擊【Mechanical】，再點擊【Plasticity】→【Plastic】，定義材料塑性參數。（
展開 Abaqus有限元仿真分析在各個領域的應用與功能詳解-有限元科技內參
Abaqus是一套功能強大的工程模擬有限元軟件，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復雜的非線性問題。作為通用的模擬工具，Abaqus除了能解決大量結構問題，還可以模擬其他工程領域的許多問題，例如熱傳導、質量擴散、熱電耦合分析、聲學分析、巖土力學分析及壓電介質分析。
Abaqus應用領域非常廣泛：
1、汽車工業
abaqus在汽車，發動機行業以強度、模態，響應分析為主。特別是在發動機行業用得還時很廣的。
2、電子電器
針對電子領域關注的各種線性、非線性、熱力耦合、濕熱耦合、跌落、開裂等力學問題，Abaqus有針對性的提供了相應的有限元分析解決方案，Abaqus的有限元分析能力已經被各大電子生產和設計單位檢驗并得到了廣泛的認可。
3、航空航天
航空航天工業是Abaqus最重要的應用領域之一，波音、空中客車、洛克希德-馬丁等長期合作的用戶。對航空航天很多復雜和特殊的問題，如疲勞斷裂、復合材料損傷、起落架柔性機構、接觸連接、金屬塑性等，在所有的CAE軟件中，Abaqus是最有優勢的。
4、風電能源
針對風電制造領域關注的各種線性、非線性、接觸，模態等靜力，動力學等問題，作為世界上最優秀的非線性分析軟件Abaqus有針對性的提供了相應的分析解決方案。
5、石油容器
有限元軟件Abaqus已廣泛運用于各種復雜工況和問題的分析。油氣井工程所面臨的實際工況通常十分復雜，其非線性問題的求解往往依賴于Abaqus這樣的大型工程模擬軟件。
此外，Abaqus廣泛用于動力機械、生物醫療、土木建筑等行業，應用十分廣泛，是一款功能強大的非線性分析軟件。
有限元科技特開設Abaqus基礎培訓課程，詳細講解Abaqus軟件操作步驟與每一步設置的原因和原理，并與學員們分享產品仿真實例，提高學員獨立解決實際問題的能力。
展開 國產有限元軟件對標Abaqus慘遭各大有限元軟件圍攻，仿真大戰究竟誰能勝出
那么以上，就是各大有限元軟件對該問題的計算結果對比，通過對比可知，對于該問題，abaqus和simdroid給出了與其他軟件截然不同的結果，lanjieying大師認為是由于COMSOL等軟件未考慮壓力荷載引起的剛度變化。誠然，如果是考慮幾何非線性的非線性buckling分析，自然該荷載剛度是需要考慮的，那么實際上線性屈曲到底是否需要考慮這個荷載剛度呢，這或許是個值得商榷的問題。
[完]
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