abaqus 自由約束的案例
自由模態與約束模態對比
1)自由和約束模態分析只是邊界條件不同的兩種模態分析而已；
2)在實際工程問題中，自由和約束兩種邊界條件均廣泛存在，如飛機、火箭、導彈等為自由邊界條件，而機床架、高層建筑等為約束邊界。
3)解決工程問題的最終有限元模型分析應與工程實際的邊界條件相同（或向近似）！如飛機用自由模態分析其動力學穩定問題，以便確定飛行品質。機床架用約束模態分析其動響應問題。
4)但有限元模型不是憑空而來的，更不是一經建立便與實際結構固有特性相吻合，它必須是建立在結構設計數據和結構試驗數據基礎之上的。其模型修改過程的模態分析方式應與試驗邊各界條件相吻合或近似。
5)結構的模態是與結構本身的特性和約束有關的，至于需要求解自由模態還是約束模態，完全取決于工作的需要，模態分析時的約束方式應與實際工作條件下一致，當然，如果工作時結構沒有約束，如飛機、火箭等，則需要進行自由模態分析。
6)在進行自由模態分析時，可能會得出前幾階固有頻率為0，這些為0的固有頻率為剛體模態。
7)自由模態和約束模態不能被認為是“帶約束的模態是自由模態的子集，約束后，模態數變少”，模態數與系統的自由度數量有關，與約束無關，自由模態和約束模態并沒有什么誰包含誰的概念。
8)自由模態和工作模態的作用完全一樣，都用于結構的模態分析，自由模態分析的對象主要是無約束的結構，如火箭、飛機等；約束模態分析的對象是有約束的結構。
需要糾正的是“自由模態分析在于了解你設計的結構自身的一些固有特性，而約束模態分析是你這個結構用于工程時實際的約束邊界”這句話是錯誤的！
對于一些結構系統實驗或計算很難模擬實際自由狀態，那么不得不增加的約束也是盡量的對實際狀態產生較小的影響。比如飛機、火箭等本來就是自由狀態的，采用子結構實驗時通常是需要人為的增加約束邊界，模擬時當然也需要加。
展開 CAE黑話：自由度(DOF)/多點約束(MPC)/剛體位移
?? CAE黑話科普：DOF、MPC與剛體位移 (工程師實戰篇)
CAE新人常聽到的這三個詞，是理解有限元分析（FEA）約束的核心。
1??
自由度
(
Degree of Freedom
,
DOF
) 節點能運動的獨立方向。3D結構中，一個節點通常有6個自由度：3個平動 (UX, UY, UZ) 和 3個轉動 (ROTX, ROTY, ROTZ)。約束 (Boundary Condition) 的本質就是限制某些節點的DOF。DOF過少導致欠約束，計算報“奇異”；DOF過多導致過約束，結果失真。
2??
剛體
位移 (
Rigid Body
Motion, RBM) 模型在不受應變的情況下發生的整體位移。如果在全模型上未施加足夠的位移約束，導致某個方向的剛體位移未被“鎖住”，求解器就會報錯。比如：一根沒有固定點的梁，無論給多大的載荷，它都會發生無窮大的剛體位移，導致計算不收斂。
3?? 多點約束 (Multi-Point Constraint,
MPC
) 一種通過數學方程定義節點之間運動關系的約束。它不同于直接給節點設為0的簡單約束。
剛性連接 (Rigid Body/RBE2): 一個從節點的所有DOF都完全跟隨一個主節點。
柔性連接 (Interpolation/RBE3): 將力或力矩分配到多個從節點上，不引入剛度，僅傳遞運動。
常用場景: 螺栓連接、軸承支承、實體-殼網格過渡、多體裝配。
??技術鄰-大奎原創，禁止搬運
展開 hypermesh如何約束局部坐標系下的自由度
面板analysis --system創建好局部坐標系，然后把需要添加約束的節點assign當前坐標系。
坐標系的關聯方式有set reference和set displacement兩種，set reference是指定位置參考坐標系，節點坐標會轉變至參考坐標系下；set displacement是指定節點自由度坐標系，一般用于約束節點的自由度，節點坐標不變。
自由模態分析和約束模態分析的區別
對于復雜結構如飛機，火箭等，如果采用子結構建模和試驗而后進行全尺寸仿真試驗的思路，一般大都對子結構采用約束（固支）試驗。
4. 若是模擬飛機振動，是否人為的加上約束要以模擬飛機何條件下的振動為依據！要單純進行模態試驗，加不加約束都可以，以方便實現和工程需要為準！
關于上面的討論，談幾點看法
1. 結構的模態是與結構本身的特性和約束有關的，至于需要求解自由模態還是約束模態，完全取決于工作的需要，模態分析時的約束方式應與實際工作條件下一致，當然，如果工作時結構沒有約束，如飛機、火箭等，則需要進行只有模態的分析；
2. 在作自由模態分析時，可能會得出前幾階固有頻率為0，這些為0的固有頻率表現為剛體模態；
3. 自由模態和約束模態不能被認為是“帶約束的模態是自由模態的子集，約束后，模態數變少”，模態數與系統的自由度數有關，與約束無關，自由模態和約束模態并沒有什么誰包含誰的概念；
4. 自由模態和工作模態的作用完全一樣，都用于結構的模態分析，自由模態分析的對象主要是無約束的結構，如火箭、飛機等.
文章來源：CAE人內參
展開 
ADAMS自由度以及冗余約束的分析
一個系統通常是由多個構建組成的，各個構件之間的這種約束通常存在某些約束關系，即一個構件限制另一個構件的運動，兩個構件之間的這種約束關系，通常稱為運動副或者鉸鏈，ADAMS中運動副分為低副、高副和基本副[1] [2]，這些運動副對構件的自由度進行約束，ADAMS為每個約束列出一個或多個代數約束方程，在實際中,存在著大量的機構由于人為的帶入虛約束而導致過約束的情況[3]，有時需要通過引入虛約束來增加系統的剛度[4]，在定義運動副過程中，往往會出現過約束及冗余約束的情況，文獻[5]分析了過約束問題，文獻[6]對凸輪機構的冗余情況進行了分析，用一個點線副和一個平行副的組合來代替滑移副來解決冗余約束，但是沒有分析具體方法。
并聯機構具有高精度、高剛度、承載能力大和運動反解簡單等特點, 成為機器人學者的研究熱點[7] ,自由度小于6 的少自由度并聯機構, 因其驅動部件少、結構簡單、控制成本低等特點, 一直是國際學術界關注的熱點和研究的前沿[8-14]，交叉型平面二自由度并聯機構屬于少自由并聯機構家族中的一種。本文對運用基本運動副代替低副約束剛體的自由度，同時不出現冗余約束，進行了詳細的分析，總結了避免出現冗余約束的技巧，最后以交叉型平面二自由度并聯機械手為對象，運用上述方法和技巧，詳細介紹了在ADAMS中建立其運動學和動力學仿真模型的具體方法和步驟，為樣機開發和實時控制系統的研究提供重要的參考。
2 運用基本運動副約束物體自由度
2.1 運動副的約束關系
一個構件在空間中具有6個自由度，即3個轉動自由度和3個移動自由度。
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列47：約束關系（3）-船舶規范約束導致的Max Ratio問題
有限元中的約束很多場景大家用的是邊界中的簡支、固支等約束，但從更廣泛的角度上講，只要表示一個節點的某個自由度依賴于其它的節點自由度或者取某個特定值，就可以稱為約束關系。只不過對固支、簡支等直接自由度=0，在有限元中直接減縮剛度陣就行，很容易求，但對節點自由度相互依賴的約束關系就比較復雜了。約束關系主要有兩類。
（1） 一類是MPC點之間的約束。Nastran的MPC的靈活度要遠遠超過Abaqus，Nastran的主節點可以選擇123自由度，也可以對每個從節點設置不同的自由度，還能主節點和從節點互相包含，Abaqus更多的是只負責80%的常用應用場景，復雜功能讓你編子程序，但事實上一線仿真工程師又有多少人愿意編子程序呢？這種做法導致雖然Abaqus無論從用戶體驗、非線性還是商業化都比Nastran好很多，但很多線性的工程復雜問題還是沒法替代Nastran。
（2） 另一類是Contact、Tie等的面之間的約束關系。在這方面Abaqus要明顯強于Nastran了。
我們將用統一的公式來求解這兩類關系，同時也從軟件實現層面說明一下針對這兩類情況的各自差異。分幾篇文章來介紹約束關系，本篇是約束關系（3）- 船舶規范約束導致的Max Ratio問題，這是我們碰到的1個實際的工程問題，當自主CAE軟件往外推廣時，只要用，就會有各式各樣的問題，最基本也是最重要的一條是自主CAE軟件算出來的結果只要不符合預期或者商軟的結果，就必須要你解釋why？不會有人覺得商軟或者建模等等有問題，無一例外都默認是自主軟件的錯。不過這也正常，一開始商軟推廣也是這么過來的，就是現在，如果商軟客戶提出問題，一般商軟技術支持的響應速度也是必須要在24個小時內回復。
展開 ABAQUS中點面耦合約束的荷載單位
該同學向我提問：在ABAQUS中，點面耦合時在點上施加的力荷載是N的單位還是Pa的單位呢？
我當時一看到這個問題，就想到的肯定是N的單位（當然經過試驗這也確實是正確答案，如果大家只是看答案的話，那么接下來的內容也不必再看了，感謝大家），畢竟施加的荷載名稱是concentrated force，并且我們平時在給耦合點施加位移荷載時，得到的反力也是N的單位。但是該同學糾結于一句話，那就是點面耦合之后，我加到點上的荷載，就相當于加到面上，那是不是我施加到面上的每一點荷載都是N，那么分布開來應該是N/m2，或者N/mm2，即壓強單位。
想解答這個疑問其實很簡單，只需要建立三個簡單的模型（其實更簡單的方法只需要建一個表面比單位尺寸（1*1）大一定數量的塊體，而后通過對耦合點施加力荷載，看其結果分析量級即可知道答案，但是為了防止偶然性（即單位尺寸的模型），本帖借鑒”Yy“同學的做法，建立三個模型），模型如下：建立100*100*100mm的立方體，隨便給一個材料，立方體下表面完全約束，三個模型網格尺寸相同，分別施加三種上表面力荷載：
1，點面耦合的模型，在耦合點施加數值為-200的荷載，如下所示：
最終得到應力狀態如下：
此結果的點面耦合為運動分布，運動學耦合將耦合節點的運動約束為參考節點的剛體運動。該約束可以應用于耦合節點上相對于全局或局部坐標系的用戶指定的自由度。
展開 abaqus的Fortran子程序中使用自由格式
在上一篇文章Fortran語言的自由格式與固定格式中，曾經討論過Abaqus的Fortran子程序在默認狀態下只能使用固定格式，而實際上自由格式更為靈活好用，其一行不受72個字符的限制，并且可以將多個語句寫在同一行，同時續行符相對于固定格式也更為好用。本文主要描述下如何實現在abaqus中采用Fortran自由格式編程。
以幫助文檔中的經典塑性UMAT子程序為例：
（1）打開Abaqus documentation，點擊Abaqus Verification Guide，并進入UMAT AND UHYPER下的input files；
（2）下載inp文件及f子程序，用文本編輯器打開umatmst3.f，可以看出其采用的是固定格式編寫；
（3）修改abaqus的運行環境，加入支持自由格式的設置：找到abaqus環境的配置文件，對于abaqus2020和abaqus2021版本，該文件為以下路徑的win86_64.env文件：
對于比較早的abaqus版本如abaqus6.14，該文件可能叫abaqus_v6.env。總之通過搜索等方式找到該文件并打開即可。
（4）在.env文件中加入使用自由格式的命令：
（5）將子程序修改為自由格式，需要修改的內容主要包括 續航符，注釋等。
展開 ABAQUS嵌入約束
想問下大佬們，abaqus用嵌入約束的話基體部分與嵌入材料相交的區域還參與計算嗎？查閱到文獻上說要對基體材料數據進行折減，不太明白這個嵌入約束??
彈簧下樓梯Abaqus仿真，奇怪的自由落體行為之謎
可能大家都是小時候玩的了，今天咱們就用Abaqus來玩玩slinky下樓梯和“詭異”的自由落體，回味一下童年的樂趣。
案例1. slinky下樓梯仿真
它的軸向剛度 =0.002829095N/mm
一般的彈簧軸向剛度是多大呢？1~200N/mm !!! 相比之下，slinky幾乎沒有軸向剛度可言！
正因為這樣，slinky第一階梯走完之后，才有可能由收尾慣性段抵抗很小的軸向剛度，甩向下一階梯，并重復上一狀態。這是一個常規的動力學分析，材料屬性是普通的塑料線彈性本構，模型的重點還是在邊界條件的處理上，建模時以下兩點需要注意：
殼單元可以節省計算量，最開始我嘗試的思路是采用更簡單的beam，但是接觸處理起來不太方便，通過嘗試發現使用殼時彈簧會站的比較穩；
設置合適的邊界條件，保證走下第一個臺階時橫向位移不要超過臺階寬度，不然slinky很容易跑偏或整體滑下樓梯。
案例2. “詭異”的自由落體仿真
像上圖那樣丟過slinky的人可能會發現，它的底端，會神奇地表現出“反重力”的特點，是不是和你頭腦中的自由落體的感覺不太一樣？
為什么會這樣呢？
讓我們用Abaqus來一探究竟！
首先，要明白一個概念：初始應力狀態。一般情況下我們丟的東西初始狀態都很放松，所以都表現正常。這個slinky呢，在吊起來被釋放之前，由于重力，體內儲存了大量的應變能，也就是通常說的彈性勢能，那么，約束解除之后，應變能去哪了？
先看看力學過程，這個仿真可以分兩個過程，第一個過程是求解彈簧在重力作用下變形的靜力學過程；第二個過程是求解變形后的彈簧在重力作用下自由落體的動力學過程。
展開 abaqus的Fortran子程序中使用自由格式與固定格式
帖子Fortran語言的自由格式與固定格式指出Abaqus的Fortran子程序在默認狀態下只能使用固定格式，而實際上自由格式更為靈活好用，其一行不受72個字符的限制，并且可以將多個語句寫在同一行，同時續行符相對于固定格式也更為好用。同時自由格式能夠采用很多現代Fortran的語法來編寫程序，簡化程序編寫，有相當大的優勢。另外一方面，目前現存很多代碼，課題組祖傳程序大多是固定格式編寫，這些代碼量多，質量久經考驗，我們在新編代碼中又希望能使用他們，那么有沒有方法在一個文件中同時使用兩種風格的代碼呢。答案是可以的，本文主要描述下如何實現在abaqus中采用Fortran自由格式編程以及自由格式和固定格式混編。
以for文件默認是固定格式，可以通過!DIR$ FREEFORM 和 !DIR$ NOFREEFORM 分別控制代碼個編譯格式。以下兩個例子詳細描述。
1. 文檔中自由格式和固定格式混合。
計算結果：
2. 一個子程序中自由格式和固定格式混寫。
這種情況基本很少遇到，這是個騷操作，我也不過多介紹，直接搬運IVF官方例子：
總結：Abaqus的for文件可以采用自由格式編寫，或者自由格式和固定格式混編。只需要在文件中加上!DIR$ FREEFORM 和 !DIR$ NOFREEFORM 進行格式控制就行，不用修改環境文件和使用格式轉換鵝毛筆，這種方法簡單實用，希望對大家有所幫助。
展開 
兼職/遠程】高薪招募ABAQUS仿真工程師 | 時間自由 | 長期穩定合作
?? 你的核心職責
項目承接：承接平臺分發的各類ABAQUS仿真需求，涵蓋結構靜力學/動力學、非線性分析（接觸/材料非線性）、熱-力耦合、顯式動力學（Explicit） 等方向。
技術支持：根據客戶提供的模型或圖紙，獨立完成幾何清理、網格劃分、求解設置、結果后處理及仿真報告撰寫。
專業背景：
本科及以上學歷（優秀的在讀本碩博士亦可），力學、機械工程、車輛工程、材料科學與工程等相關專業。
具備扎實的有限元理論功底，熟悉材料力學、彈塑性力學、振動理論等基礎學科 -
軟件技能：
精通 Abaqus/CAE 軟件，熟練掌握Standard與Explicit求解器。
熟練使用HyperMesh或ANSA等專業前處理軟件者優先。
熟悉Python腳本進行Abaqus二次開發（參數化建模、結果自動處理）是加分項。
經驗與時間：
有完整的工程項目仿真經驗（學術論文案例不算，需解決實際工程問題）-
有充裕的業余時間（如晚上、周末），能夠靈活響應項目需求，具備較強的責任心和契約精神。
軟性素質：
具備良好的溝通能力和服務意識，能夠清晰地向非技術背景客戶解釋仿真結果的含義。
有技術鄰平臺接單經驗或已有技術鄰認證者優先 -
工作說明:我們每天都有在線發布任務，待遇優厚、時間自由、地點自由，線上辦公 ，不耽誤您個人事宜。薪酬從幾百幾千不等，多勞多得，同時積累項目經驗。
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展開 abaqus過約束
168 nodes may not be used with a multi-point constraint since they are also part of pretension section. The nodes have been identified in node set ErrNodeMPCPretenSec
關于Abaqus UEL中RHS數組長度大于單元總自由度數的一些解釋
在Abaqus中，用戶自定義元素子程序（UEL）的開發需要遵循一些特定的規則和約定。其中一個關鍵約定是關于子程序中的RHS（右手邊）向量的維數，我最近在嘗試用UEL做一些二次開發，也發現了RHS向量的維數比單元的總自由度數多了4個這一現象，結合在站內一些同行的猜測，我認為這可能是由于Abaqus的內部工作方式所導致的。
首先，有同行懷疑是因為用了四節點單元，所以多了四個，我開發的單元是12個節點的，依然多了四個維度，因此排除是單元內節點個數導致的。
在Abaqus中，RHS向量的維數實際上包括了除了單元的位移自由度外的其他項，這些項用于處理多種情況，例如：
體積力和表面力的計算：RHS向量可能包括用于計算體積力和表面力的額外自由度。這些自由度用于存儲單元內的體積力和表面力的貢獻。
約束和邊界條件：Abaqus可能需要額外的自由度來處理約束條件和邊界條件，以確保數值穩定性和正確的求解結果。
內部狀態變量：某些材料模型和非線性分析可能需要存儲和更新一些內部狀態變量，這些變量也可以占用RHS向量中的額外位置。
因此，RHS向量的維數不僅僅包括單元的位移自由度，還包括其他與分析和模型特性相關的項。這是Abaqus設計的一部分，旨在確保通用性和可擴展性，以處理各種復雜的問題。其中我認為可擴展性是一項比較重要的應用，我目前所做的工作可能會利用到這一點，等有結果了會繼續更新。
展開 ABAQUS中剛體約束介紹
上一期我們介紹了ABAQUS中離散剛體和解析剛體，其實除了通過在Part部分定義剛體部件的方式外，還可通過剛體約束來實現剛體的模擬，這個也有朋友在上一期的文章留言中提到，今天就來介紹一下剛體約束的定義方式。
剛體約束，顧名思義是在Interaction模塊中定義約束，基本思路是在組裝好的模型中通過一個參考點來約束控制一個區域的自由度。詳細操作如下：
1
進入Interaction模塊，點擊Create Constraint，選擇Rigid body，點擊Continue。
2
進入Edit Constraint界面，如下圖所示。
3
在Rigid type中點擊選擇需要定義約束的目標類型。
Body類型為選擇剛體約束中被約束的幾何區域或單元；
Pin為鉸接約束，在被選擇的剛體區域中，節點只具有平動自由度，旋轉不受約束；
Tie類型中，剛體區域的節點的平動和轉動自由度均被約束住；
Analytical Surface則是配合解析剛體來定義相關的解析面。
4
選擇被約束區域的類型后，點擊右側的箭頭，選擇剛體約束中被約束的區域，可以是一個Part，也可是已經提前定義好的set或surface區域。
5
在Reference Point中點擊箭頭，選擇剛體約束中的控制點，該點需提前通過Create Reference Point功能定義好控制參考點。
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