abaqus 材料阻尼的案例
Abaqus 中一種考慮材料阻尼的隨機響應分析方法插件源代碼 ￥19.89
<p>根據文獻《abaqus中一種考慮材料阻尼的隨機響應分析方法》中提供的思路，自己編寫了一個根據掃頻結果計算Rmises應力的插件。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202405/attachment/f4979f0065cb4395b50f113298dd7acb.jpg" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202405/attachment/f4979f0065cb4395b50f113298dd7acb.jpg" style="" width="599" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202405/attachment/f4979f0065cb4395b50f113298dd7acb.jpg?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202405/attachment/f4979f0065cb4395b50f113298dd7acb.jpg?
展開 ABAQUS中阻尼的定義
對應的ABAQUS文件輸入為：
*MODAL DAMPING, RAYLEIGH
m1, m2, α，β
參數RAYLEIGH指定阻尼形式為瑞利阻尼，m1、m2的含義與直接模態阻尼定義相同。α、β分別為模態質量、剛度比例系數。例如，對前10階模態定義α=0.2525 和β=2.9×10?3，對于11～20階振型定義α= 0.2727和β=3.03×10?3，則可以在分析步驟中定義：
*MODAL DAMPING, RAYLEIGH
1,10,0.2525,2.9E-3
11,20,0.2727,3.03E-3
3、復合阻尼
在復合阻尼中，對應于每種材料的阻尼定義一個臨界阻尼比，這樣就得到了對應于整體結構的復合阻尼值。如果結構由多種材料組成，那么采用復合阻尼來描述系統的阻尼特性是非常簡便有效的。
ABAQUS將材料的復合阻尼加權平均得到模態阻尼比，轉換關系為：
其中，ξa為模態α的模態阻尼比，ξm材料m的阻尼比， Mm M N為與材料m相關的質量矩陣， φαM為模態α的振型， ma為模態的α模態質量。
在ABAQUS中分兩步定義復合阻尼。第一步，在材料屬性中定義與該材料對應的復合阻尼，如圖3所示。
對應的ABAQUS輸入文件為：
*MATERIAL, NAME=STEEL
*DAMPING, COMPOSITE=ξM
其中ξM為材料“STEEL”的臨界阻尼比。
然后在分析步驟中引用復合阻尼，如圖4所示。
展開 Abaqus中阻尼的定義
例如，對前10階模態定義α=0.2525 和β=2.9×10?3，對于11～20階振型定義α= 0.2727和β=3.03×10?3，則可以在分析步驟中定義：
*MODAL DAMPING, RAYLEIGH
1,10,0.2525,2.9E-3
11,20,0.2727,3.03E-3
3復合阻尼
在復合阻尼中，對應于每種材料的阻尼定義一個臨界阻尼比，這樣就得到了對應于整體結構的復合阻尼值。如果結構由多種材料組成，那么采用復合阻尼來描述系統的阻尼特性是非常簡便有效的。
ABAQUS將材料的復合阻尼加權平均得到模態阻尼比，轉換關系為：
其中，ξa為模態α的模態阻尼比，ξm材料m的阻尼比， Mm M N為與材料m相關的質量矩陣，φαM為模態α的振型， ma為模態的α模態質量。
在ABAQUS中分兩步定義復合阻尼。
第一步，在材料屬性中定義與該材料對應的復合阻尼，如圖3所示。
對應的ABAQUS輸入文件為：
*MATERIAL, NAME=STEEL
*DAMPING, COMPOSITE=ξM
其中ξM為材料“STEEL”的臨界阻尼比。
然后在分析步驟中引用復合阻尼，如圖4所示。
對應的ABAQUS文件輸入為：
*STEP
……
*MODAL DAMPING, MODAL=COMPOSITE
4結構阻尼
系統的結構阻尼特性與結構或者材料的內摩擦機理有關。其他形式的阻尼屬于粘性阻尼，即阻尼力的大小與運動速度成正比，而結構阻尼力與位移成正比。同時結構阻尼力不會隨著激振頻率變化而變化。
結構阻尼力可用下式來表示：
結構阻尼力的方向與速度方向相反，與其位移相比滯后90°。
展開 Abaqus|結構阻尼（structural damping）就是損耗因子（loss factor）
先說結論：其實我們在材料定義時輸入的structural damping就是材料的損耗因子（damping loss factor）。
1. Introduction
簡 介
在Abaqus的材料定義中包含瑞利阻尼、復合阻尼與結構阻尼，其中結構阻尼（structural damping）如圖1所示。
圖 1
在幫助文檔中的定義為下式。其中，“s is the user-defined structural damping factor”，也就是在軟件界面中輸入的值。
圖 2
但是在很多文獻中，經常出現材料損耗因子(damping loss factor)來表征材料的阻尼特性。
例如[1]中介紹的
（1）
其中為材料損耗因子（damping loss factor）。關于在材料層面、構件層面與結構層面損耗因子如何表征耗能，可以查閱另外一篇文章《粘彈性材料/構件的能量消耗、損耗因子與阻尼比關系推導》。
本文主要說明在Abaqus材料本構定義中所需填寫的結構阻尼（structural damping）就是材料的損耗因子（loss factor）。
2. Derivation at the Member Level
構件層面的推導
既然在幫助文檔中，是用力（Force）來闡述，因此本文也先從構件層面來闡述構件的損耗因子與structural damping是個什么關系。
展開 
探索微晶格阻尼材料背后的3D打印與材料科學
微晶格適于在大于300攝氏度的溫度，低于負100攝氏度的溫度或在超過200攝氏度的溫度范圍內提供阻尼用途。
阻尼的物理意義是力的衰減,或物體在運動中的能量耗散。通俗地講，就是阻止物體繼續運動。一般來說，材料的阻尼系數越大意味著其減震效果或阻尼效果越好。但是并不是阻尼越大越好，阻尼大到一定程度時兩個物體之間變成了剛性連接。
當然，微晶格需要閾值應力以觸發屈曲和伴隨的能量吸收等特性是可以設計的。
通過制造這種具有類似于粘彈性阻尼材料的金屬或陶瓷微晶格材料，同時保留金屬或陶瓷的優點，例如溫度不敏感（與粘彈性僅20-30攝氏度范圍相比）。
可期待的商業化前景
關于微點陣結構的商業化應用，3D科學谷曾介紹過Incase利用Carbon的20臺3D打印平臺來設計和生產更先進的移動設備保護設備，這是業內首個3D打印的新型彈性體復雜結構設計的移動設備防護解決方案。
這樣的微晶格材料還可用作吸聲器，其比傳統的吸聲器更薄更輕。另外，它可以用在汽車中作為減振器來減弱聲音并提供沖擊保護。可擴展的商業化前景包括可以用作約束層阻尼器，以抑制平面或旋翼機機身中板的振動。
這是一種具有較低的重量，較低的溫度依賴性和多功能特性的材料，而3D打印讓這種新型的材料成為現實。
參考資料：US10119589B2_microlattice damping material and method for repeatable energy absorption
來源：3D科學谷
展開 Abaqus/Explicit分析重要概念（2）：各種阻尼的功能及設置方法/橡膠阻尼
在 Abaqus/Explicit 分析中，為了避免數值振蕩，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：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
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：
質量比例阻尼是關于質量矩陣的比例系數，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，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“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），其優點是可以僅在必要的節點上定義阻尼，其阻尼力與單元的兩個節點相對速度成正比。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，一般不會引起穩定極限值的顯著變化
。
展開 案例3：阻尼材料案例：Isotropic VS Viscoelastic Materials
阻尼材料在車身減振降噪中應用的范圍比較廣，阻尼材料在VL中可以通過Viscoelastic Materials來設置，之前有網友說設置阻尼材料后沒減振效果，因此本案例對比分析了Isotropic材料（無損耗因子）與Viscoelastic材料（阻尼損耗因子0.2）的振動響應，來比較阻尼材料的減振效果。
模型：周邊約束，然后給定單位激振力，分析某點的振動響應。
Isotropic材料
Isotropic材料計算的某點振動響應
Viscoelastic材料（阻尼損耗因子用虛部來表示）
Viscoelastic材料計算的某點振動響應
分析結果對比：
20-200Hz范圍內振動加速度的均方根值對比：65.16 vs 40.49
致謝：感謝superxjw版主在本人使用VL過程中的幫助。
本案例所用到的模型下載地址：http://pan.baidu.com/share/link?shareid=2433308033&uk=1728334102
展開 減振降噪高分子阻尼材料技術說明
減振降噪高分子阻尼材料技術說明
作者： 出自：http://www.chinatech.com.cn
高分子阻尼材料主要是從低聚物出發，通過固化、共混、互穿網絡接枝、嵌段等方法，研制出多種阻尼材料。有膠片型、涂料型、泡沫型和壓敏型等，這些阻尼材料有的用于艦船柴油機減振降噪；有的用于艦艇導流罩阻尼，透聲涂層；還可用于汽車、飛機、機械的減振降噪處理?？筛鶕枰{節阻尼系數(tanδ)和使用溫度范圍。
1．膠片型采用普通橡膠板生產工藝，需硫化機、煉膠機，原料為各種橡膠，硫化劑，促進劑，填料等。
2．涂料和膠粘劑型主要是混料釜。 原料在市場上均可購到。
展開 一種具有高阻尼，柔軟和可再加工的熱界面材料
熱界面材料(TIMs)通過有效地將熱量從電子器件傳遞到散熱器，在電子器件的整體散熱中起著重要作用。另一方面，這些電子設備的汽車應用需要TIMs的高性能特性，例如優異的高阻尼，因為來自車輛的各種頻率的振動和沖擊無處不在。事實上，大約20%的電子設備故障或疲勞故障是由上述振動引起的。高阻尼和可再加工性可以抑制沖擊甚至修復振動造成的損傷，阻尼TIMs的可再加工性可以有效地節約資源，降低成本。然而，目前的TIM仍然缺乏抑制振動和再加工的能力，因為將這些特性集成到一個TIM中仍然是一個難題。
02
成果掠影
近日，中科院深圳先進電子材料國際創新研究院曾曉亮、任琳琳和南昌大學杜國平老師團隊針對開發具有顯著的阻尼性能、可再加工性、柔軟性和高導熱性的TIMs取得最新進展。受皮膚組織中纖維網絡和脂肪細胞的協同作用的啟發，我們在這里報道了一種高阻尼、柔軟和可再加工的TIM，將粘性聚合物注入聚丁二烯瓶刷聚合物網絡中，同時結合氮化鋁填料。所得的TIMs在日常生活頻率范圍內(1 -
300 Hz)的阻尼系數高達0.95-1.0，優異的再加工效率(92%)，低楊氏模量(55.8
kPa)和導熱系數為2.25 W/mK。目前的工作為抗沖擊電子產品中的高性能TIMs提供了一種獨特的結構設計方法。研究成果以“High damping, soft and reprocessable thermal interface materials inspired by the microstructure of skin tissue”為題發表于《Composites Science and Technology》。
03
圖文導讀
圖1.模擬皮膚組織的TIMs設計原理。
圖2.
展開 abaqus中阻尼的設置
如果結構由多種材料組成，那么采用復合阻尼來描述系統的阻尼特性是非常簡便有效的。 在ABAQUS中分兩步定義復合阻尼。 a) 在材料屬性中定義該材料對應的復合阻尼，如下圖所示： b) 在分析步驟內勾選復合阻尼選項，如下圖所示： 4.4 結構阻尼 系統的結構阻尼特性與結構或者材料的內摩擦機理有關。結構阻尼力的方向與速度方向相反，與位移相比滯后90°。只有當位移和速度的相位差為90°時，結構阻尼假設才能成立，因此激勵必須是正弦函數。使用結構阻尼假設的動力學分析包括穩態響應分析和隨機響應分析，其它如瞬態動力學分析則不能直接應用機構阻尼，必須依據一定的準則將其轉換為等效的粘性阻尼。 在ABAQUS中定義結構阻尼如下圖所示：
展開 ABAQUS阻尼詳解一二
In Abaqus/Standard the eigenmodes are calculated for the undamped system, yet most engineering problems involve some kind of damping, however small.
在 Abaqus/Standard 中，本征模式是針對無阻尼系統計算的，但大多數工程問題都涉及某種阻尼，無論阻尼有多小。
（繼續抄幫助）
向模型添加阻尼有兩個原因：限制數值振蕩或向系統添加物理阻尼。Abaqus/Explicit 提供了幾種阻尼引入分析的方法。
Bulk viscosity（體積粘度）
體積粘度引入了與體積應變相關的阻尼。其目的是改進高速動態事件的建模。Abaqus/Explicit 包含體積粘度的線性和二次形式。你可以修改步驟定義中的默認體積粘度參數，但是很少需要這樣做。體積粘度壓力不包括在材料點應力中，因為它僅作為數值效應。因此，它不被視為材料本構響應的一部分。
關于體積粘度的詳細介紹大家可以查幫助，我這里給大家截個圖，或者大家也可以看我最下面鏈接里的PDF文件
粘性壓力（Viscous pressure）
粘性壓力載荷通常用于結構問題和準靜態問題，以抑制低頻動態效應，從而以最少的增量達到靜態平衡。
材料阻尼（Material damping）
材料模型本身可以以塑性耗散或粘彈性的形式提供阻尼。對于許多應用，這種阻尼可能就足夠了。另一種選擇是使用瑞利阻尼。有兩個與瑞利阻尼相關的阻尼因子：αR 表示質量比例阻尼，βR 表示剛度比例阻尼。
展開 
abaqus碟形彈簧阻尼器
請問有人會關于abaqus關于碟形彈簧阻尼器的模擬調試嗎？有償。
ABAQUS連接器在索網阻尼機構中的應用
索網阻尼機構在無人機、飛行器的攔截方面應用廣泛，本文介紹一種阻尼原理在ABAQUS中的仿真實現。如下圖所示，攔截索網兩端通過定滑輪固定在具有彈簧阻尼單元的機架上，通過彈簧和定滑輪的作用實現對沖擊過程的阻尼作用，值得一提的是，由于索網一端在實際中的相對位置與機架柔性輸出端相同，故在兩者之間補充一MPC鉸接約束（僅說明原理，不代表實際結構）。具體細節總結如下圖，感興趣的同學建模調試下吧。
進一步釋放滑輪的x方向約束：
小球在y方向上的位移
基于ISIGHT+ABAQUS的摩擦阻尼器參數設計方法
分享2018年10月份完成的基于ISIGHT+ABAQUS的優化案例結果-摩擦阻尼器參數設計，方法：ABAQUS計算減震結構地震響應，并輸出結果到ISIGHT，ISIGHT提取響應結果并根據優化算法改變輸入變量重新導入ABAQUS計算，迭代數次。流程圖及計算結果見圖。從六個阻尼器參數散點圖可以看出，優化過程呈現的趨勢明顯（既奇數層趨近較小值，偶數層趨近較大值）。
【JY】Abaqus黏滯阻尼器參數計算插件 ￥29.9
本插件嚴格按照Maxwell理論計算公式進行編制，詳情可先看以下推文：
【JY】結構概念之(消能減震黏滯阻尼器)
【JY】消能減震黏滯阻尼器的力學原理與應用
在ABAQUS中：
在Abaqus中，采用非線性鏈接對黏滯阻尼器進行模擬，其中阻尼里輸入的是速度和力，可以通過《阻尼器噸位設計分析V3.0》插件自動生成速度、力的數據，對黏滯阻尼器進行模擬。
插件和模型案例下載地址文末有！
贊助插件后可下載，下載鏈接如下：
