abaqus材料阻尼
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus材料阻尼的視頻教程
基于拓撲優化車身阻尼材料仿真分析解決方案
瀝青阻尼材料可有效吸收汽車行駛中鋼板振動所產生的能量，但在夏季經過太陽的暴曬，鋼板最高的溫度有可能超過100，瀝青阻尼材料分解釋放處含多環芳烴氣體，造成車內異味，且該氣體是一種致癌物質，會對人體造成傷害。水基阻尼材料與瀝青阻尼材料相比，具有便于施工，無異味、阻尼性好等優點，而且密度小，在滿足性能要求的前提下可有效降低阻尼材料在整車中的質量。
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ABAQUS二次開發批量建立彈簧阻尼系統
基于abaqus二次開發，通過matlab和python，聯合編寫批量建立彈簧阻尼單元插件，本課程展示了兩種方法及其效果。有需要的可聯系v:abaqusAz或在技術鄰扣我。
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abaqus材料阻尼的實例教程
<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 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 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 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 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
。
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插件介紹
ABAQUS Random Material Partition插件可對ABAQUS中已分區的部件進行任意多種材料及占比的隨機指派。
插件使用前需要手動對部件創建分區，或通過Abaqus導入已經分區完成的部件。
插件支持三維實體模型或二維平面殼模型。
Abaqus纖維復合材料螺栓連接件拉伸模型
顯示動力學
內插0厚度cohesive以模擬層間分層
復合材料采用VUMAT子程序，內附有cae，inp，puck子程序，操作視頻，ODB等文件
可贈送收集的纖維復合材料相關學習資料，特別適合初學者！
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ABAQUS 纖維復合材料層合板鉆孔，采用puck失效準則，內附CAE, inp, ODB, VUMAT子程序
可贈送快速建模插件及abaqus纖維復合材料學習資料，特別適合初學者！
Abaqus復合材料鉚接有限元仿真分析，
上層碳纖維復合材料，內插0厚度cohesive以模擬層間分層，下層AL
自沖鉚接三維模型，動態顯示分析，可提供cae，inp、VUMAT，odb文件，含變形云圖、應力云圖，結果清晰，適合初學者學習參考！
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Abaqus纖維復合材料層合板多次落錘沖擊仿真模型!采用多分析步的方式實現！
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內插0厚度cohesive單元以模擬分層
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在ABAQUS中做管道內壓爆炸CEL模擬，采用vumat進行子程序定義
當管道為單層網格時，流固耦合效果好。當管道為多層網格時，采用abaqus自帶的材料及損傷可以實現模擬，使用vumat進行模擬流固耦合效果就很差（內部氣體漏氣、等效塑性應變分布不正確、計算迭代等），這是什么原因
以前做材料本構和細觀建模的時候，第一個攔路虎就是建模。尤其是機織編織類的材料，需要搞懂一系列織造參數，才可能完成三維模型創建。這還不算完，搞完模型還要繼續弄網格，一旦需要研究幾何參數變化規律，上述的過程又得整一遍。
即便后面我已經很熟練了，這個過程仍然需要花費很多時間。那個時候我就在想，以后要是能自己搞一個參數化建模工具就好了。
后來做項目多了，發現不僅是細觀結構
前文我們介紹了基于“厚度”推進策略生成網格，并自動定義鋪層、材料的層合板建模算法。
為了提高展示度，同時也是方便給別人使用。我們可以開發一個界面，并封裝成一個軟件。
作為一個小的案例，同樣采用MATLAB實現。
很多人都用過MATLAB的GUI模塊，然而這個東西適合做一些小的工具，稍微復雜一點的功能，就完全無法開展。
GUI模塊
一個最簡單的例子
