abaqus材料阻尼的案例
Abaqus 中一種考慮材料阻尼的隨機(jī)響應(yīng)分析方法插件源代碼 ￥19.89
<p>根據(jù)文獻(xiàn)《abaqus中一種考慮材料阻尼的隨機(jī)響應(yīng)分析方法》中提供的思路，自己編寫(xiě)了一個(gè)根據(jù)掃頻結(jié)果計(jì)算Rmises應(yīng)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(kāi) ABAQUS中阻尼的定義
對(duì)應(yīng)的ABAQUS文件輸入為：
*MODAL DAMPING, RAYLEIGH
m1, m2, α，β
參數(shù)RAYLEIGH指定阻尼形式為瑞利阻尼，m1、m2的含義與直接模態(tài)阻尼定義相同。α、β分別為模態(tài)質(zhì)量、剛度比例系數(shù)。例如，對(duì)前10階模態(tài)定義α=0.2525 和β=2.9×10?3，對(duì)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(fù)合阻尼
在復(fù)合阻尼中，對(duì)應(yīng)于每種材料的阻尼定義一個(gè)臨界阻尼比，這樣就得到了對(duì)應(yīng)于整體結(jié)構(gòu)的復(fù)合阻尼值。如果結(jié)構(gòu)由多種材料組成，那么采用復(fù)合阻尼來(lái)描述系統(tǒng)的阻尼特性是非常簡(jiǎn)便有效的。
ABAQUS將材料的復(fù)合阻尼加權(quán)平均得到模態(tài)阻尼比，轉(zhuǎn)換關(guān)系為：
其中，ξa為模態(tài)α的模態(tài)阻尼比，ξm材料m的阻尼比， Mm M N為與材料m相關(guān)的質(zhì)量矩陣， φαM為模態(tài)α的振型， ma為模態(tài)的α模態(tài)質(zhì)量。
在ABAQUS中分兩步定義復(fù)合阻尼。第一步，在材料屬性中定義與該材料對(duì)應(yīng)的復(fù)合阻尼，如圖3所示。
對(duì)應(yīng)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(fù)合阻尼，如圖4所示。
展開(kāi) Abaqus中阻尼的定義
例如，對(duì)前10階模態(tài)定義α=0.2525 和β=2.9×10?3，對(duì)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(fù)合阻尼
在復(fù)合阻尼中，對(duì)應(yīng)于每種材料的阻尼定義一個(gè)臨界阻尼比，這樣就得到了對(duì)應(yīng)于整體結(jié)構(gòu)的復(fù)合阻尼值。如果結(jié)構(gòu)由多種材料組成，那么采用復(fù)合阻尼來(lái)描述系統(tǒng)的阻尼特性是非常簡(jiǎn)便有效的。
ABAQUS將材料的復(fù)合阻尼加權(quán)平均得到模態(tài)阻尼比，轉(zhuǎn)換關(guān)系為：
其中，ξa為模態(tài)α的模態(tài)阻尼比，ξm材料m的阻尼比， Mm M N為與材料m相關(guān)的質(zhì)量矩陣，φαM為模態(tài)α的振型， ma為模態(tài)的α模態(tài)質(zhì)量。
在ABAQUS中分兩步定義復(fù)合阻尼。
第一步，在材料屬性中定義與該材料對(duì)應(yīng)的復(fù)合阻尼，如圖3所示。
對(duì)應(yīng)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(fù)合阻尼，如圖4所示。
對(duì)應(yīng)的ABAQUS文件輸入為：
*STEP
……
*MODAL DAMPING, MODAL=COMPOSITE
4結(jié)構(gòu)阻尼
系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)阻尼特性與結(jié)構(gòu)或者材料的內(nèi)摩擦機(jī)理有關(guān)。其他形式的阻尼屬于粘性阻尼，即阻尼力的大小與運(yùn)動(dòng)速度成正比，而結(jié)構(gòu)阻尼力與位移成正比。同時(shí)結(jié)構(gòu)阻尼力不會(huì)隨著激振頻率變化而變化。
結(jié)構(gòu)阻尼力可用下式來(lái)表示：
結(jié)構(gòu)阻尼力的方向與速度方向相反，與其位移相比滯后90°。
展開(kāi) 探索微晶格阻尼材料背后的3D打印與材料科學(xué)
微晶格適于在大于300攝氏度的溫度，低于負(fù)100攝氏度的溫度或在超過(guò)200攝氏度的溫度范圍內(nèi)提供阻尼用途。
阻尼的物理意義是力的衰減,或物體在運(yùn)動(dòng)中的能量耗散。通俗地講，就是阻止物體繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，材料的阻尼系數(shù)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(shí)兩個(gè)物體之間變成了剛性連接。
當(dāng)然，微晶格需要閾值應(yīng)力以觸發(fā)屈曲和伴隨的能量吸收等特性是可以設(shè)計(jì)的。
通過(guò)制造這種具有類(lèi)似于粘彈性阻尼材料的金屬或陶瓷微晶格材料，同時(shí)保留金屬或陶瓷的優(yōu)點(diǎn)，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(yè)化前景
關(guān)于微點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的商業(yè)化應(yīng)用，3D科學(xué)谷曾介紹過(guò)Incase利用Carbon的20臺(tái)3D打印平臺(tái)來(lái)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)更先進(jìn)的移動(dòng)設(shè)備保護(hù)設(shè)備，這是業(yè)內(nèi)首個(gè)3D打印的新型彈性體復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的移動(dòng)設(shè)備防護(hù)解決方案。
這樣的微晶格材料還可用作吸聲器，其比傳統(tǒng)的吸聲器更薄更輕。另外，它可以用在汽車(chē)中作為減振器來(lái)減弱聲音并提供沖擊保護(hù)。可擴(kuò)展的商業(yè)化前景包括可以用作約束層阻尼器，以抑制平面或旋翼機(jī)機(jī)身中板的振動(dòng)。
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(xiàn)實(shí)。
參考資料：US10119589B2_microlattice damping material and method for repeatable energy absorption
來(lái)源：3D科學(xué)谷
展開(kāi) 
Abaqus/Explicit分析重要概念（2）：各種阻尼的功能及設(shè)置方法/橡膠阻尼
在 Abaqus/Explicit 分析中，為了避免數(shù)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(yīng)變引起的阻尼，在研究高速動(dòng)力分析的高階性能時(shí)，體積粘性是尤其必要的。體積粘性只是作為一個(gè)數(shù)值效應(yīng)被引入，因此，材料點(diǎn)上的應(yīng)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(shù)：線性體積粘性和二次體積粘性，可以在 Step 功能模塊中進(jìn)行設(shè)置（如圖1所示）。
一般情況下，采用 Abaqus 的默認(rèn)設(shè)置即可。
圖1 設(shè)置體積粘性參數(shù)
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(gè)阻尼參數(shù)：
質(zhì)量比例阻尼是關(guān)于質(zhì)量矩陣的比例系數(shù)，主要用于消除低階振蕩；剛度比例阻尼是關(guān)于剛度矩陣的比例系數(shù)，主要用于消除高階振蕩。
圖2 設(shè)置材料阻尼
關(guān)于材料阻尼的詳細(xì)介紹，請(qǐng)參見(jiàn) Abaqus 幫助文檔《Abaqus Analysis User’s Manual》第20.1.1節(jié)“Material damping”和《Abaqus Keywords User’s Manual》中的關(guān)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(yōu)點(diǎn)是可以僅在必要的節(jié)點(diǎn)上定義阻尼，其阻尼力與單元的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相對(duì)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(shí)使用，一般不會(huì)引起穩(wěn)定極限值的顯著變化
。
展開(kāi) 案例3：阻尼材料案例：Isotropic VS Viscoelastic Materials
阻尼材料在車(chē)身減振降噪中應(yīng)用的范圍比較廣，阻尼材料在VL中可以通過(guò)Viscoelastic Materials來(lái)設(shè)置，之前有網(wǎng)友說(shuō)設(shè)置阻尼材料后沒(méi)減振效果，因此本案例對(duì)比分析了Isotropic材料（無(wú)損耗因子）與Viscoelastic材料（阻尼損耗因子0.2）的振動(dòng)響應(yīng)，來(lái)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(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)。
Isotropic材料
Isotropic材料計(jì)算的某點(diǎn)振動(dòng)響應(yīng)
Viscoelastic材料（阻尼損耗因子用虛部來(lái)表示）
Viscoelastic材料計(jì)算的某點(diǎn)振動(dòng)響應(yīng)
分析結(jié)果對(duì)比：
20-200Hz范圍內(nèi)振動(dòng)加速度的均方根值對(duì)比：65.16 vs 40.49
致謝：感謝superxjw版主在本人使用VL過(guò)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(kāi) 減振降噪高分子阻尼材料技術(shù)說(shuō)明
減振降噪高分子阻尼材料技術(shù)說(shuō)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(fā)，通過(guò)固化、共混、互穿網(wǎng)絡(luò)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(jī)減振降噪；有的用于艦艇導(dǎo)流罩阻尼，透聲涂層；還可用于汽車(chē)、飛機(jī)、機(jī)械的減振降噪處理。可根據(jù)需要，調(diào)節(jié)阻尼系數(shù)(tanδ)和使用溫度范圍。
1．膠片型采用普通橡膠板生產(chǎn)工藝，需硫化機(jī)、煉膠機(jī)，原料為各種橡膠，硫化劑，促進(jìn)劑，填料等。
2．涂料和膠粘劑型主要是混料釜。 原料在市場(chǎng)上均可購(gòu)到。
展開(kāi) 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(guò)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(shè)備的汽車(chē)應(yīng)用需要TIMs的高性能特性，例如優(yōu)異的高阻尼，因?yàn)閬?lái)自車(chē)輛的各種頻率的振動(dòng)和沖擊無(wú)處不在。事實(shí)上，大約20%的電子設(shè)備故障或疲勞故障是由上述振動(dòng)引起的。高阻尼和可再加工性可以抑制沖擊甚至修復(fù)振動(dòng)造成的損傷，阻尼TIMs的可再加工性可以有效地節(jié)約資源，降低成本。然而，目前的TIM仍然缺乏抑制振動(dòng)和再加工的能力，因?yàn)閷⑦@些特性集成到一個(gè)TIM中仍然是一個(gè)難題。
02
成果掠影
近日，中科院深圳先進(jìn)電子材料國(guó)際創(chuàng)新研究院曾曉亮、任琳琳和南昌大學(xué)杜國(guó)平老師團(tuán)隊(duì)針對(duì)開(kāi)發(fā)具有顯著的阻尼性能、可再加工性、柔軟性和高導(dǎo)熱性的TIMs取得最新進(jìn)展。受皮膚組織中纖維網(wǎng)絡(luò)和脂肪細(xì)胞的協(xié)同作用的啟發(fā)，我們?cè)谶@里報(bào)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(wǎng)絡(luò)中，同時(shí)結(jié)合氮化鋁填料。所得的TIMs在日常生活頻率范圍內(nèi)(1 -
300 Hz)的阻尼系數(shù)高達(dá)0.95-1.0，優(yōu)異的再加工效率(92%)，低楊氏模量(55.8
kPa)和導(dǎo)熱系數(shù)為2.25 W/mK。目前的工作為抗沖擊電子產(chǎn)品中的高性能TIMs提供了一種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(fā)表于《Composites Science and Technology》。
03
圖文導(dǎo)讀
圖1.模擬皮膚組織的TIMs設(shè)計(jì)原理。
圖2.
展開(kāi) abaqus中阻尼的設(shè)置
如果結(jié)構(gòu)由多種材料組成，那么采用復(fù)合阻尼來(lái)描述系統(tǒng)的阻尼特性是非常簡(jiǎn)便有效的。 在ABAQUS中分兩步定義復(fù)合阻尼。 a) 在材料屬性中定義該材料對(duì)應(yīng)的復(fù)合阻尼，如下圖所示： b) 在分析步驟內(nèi)勾選復(fù)合阻尼選項(xiàng)，如下圖所示： 4.4 結(jié)構(gòu)阻尼 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)阻尼特性與結(jié)構(gòu)或者材料的內(nèi)摩擦機(jī)理有關(guān)。結(jié)構(gòu)阻尼力的方向與速度方向相反，與位移相比滯后90°。只有當(dāng)位移和速度的相位差為90°時(shí)，結(jié)構(gòu)阻尼假設(shè)才能成立，因此激勵(lì)必須是正弦函數(shù)。使用結(jié)構(gòu)阻尼假設(shè)的動(dòng)力學(xué)分析包括穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分析和隨機(jī)響應(yīng)分析，其它如瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析則不能直接應(yīng)用機(jī)構(gòu)阻尼，必須依據(jù)一定的準(zhǔn)則將其轉(zhuǎn)換為等效的粘性阻尼。 在ABAQUS中定義結(jié)構(gòu)阻尼如下圖所示：
展開(kāi) 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(duì)無(wú)阻尼系統(tǒng)計(jì)算的，但大多數(shù)工程問(wèn)題都涉及某種阻尼，無(wú)論阻尼有多小。
（繼續(xù)抄幫助）
向模型添加阻尼有兩個(gè)原因：限制數(shù)值振蕩或向系統(tǒng)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(yīng)變相關(guān)的阻尼。其目的是改進(jìn)高速動(dòng)態(tài)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(rèn)體積粘度參數(shù)，但是很少需要這樣做。體積粘度壓力不包括在材料點(diǎn)應(yīng)力中，因?yàn)樗鼉H作為數(shù)值效應(yīng)。因此，它不被視為材料本構(gòu)響應(yīng)的一部分。
關(guān)于體積粘度的詳細(xì)介紹大家可以查幫助，我這里給大家截個(gè)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(jié)構(gòu)問(wèn)題和準(zhǔn)靜態(tài)問(wèn)題，以抑制低頻動(dòng)態(tài)效應(yīng)，從而以最少的增量達(dá)到靜態(tài)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(duì)于許多應(yīng)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(gè)與瑞利阻尼相關(guān)的阻尼因子：αR 表示質(zhì)量比例阻尼，βR 表示剛度比例阻尼。
展開(kāi) abaqus碟形彈簧阻尼器
請(qǐng)問(wèn)有人會(huì)關(guān)于abaqus關(guān)于碟形彈簧阻尼器的模擬調(diào)試嗎？有償。
ABAQUS連接器在索網(wǎng)阻尼機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用
索網(wǎng)阻尼機(jī)構(gòu)在無(wú)人機(jī)、飛行器的攔截方面應(yīng)用廣泛，本文介紹一種阻尼原理在ABAQUS中的仿真實(shí)現(xiàn)。如下圖所示，攔截索網(wǎng)兩端通過(guò)定滑輪固定在具有彈簧阻尼單元的機(jī)架上，通過(guò)彈簧和定滑輪的作用實(shí)現(xiàn)對(duì)沖擊過(guò)程的阻尼作用，值得一提的是，由于索網(wǎng)一端在實(shí)際中的相對(duì)位置與機(jī)架柔性輸出端相同，故在兩者之間補(bǔ)充一MPC鉸接約束（僅說(shuō)明原理，不代表實(shí)際結(jié)構(gòu)）。具體細(xì)節(jié)總結(jié)如下圖，感興趣的同學(xué)建模調(diào)試下吧。
進(jìn)一步釋放滑輪的x方向約束：
小球在y方向上的位移
Abaqus|結(jié)構(gòu)阻尼（structural damping）就是損耗因子（loss factor）
先說(shuō)結(jié)論：其實(shí)我們?cè)?em>材料定義時(shí)輸入的structural damping就是材料的損耗因子（damping loss factor）。
1. Introduction
簡(jiǎn) 介
在Abaqus的材料定義中包含瑞利阻尼、復(fù)合阻尼與結(jié)構(gòu)阻尼，其中結(jié)構(gòu)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(xiàn)中，經(jīng)常出現(xiàn)材料損耗因子(damping loss factor)來(lái)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(guān)于在材料層面、構(gòu)件層面與結(jié)構(gòu)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(gòu)件的能量消耗、損耗因子與阻尼比關(guān)系推導(dǎo)》。
本文主要說(shuō)明在Abaqus材料本構(gòu)定義中所需填寫(xiě)的結(jié)構(gòu)阻尼（structural damping）就是材料的損耗因子（loss factor）。
2. Derivation at the Member Level
構(gòu)件層面的推導(dǎo)
既然在幫助文檔中，是用力（Force）來(lái)闡述，因此本文也先從構(gòu)件層面來(lái)闡述構(gòu)件的損耗因子與structural damping是個(gè)什么關(guān)系。
展開(kāi) 基于ISIGHT+ABAQUS的摩擦阻尼器參數(shù)設(shè)計(jì)方法
分享2018年10月份完成的基于ISIGHT+ABAQUS的優(yōu)化案例結(jié)果-摩擦阻尼器參數(shù)設(shè)計(jì)，方法：ABAQUS計(jì)算減震結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)，并輸出結(jié)果到ISIGHT，ISIGHT提取響應(yīng)結(jié)果并根據(jù)優(yōu)化算法改變輸入變量重新導(dǎo)入ABAQUS計(jì)算，迭代數(shù)次。流程圖及計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖。從六個(gè)阻尼器參數(shù)散點(diǎn)圖可以看出，優(yōu)化過(guò)程呈現(xiàn)的趨勢(shì)明顯（既奇數(shù)層趨近較小值，偶數(shù)層趨近較大值）。
【JY】Abaqus黏滯阻尼器參數(shù)計(jì)算插件 ￥29.9
本插件嚴(yán)格按照Maxwell理論計(jì)算公式進(jìn)行編制，詳情可先看以下推文：
【JY】結(jié)構(gòu)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(xué)原理與應(yīng)用
在ABAQUS中：
在Abaqus中，采用非線性鏈接對(duì)黏滯阻尼器進(jìn)行模擬，其中阻尼里輸入的是速度和力，可以通過(guò)《阻尼器噸位設(shè)計(jì)分析V3.0》插件自動(dòng)生成速度、力的數(shù)據(jù)，對(duì)黏滯阻尼器進(jìn)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：
