ABAQUS模態的案例
案例13 基于模態的振動響應（Abaqus計算模態）
之前在superxjw版主的第二課中介紹了如何利用VL計算基于模態的振動響應，但是有網友是采用Abaqus計算模態，然后用VL來計算后續的振動響應以及聲學響應，然后就詢問如何導入Abaqus的模態分析結果，因此，做了一個導入Abaqus的模態結果，然后進行振動響應計算的案例，給大家分享一下。
superxjw版主的視頻教程：
LMS Virtual.Lab 11聲學視頻教程 第二課 基于模態的振動響應計算
對于VL的接口方面：
VL11SL2和VL12都是支持到Abaqus 6.12
所以，喜歡追求新版本，使用Abaqus6.13的朋友們就得注意一下版本的問題了。
感謝阿偉在本人學習LMS Virtual.Lab過程中的幫助！
本例視頻及Abaqus模態計算結果文件下載地址：http://pan.baidu.com/share/link?shareid=4100661600&uk=1728334102
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展開 Abaqus預應力模態分析
Abaqus預應力模態分析
預應力模態
模態分析是一個線性攝動分析，只能進行線性求解。在動力學方程中，其載荷矩陣和阻尼矩陣為0，特征值的提取只取決于剛度矩陣和質量矩陣。而結構在外載荷的作用下剛度矩陣會發生變化，也就間接影響了結構的固有頻率。而預應力狀態下，我們不清楚剛度矩陣的變化對模態頻率的影響時，便需要進行預應力模態分析。
Abaqus預應力模態求解
分析流程如下：第一步先進行非線性靜力學求解——第二步進行模態提取
需要注意的是第一步求解時必須打開幾何非線性，即NLGEOM = YES 否則第一步求解完成后剛度矩陣不會改變，模態頻率也就不會發生變化。第二步模態求解無需設置PERTURBATION（線性攝動）或幾何非線性，軟件默認在開啟幾何非線性的后續分析步中繼續保持。
另外，第一步非線性靜力求解的材料非線性，接觸等都會對結構的剛度矩陣產生影響，進而改變模態頻率。材料如果進入塑性，相應的切向模量會降低，進而導致結構剛度矩陣變小。
靜力分析下接觸狀態的改變也會對剛度矩陣產生影響。Abaqus在進行預應力模態分析時對接觸的處理如下：第一步進行非線性接觸分析，軟件會把第一步分析結果的接觸區域作為第二步模態分析的作用區域，而第一步分析結果的接觸面分開區域不予考慮。需要注意的是，在進行第二步模態分析時，接觸區域并不是簡單的直接轉變為Tie處理，而是通過附加接觸剛度來進行求解。
Abaqus重啟動設置
重啟動分析方式是一種很便捷的模式。比如，我們需要算在預應力狀態下的模態，振動，沖擊等等一系列工況，而如果不進行重啟動分析，則每個分析工況下都需要重新計算預應力工況，對于大模型，嚴重影響計算效率；而進行重啟動設置后，預應力工況只需計算一次。
展開 Abaqus預應力模態分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載
abaqus在求解模態時對接觸區域的處理并不是直接作tie連接處理，而是會在兩個接觸面之間引入接觸剛度，而tie連接對兩個接觸面是綁定關系，即引入無窮大的剛度，所以用接觸設定進行模態求解時模態頻率會偏小，更符合實際。
2. 下圖紅色部分是預緊力狀態下的接觸區域，而不加載預緊力時接觸區域更大，所以兩種狀態下模態頻率差異較大。
3. 不同大小的預緊力狀態下由于接觸區域基本保持不變，所以對模態頻率影響不大。
4. 在tie的建模方式下，不管是否加載預緊力，接觸面積不會發生改變，所以對模態頻率影響不大。
總結
1. 用abaqus求解模態時對接觸區域的處理可以直接定義接觸求解，相比tie來求解結果更合理。
2. 預緊力狀態下會改變接觸狀態，從而對模態頻率產生影響。
3. 對于實際情況，如果接觸面積在振動過程中變化很小，基本保證靜力分析時的接觸面大小，不是大面積的開合，這種帶接觸的預應力模態結果還是比較準確的。
下載地址：Abaqus 分析用戶手冊材料卷
展開 基于hyperworks/abaqus模態分析-01 ￥12
本案例是基于hyperworks/abaqus模態仿真分析，重點在于說明如何在hyperworks中完成前處理（部件建立、網格劃分、材料創建、屬性定義、約束設置、模態分析步設置等），接著導出inp模型文件并在abaqus中進行求解計算，abaqus只是扮演一個求解器的角色，hyperview中進行后處理。
模態分析結果動畫
本案例inp模型文件前處理全部在hyperworks中完成，要查看前處理如何設置，只需要在hyperworks的abaqus操作界面，導入inp模型便可查看。如果你只在hyperworks中完成部件建立、網格劃分、材料創建、屬性定義，連接關系的創建，然后在abaqus中完成加載、約束、接觸等設置并提交計算的話，遇到一些常見的問題可以關注我之前發的帖子《Hyperworks其它模塊轉到ABAQUS模塊中常會遇到的問題及解決方法匯總》。
展開 
基于hypemesh的abaqus模態分析
這里簡單介紹一下采用hypemesh軟件進行abaqus模態分析的基本流程。
網格劃分
這里是已經建立好的網格，在左端圓孔處設置固定約束。
2.材料及屬性設置
2.1 新建材料，這里選用AL6061，對材料的密度，彈性模量進行設置如下：
2.2 建立屬性，類型選擇SHELL-SECTION，賦予材料屬性和厚度，并將建立好的屬性賦予給單元compent。
3.邊界條件添加
3.1 新建 load collecter。
3.2 邊界條件添加
4.載荷步設置
4.1 新建載荷步，分析類型選擇Frequ，最大分析頻率選擇200。
4.2 輸出設置
新建output，輸出節點變形和單元應力，如圖所示。
5.輸出inp文件，提交計算。
5.1 輸出inp文件
5.2 提交計算
打開abaqus commod，輸入 abaqus job=sample-20190901，提交計算。
6.后處理。
用hypeview打開.odb文件進行結果查看。
展開 【ABAQUS模態動力學】Composite&abaqus 預應力模態分析&輸出單元剛度矩陣
參考
連接器振動脫落_abaqus重啟動分析_顯式隱式切換_插拔力預應力模態_TeeSim天深科技
Abaqus預應力模態分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載- 技術鄰
Natural frequency extraction - SIMULIA 用戶幫助 2020 User guide
《結構動力學》
振動理論及工程應用_天津大學_中國大學MOOC(慕課)
Eigenvalue extraction - SIMULIA 用戶幫助 2020 Theory
1. 什么是模態分析？
模態分析是指求解多自由度系統的模態振型及振動頻率的過程。模態分析可簡單地分為自由模態分析和約束模態分析。
自由模態分析：不加任何約束，進行求解（會出現前六階0模態）
約束模態分析：施加完整的約束，模型不會出現剛體模態 還可以分類為：
預應力模態（典型例子：吉他琴弦）
干模態分析(空氣中)
濕模態分析（流體耦合作用不可忽略）
2. 單自由度系統振幅和固有頻率的求解
模態分析的本質上是求解一定條件下的結構動力學方程。
展開 abaqus屈曲模態分析教程詳解 ￥10
abaqus屈曲模態分析教程詳解
視頻下方附帶工程文件inp，大家可以自行下載學習參考
《基于 ABAQUS 的桁架機器人模態分析》
摘 要：為了確保桁架機器人在設計階段滿足模態性能要求，在設計前期需要對桁架機器人進行模態分析研究。本文首先根據物流工廠中的實際需求，確定桁架機器人的整體結構，并建立三維模型；然后基于 ABAQUS 有限元仿真平臺提取桁架機器人的前十階固有頻率以及振型；最后通過模態試驗方法對桁架機器人的實體縮小模型進行分析。結果表明：模態試驗結果中存在四種振型與 ABAQUS 分析結果中的四種振型吻合程度較高，驗證了仿真實驗的可靠性。所做分析為避免發生共振及后續改進等研究提供理論支持。
關鍵詞：桁架機器人；ABAQUS；模態仿真；模態試驗
0 引言
隨著“中國制造 2025”的不斷推廣，鼓勵制 造企業進行物流智能化轉型，推動物流、智能倉儲 等物流新技術、新設備的應用。在這個過程中，智 能物流工廠必須堅持以智能產品為主體，智能生產 為主線[1]。工業機器人是整個生產過程中的關鍵環 節，能有效降低人工成本，提高生產效率。桁架機 器人也叫直角坐標機器人，是工業機器人的一種。由于桁架機器人有著可承受重質量運輸、剛度大、 強度高、安全系數高等特點，使得它在物流工廠應 用中的優勢更加明顯。當前，桁架機器人在智能制 造中有著舉足輕重的地位，它不僅大大降低了企業 總成本中的勞動力投入成本，而且顯著提高了制造 業中的生產效率。桁架機器人主要以直線運動為 主，由 X，Y 及 Z 方向分別提供 3 個獨立的自由度， 完成工作空間點的定位工作。桁架機器人作為智能 物流工廠輸送線中的重要組成部分，對整個系統起 著至關重要的作用，必須保證桁架機器人正常工作 情況下的運動精度及可靠性。因此，對桁架機器人 進行模態分析的研究具有重要的意義。
國內外學者對結構的模態分析進行了大量研 究。
展開 關于ABAQUS復模態介紹
在多自由度響應的問題中，認為質量矩陣和剛度矩陣都是正定對稱的；而且認為系統阻尼是比例阻尼，是一種可解耦阻尼；同時結構固有模態（振型）相對于質量矩陣、剛度矩陣和阻尼矩陣都具有正交性。因此可用模態坐標使方程簡化，這種理論稱為實模態理論。但是如果剛度矩陣和阻尼矩陣是非對稱的，則不能用常規方法將方程解耦，這時必須用復模態解耦，稱這種方法為復模態理論(complex modal theory)。
復特征值理論使用投影法(projection method)來提取系統的復特征值(complex eigenvalues)。有限元模型的特征值問題可以用以下公式來表達：
其中MMN ：質量矩陣，通常是對稱的和半正定的；
CMN：阻尼矩陣；
KMN：剛度矩陣，可以包括預載荷和阻尼的影響，因此有可能是非對稱的；
μ：復特征值；
φN：復特征向量，即振動模態；上標M和N代表自由度。
在ABAQUS/Standard中，復特征值的提取過程使用子空間投影法，而且在復特征值提取過程之前，一般先進行具有對稱剛度矩陣的無阻尼系統的特征值和特征模態的計算。全部的子空間都被缺省地作為基本矢量，ABAQUS/Standard在考慮用戶對子空間的各種規定之后，通常計算出投影空間內所有的有效復模態。用戶指定的需要求解的特征模態數不能超過投影子空間的維數。在復特征值提取過程中，為了能夠計入剛度矩陣或阻尼矩陣非對稱的影響，程序能夠自動使用非對稱矩陣求解和存儲方法。如果用戶強行指定了對稱矩陣的求解技術和存儲方法，矩陣非對稱性的影響將被忽略。
關鍵字如下：
*COMPLEX FREQUENCY
關于ABAQUS復模態介紹.pdf
展開 Hypermesh與ABAQUS聯合的模態分析 附HyperMesh模態分析步驟下載
圖6 約束施加
7、載荷條件
模態為系統固有振動屬性，無法在對應分析步中設定載荷，如需考結構在某載荷作用下的振動屬性，可進行預應力模態分析。
最后單擊Load Steps下的Step1，將Output Blocks與Load Collectors與其對應，如圖8所示。
圖8 分析步設定修改
通過File->Export->Solver Deck進行模型導出。
ABAQUS部分
1、文件導入
進入ABAQUS中，通過File->import->Model進行inp文件導入。
2、檢查設定
通過各個模塊檢查設定，無誤，并創建作業提交求解。
3、后處理
得到的一階及二階模態振型如下。
圖9 一階模態振型
圖10 二階模態振型
下載地址：HyperMesh模態分析步驟
展開 《基于 ABAQUS 的大跨距桁架不同截面模態分析和結構優化》
基于 ABAQUS 的動力電池包模態性 能研究 [J]. 科技與創新 ,2020(13):26-27+31.
[15] 耿魯 . 基于 UG 和 Abaqus 的產品快速設計和優化 [J]. 中國新 技術新產品 ,2019(23):17-18.
作者：楊晶晶 1 ，金曉怡 1 ，王安然 1 ，奚鷹 2
單位：1.上海工程技術大學 機械與汽車工程學院；2. 同濟大學 機械與能源工程學院
來源：農業裝備與車輛工程，2021年12月
引文格式：[1]楊晶晶,金曉怡,王安然等.基于ABAQUS的大跨距桁架不同截面模態分析和結構優化[J].農業裝備與車輛工程,2021,59(12):35-40.
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展開 
Abaqus中殘余模態的計算 ￥200
給出了Abaqus中殘余模態的計算的操作方法。
ANSA_ABAQUS聯合分析—模態分析 ￥2
ANSA_ABAQUS聯合分析—模態分析
1.gif
有具體詳細步驟
基于Hyperworks+Abaqus控制臂模態分析/自重分析 ￥20
本案例是基于hyperworks/abaqus汽車控制臂模態分析/自重分析，重點在于說明如何在hyperworks/abaqus中完成前處理（部件建立、網格劃分、材料創建、屬性定義、模態分析設置、約束設置、重力場設置、ABAQUS中質量點添加等），接著導出inp模型文件并在abaqus中進行求解計算，abaqus只是扮演一個求解器的角色，hyperview中進行后處理。
模態分析結果動圖
重力場施加分析結果動圖（含質量點）
本案例模型文件前處理全部在hyperworks的abaqus模塊中完成，要查看前處理具體如何設置，只需要在hyperworks的abaqus操作界面，導入inp模型便可查看。模型文件見附件，凡購買本案例的朋友在操作上有什么疑問，可以一起討論交流。
展開 【iSolver案例分享56】指示牌模態及響應譜分析
模態頻率值如下表所示：
一階模態位移云圖如下：
一階模態：Abaqus（左）、iSolver（中）、Ansys（右）
二階模態：Abaqus（左）、iSolver（中）、Ansys（右）
三階模態：Abaqus（左）、iSolver（中）、Ansys（右）
四階模態：Abaqus（左）、iSolver（中）、Ansys（右）
五階模態：Abaqus（左）、iSolver（中）、Ansys（右）
六階模態：Abaqus（左）、iSolver（中）、Ansys（右）
iSolver譜分析Mises應力云圖如下：
Abaqus譜分析Mises應力云圖如下：
Ansys譜分析Mises應力云圖如下：
結論：基于iolver軟件對指示牌進行了模態及響應譜分析，并將計算結果與Abaqus和Ansys進行了對比。三者模態振型均變現出一致性，iSolver與Abaqus模態頻率值一致，略大于Ansys計算結果；iSolver與Abaqus的響應譜分析的最大應力值一致，均為1.62MPa，略小于Ansys計算結果。
4. iSolver免費下載
iSolver為免費軟件，且無license限制，最新版免費下載地址如下：
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/337351
5.
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