ABAQUS質量的案例
ABAQUS質量縮放
ABAQUS質量縮放
ABAQUS分析布中中質量縮放設定.pdf
Abaqus/CAE質量縮放設置SOP
ABAQUS中質量縮放設置SOP（后續慢慢題入一些ABAQUS的使用技巧以供相互交流學習）
Abaqus質量-彈簧-杠桿系統振動周期
質量-彈簧系統是分析動力學問題最簡單的入門案列，任何系統都可以簡化為有限個彈簧-質量-阻尼構成的系統，進行動力學分析，獲得系統的響應特征。分析這種系統時，首先要根據彈簧、阻尼器的物理意義對與其固連的質量塊進行受力分析，然后用牛頓第二定律列寫質量塊對應的合力方程，從而得到系統的數學模型——微分方程。對于少數自由度時，可以比較簡單的推導求解，但是自由度多時，手動求解就變得很麻煩了。
在本教程中，我們將利用Abaqus軟件計算質量和彈簧系統的振動周期。我找了一個簡單點的模型，以便我們將Abaqus軟件的計算結果與理論計算結果進行比較。
問題描述如下，一根長1米的鋼桿繞O點鉸接，并通過兩個剛度系數為K和3K的彈簧在兩端連接。在此例中，我們以每秒10弧度的初始速度旋轉整個鋼棒，此模擬的目的是繪制隨時間變化的角位移圖并獲得旋轉周期。
建模過程如下：
首先我們需創建一根梁長度1m，將材料密度及截面參數調成與已知條件一致，即質量m=5.549kg；接下來需要創建兩端的彈簧，使用special spring/dashpot建立彈簧，注意左端彈簧剛度15000N/m，右端彈簧剛度為5000N/m；最后需要創建鉸接，這里可以使用connector來模擬，注意鉸點位置為0.25m處。
模型搭建過程
建立Dynamic， Implicit分析步，分析時長0.5s，為了較準確的捕捉運動狀態，設置固定增量步長0.001及歷時輸出連接器轉動位移UR1；設置梁的初始初始轉速10rad/s （考考大家最后的轉動的周期與初速度有關嗎？)。
結果
進行求解后，提取connector轉動角度曲線如圖。
展開 BCC點陣結構梁單元Abaqus壓縮仿真模擬-顯示動力學質量縮放 ￥19.89
本文通過abaqus顯示動力學的方法對BCC結構進行壓縮仿真模擬，同時為減小計算量，采用梁單元模擬點陣結構，壓頭設置為剛性面，添加質量縮放，加快運算速度，為點陣結構壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實體，然后對實體進行處理，得到點陣單胞點陣結構。
b.建立單胞BCC梁單元點陣模型,然后進行刪除面的操作，得到單胞BCC點陣結構，接下來進行陣列操作，得到最大外形尺寸為25x25x25的點陣壓縮模擬試件。
C.建立剛性壓板，設置參考點，模擬萬能試驗機壓頭，剛性單元不參與計算，不影響計算結果，加快運算速度。
2. 裝配，按壓縮試驗進行裝配，從上到下依次為壓板-點陣-壓板。
3.設置材料屬性，本文為鈦合金TC4，密度4.43e-9Tone/mm3,彈性模量為118000MPa，泊松比0.3，應力應變值見下表所示。
設置截面屬性Beam，定義截面半徑0.5mm
指派截面，定義方向[1,2,3]，完成材料屬性設置。
4.設置分析步Dynamic,Explicit，時間設置為5s，以每秒1mm的速度進行壓縮模擬，開啟質量縮放為1e-5，歷程輸出勾選位移和力，以便輸出力-位移曲線，然后計算相應的應力-應變曲線。
5.設置相互作用-切向行為和法向行為，摩擦系數為0.3，設置通用接觸。
以下部分為付費部分
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ABAQUS應用之質量縮放
本文是關于 Abaqus/Explicit 中質量縮放（Mass Scaling）設定的技術文檔，主要介紹了質量縮放的原理、設定方法以及相關注意事項
1、 質量縮放的背景和原理
1． 背景：
Abaqus/Explicit 在分析接觸、碰撞等高度非線性問題或 Abaqus/Standard 難以收斂時具有優勢，但求解時使用非常小的時間增量，計算成本龐大。提高加載速率和質量縮放可提升計算效率，當材料需考慮應變率時，可使用質量縮放。
2． 原理：
Abaqus/Explicit 將求解過程視為波傳問題，穩定時間增量與元素特征長度及疏密波波速有關，疏密波波速又和楊氏系數與密度有關。質量縮放通過調整部分元素的密度，放大時間增量來提升計算效率。
2、 質量縮放的設定方法
1． 檢查穩定時間增量：
建立 Job 之后，通過提交分析或執行 Data Check，系統會將穩定時間增量信息寫入（.sta）檔，可作為后續調整依據。
2． 設定質量縮放：
(1) 在建立 Dynamic, Explicit 分析步時，進入 Mass Scaling 的標簽，勾選 Use Scaling Definitions Below 選項后，點擊 Create 進行設定。
(2) 相關參數說明：
? Objective：包括 Semi - Automatic Mass Scaling（預設）、Automatic Mass Scaling、Reinitialize Mass、Disable Mass Scaling Through Step。
展開 ABAQUS質量縮放
質量縮放.pdf
有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列2：S4殼單元質量矩陣研究
一方面我們查閱Abaqus軟件手冊得到修正方法的說明，另一方面我們自己編程實現簡單的結構有限元求解器，通過自研求解器和Abaqus的結果比較結合理論手冊如同管中窺豹一般來研究Abaqus的修正方法，從而猜測商用有限元軟件的內部計算方法。在研究的同時，準備將自己的研究成果記錄下來寫成一個系列文章，希望對那些不僅僅滿足使用軟件，而想了解軟件內部實現方法甚至是做自己的軟件的朋友有些幫助。由于水平有限，里面可能有許多錯誤，歡迎交流討論。
iSolver介紹視頻：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12884
==以往的系列文章==
第一篇：S4殼單元剛度矩陣研究 http://www.yqgqt.org.cn/content/post/338859 研究基于Mindlin厚殼理論的S4殼單元的剛度矩陣在Abaqus中的實現方式
==第二篇：S4殼單元質量矩陣研究==
在模態分析或者動力學分析中，都必須計算質量矩陣。雖然Abaqus最近發展迅猛，但在模態分析時Nastran依然是行業標準，有些單位的模態分析只承認Nastran的結果，不能使用Abaqus等其它軟件，所以，為了能更深入的了解Nastran的模態分析的優勢，本章在研究Abaqus的S4殼單元的質量矩陣的同時也研究Nastran的Quad4殼單元質量矩陣的內部實現方式。研究方式是在自編程序iSolver根據成熟的理論實現質量矩陣，通過比較同一模型的Abaqus、Nastran的質量矩陣結果，結合幫助文檔猜測這兩個軟件單元質量矩陣的內部實現方法。
===S4殼單元質量矩陣研究總結===
Nastran的Quad4在計算質量矩陣時可選擇一致或者集中，都使用完全積分。
展開 ABAQUS彈簧質量系統固有頻率求解
今天跟大家聊一聊我們在結構力學與結構動力學里面常見的一個計算公式——彈簧質量系統的固有頻率求解：
學過結構力學或者結構動力學的同學都知道我們系統的固有頻率求解，求解公式如下：
式中的f0即為固有頻率，k為系統的剛度（N/m），m為系統質量（kg）。
假定我們的模型如下所示：
那么由上我們可以計算出一個彈簧質量系統的固有頻率，如果我們的k=400N/m，m=10kg，那么通過上式可以計算得到我們的系統固有頻率為1.00658。由此建立我們的ABAQUS有限元模型如下：
1.建立一個點部件，坐標輸入（0，0，0）
2.鼠標左鍵長按1處圖標選擇通過偏移形成參考點，通過參考點RP偏移1000mm生成3處參考點
3.導入點部件進行裝配
4.在分析步模塊建立線性攝動求解類型，頻率求解分析步
5.采用Lanczos求解，頻率求解值設為1即可
6.在相互作用模塊對基準點建立參考點1，即RP-1
7.在上欄special中的彈簧模塊建立兩點之間的彈簧
8.設置彈簧剛度，在ABAQUS的mm制單位中剛度設置為0.4N/mm
9.在上欄special慣性與質量中設置RP-1的質量為0.01t
10.設置兩點的邊界條件，其中RP點6個自由度完全限制，RP-1點除圖中x方向自由度（即U1）其余自由度完全限制
11.無網格劃分操作，設置job，求解job得到結果
由上得到我們的結果，頻率為1.0066，與我們通過公式計算所得到的1.00658相差無幾，誤差很小。
以上就是我們今天關于彈簧質量系統的固有頻率求解的討論，謝謝大家！我是食詩吃詞！SSCC!
展開 質量點在Abaqus中的設置
質量點在很多分析會起到很大的作用，可以簡化模型，縮小計算量，加快計算速度。比如某些結構 ，建模的時候無需考慮其外形，但是在動力分析的時候，必須考慮其質量對整體結構的影響，這個時候可以通過直接附加質量點的方式進行模擬，如何附加，已經如何檢驗附加后的質量，這是很多初學者會感到迷惑地方。簡單算例一個，看下圖所示：
上圖是一個10×10×10 的立方體，密度為1，施加X方向的初速度1，在interaction模塊下檢查其結構體的相關質量速度，可得到相關的質量參數， 1000
理論可得出1/2*m*V*V ，得到相關的動能為500 在后處理中可以查詢其相關的動力學信息。
加入質量為1000的質量塊：所有的操作都在intercation模塊下的完成
1、加入參考點RF
2、在參考點上加入質量點
Tools-special-Create-Point mass/intertia
3、將新加入的質量點 Coupling到一個相應的面之上 ，否則該質量點懸空在！
一定要記得將在初始速度中考慮該參考點，重新計算，可得到 動能 1000，結果沒有問題。
Note：在Abaqus CAE下如果通過quere Mass property，是不考慮質量點的，所以查詢的時候，顯示的仍然只有500，切記！ 要檢查質量，請開打status 文件，會有質量的提示。
展開 ABAQUS二維網格劃分及質量檢查
abaqus只要幾何分割合理、布種合適同樣可以獲得好的網格質量。
往期精彩視頻，歡迎關注??！
1. HYPERMESH中設置ABAQUS銷軸接觸設置
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c13866
2. HYMPERMESH與ABAQUS聯合（銷軸簡化梁單元）
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c13824
ABAQUS中的質量縮放
準靜態分析或某些動態分析中，少數尺寸較小的單元控制穩態時間增量，為提高計算效率，經常采用質量縮放的方法。
顯示動態過程常用于解決以下兩類問題：瞬時動態響應計算和含復雜非線性效應（最常見的是復雜的接觸條件）的準靜態模擬。由于求解動態方程時采用了顯示中心差分法，平衡方程中離散的質量矩陣對計算效率和精度都起到了關鍵性的影響。如果恰當地運用質量縮放方法，可以在保證計算精度的情況下，大大提高計算效率。然而，最適合于準靜態模擬的質量縮放技術與動態分析中必須采用的質量縮放方法存在很大差異。
1、準靜態分析
對于應變率無關材料的準靜態分析，自然時間并不重要。為節省計算時間，有效的辦法是有兩種：減少分析的時間步長或人為地增加模型的質量（質量縮放）。對于率無關材料，這兩種方法產生的效果相同；但如果模型中含有率相關材料，首選質量縮放方法，因為該方法保留了自然時間。
準靜態分析的質量縮放方法通常用于整個模型上執行。然而，當模型各部分的剛度和質量不同時，常選中模型的某部分進行質量縮放或對每部分分別進行縮放。任何情況下，都沒有必要減小模型質量的實際值，并且隨意地增加質量通常都會影響到計算精度。對于大多數準靜態問題，一定程度的質量縮放可以增加ABAQUS/Explicit時間增量，從而減小計算時間。然而，必須保證質量的改變和隨之增加的慣性力對計算結果沒有顯著影響。
2、動態分析
動態分析中，自然時間度量非常重要，為了獲得瞬態響應，必須精確地表示模型的實際質量和慣性。然而，許多復雜的動態模型包含了一些尺寸極小的單元，使顯示動態分析采用很小的時間增量。這些小尺寸單元通常是在生成復雜網格時形成的。通過在分析步起始時對這些控制單元的質量進行縮放，可以顯著地增加穩態時間增量，而對整個模型的動態行為的影響可以忽略不計。
展開 
Abaqus Mass Scaling（質量縮放）的用途及設置方法
如圖公式：
2，設置步驟
（1）先不用質量縮放，看時間增量是多少，做到心中有數；
（2）Step模塊-Edit Step-Create-輸入參數，如圖：
3，各選項的含義
（1）Object參數含義：
Semi-Automatic Mass Scaling：預設質量縮放；
Automatic Mass Scaling：自動質量縮放；
Reinitialize Mass：還原前一分析步放大的質量；
Disable Mass Scaling Through Step：停止前一個分析步設定的質量放大，否則將沿用前一個分析步的質量放大。
（2）Application參數含義：
Region：質量縮放的區域，默認是整個模型，可以設置成自定義的集合區域；
Scale：質量縮放系數。At beginning of step在分析前設置scale，分析過中不再調整；Through step會在分析過程中調整。
（3）Type參數含義：
Scale by factor：按照固定比例進行質量縮放；
Scale to target increment：目標時間增量。如果原本的時間增量小于設定的目標時間增量，系統強行通過質量縮放調整到目標時間增量；
Scale element mass:
Uniformly to satisfy target：等比例調整所有單元的時間增量，讓最小值等于目標時間增量；
If below minimum target：僅對時間增量小于目標時間增量的單元進行質量縮放；
Nonuniformly to equal target：直接將所有單元調整到目標時間增量。
展開 Abaqus準靜態小例子: 能量平衡、質量放大
如果模擬的結果發現動能占的比例太大，一般的作法是將加大加載時間，也可以利用質量放大技術。
?abaqus提取單元的剛度矩陣和質量矩陣
abaqus提取單元的剛度矩陣和質量矩陣：
*Output, history, variable=PRESELECT,
*File Format,ASCII
*Element Matrix Output,Elset=Beam-1.Set-2,
File Name=shuchu,Frequency=1,Output File=User Defined,Stiffness=Yes
*End Step
*Step
*Matrix generate，stiffness
*End Step
ABAQUS/Explicit質量縮放（MASS SCALING）使用心得 [轉simwe]
對于大多數準靜態問題，一定程度的質量縮放可以增加ABAQUS/Explicit時間增量，從而減小計算時間。然而，必須保證質量的改變和隨之增加的慣性力對計算結果沒有顯著影響。
誠然，修改材料密度也可以達到質量縮放的效果，但本節描述的方法靈活性更大，特別是在多步分析中。
有關準靜態過程中質量縮放的討論，可參看”Rolling of thick plates,” Section 1.3.6 of the ABAQUS Example Problems Manual
動態分析
動態分析中，自然時間度量非常重要，為了獲得瞬態響應，必須精確地表示模型的實際質量和慣性。然而，許多復雜的動態模型包含了一些尺寸極小的單元，使顯示動態分析采用很小的時間增量。這些小尺寸單元通常是在生成復雜網格時形成的。通過在分析步起始時對這些控制單元的質量進行縮放，可以顯著地增加穩態時間增量，而對整個模型的動態行為的影響可以忽略不計。
對真正的動態問題，只能對少數單元進行質量縮放，并且不允許明顯地增加整個模型的質量，否則會降低動態結果的精度。
有關動態分析中采用質量縮放的討論，可參看“Impact of a copper rod,” Section 1.3.10 of the ABAQUS Benchmarks Manual,;
穩態時間增量
本節中，“單元穩態時間增量”是指單個單元的穩態時間增量；“單元－單元穩態時間增量”是指某個單元組內單元穩態時間增量的最小值；“穩態時間增量”是指整個模型的穩態時間增量。
模型中引入質量縮放
顯示動態分析中有兩種質量縮放方法：定比例質量縮放和變比例質量縮放。兩種方法可以分開使用，也可以結合起來使用。質量縮放可用于整個模型，也可以用在單元組上。
定比例質量縮放
定比例縮放方法是對組裝成全局節點質量陣的單元質量進行縮放，該方法在分析步起始時執行。
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