ABAQUS模態計算的案例
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。
基于abaqus圓盤三種模態計算方法結果對比 ￥12
模態分析是研究結構動力特性一種近代方法，是系統辨別方法在工程振動領域中的應用。模態是機械結構的固有振動特性，每一個模態具有特定的固有頻率、阻尼比和模態振型。這些模態參數可以由計算或試驗分析取得，這樣一個計算或試驗分析過程稱為模態分析。模態分析就求特征值和特征向量的問題，特征值就是要知道結構振動的一些基本振型對應的頻率，在實際中，有時為了避開這這些基本頻率，防止共振，有時要加強振動，看實際需要，基本自然頻率可以給我們一個準則，可知道我們的結構變形是算快還是算慢，基本自然頻率也可以代表結構整體的剛度：頻率低表示結構的剛度很低（結構很柔軟），相反的頻率高表示結構的剛度很高（結構很堅硬）。本案例分別采用lanczos法、Subspace法、AMS法對圓盤進行模態分析，并得到圓盤結構的各階固有頻率和陣型。在任何動態分析中都要定義材料的密度。分析步類型采用Linear perturbation（線性攝動分析步），選擇Frequency 在DAT文件中可以查看各階固有頻率和有效質量。
lanczos法模態分析
Subspace法模態分析
AMS法模態分析
通過上述動畫結果可以看出lanczos法、Subspace法陣型及頻率計算結果基本一致，AMS法與lanczos法、Subspace法分析結果的頻率略有差別（可在dat文件中查看對比），陣型差別較大。
展開 【ABAQUS模態分析計算時候，一直處于running狀態】解決方案
最近，在做模態分析的時候，提交計算時候發現作業管理器一直處于running狀態，監視器上也無反應。因為我的模型復雜，網格密度大數量大，所以一度以為是模型問題，依次排查問題：
1、分別在三臺電腦上計算，都是running狀態。
2、以為是軟件本身的問題，但是計算簡單模型的模態分析，可計算。
3、查看running狀態是否是真的在運行。打開計算機的任務管理器，發現軟件在運行，CPU內存占比高。所以可以確認是在計算的。
4、最后將計算的最大模態頻率由2000Hz降低到40Hz，大約十幾分鐘就計算完成了。查看結果，40Hz頻率前，頻率增長緩慢，約有二十多階。所以可認為是，模型較大的原因，且設置所計算的模態數大或是最大頻率大，從而導致計算緩慢，且模態計算在監視器中只顯示一步，即完成了，所以讓人誤解為一直處于running狀態沒在運行，實際上是在計算的。
5.建議：模型較大計算模態的情況下，建議把模態數降低，或者減小最大頻率，先試計算。可開多核并行計算。
展開 
【iSolver案例分享59】 水下爆炸實驗常用結構-簡化船體梁的模態計算與對比（Abaqus、文獻）
在正式進行水下爆炸實驗之前，通過模態分析的方法來考察所設計的簡化船體梁結構的合理性具有重要意義。
本文參考了Zhou等人發表的論文[1]，利用Abaqus、iSolver軟件對其中的簡化船體梁結構進行了模態計算，主要對水下爆炸中備受關注的一階垂向模態結果（干、濕）進行了對比，以評估自主有限元軟件iSolver在計算精度、可靠性和便利性等方面的表現。
1 模型介紹
根據論文提供的信息，建立如下所示的簡化船體梁結構模型：長2.8米，寬0.3米，高0.08米，板厚0.003米。結構材料采用Q235。
2 干模態的計算與對比
干模態的計算中，在Abaqus和iSolver使用相同的設置。Q235的密度取7850 kg/m^3,楊氏模量取2.1e11 Pa，泊松比取0.3。結構有3700個S4R單元。具體如下圖所示。
結果對比如下所示：
3 濕模態的計算與對比
濕模態的計算中，在Abaqus使用聲學單元建立水域，在iSolver直接使用軟件內置的施加虛擬流體質量設置（用戶手冊第4.14節）。結果對比如下所示：
4 結論
綜合上述對比，iSolver軟件計算結果分別在干、濕模態方面均與文獻結果、Abaqus計算結果展現出高度的吻合性，具有精度高、可靠性好的優點。且內置了施加虛擬流體質量的功能，對于船舶濕模態的計算更具有便利性，在不需要對水域進行建模的情況下，取得了比Abaqus更貼近實驗的結果，十分適合用于船舶行業的模態分析。
展開 abaqus Python后處理, 結果批量生成AVI動畫并保存。以模態計算為例。完整代碼如下，親測可用!
from abaqus import * from abaqusConstants import * import sys import animation #####################自動批量生成保存模態AVI動畫###################################### ###！！！需指定保存路徑path、和新文件名稱filename！！！指定模態數! path='D:/temp/2022K05MOD/result/' #指定保存路徑!! filename='Cylind_Mod' #指定保存文件名稱!!
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
它表示系統在以
的頻率作自由振動時，各自由度振幅的相對大小，稱之為第i階主振型，也稱固有振型或主模態。
對于任何n自由度振動系統，總可以找到n個固有頻率和對應的n個主振型：
img
4. Abaqus中的模態分析
ABAQUS可以進行實模態分析和復模態分析，也就是 Natural frequency extraction和Complex frequency extraction。前者對應于frequency分析步，這是一個線性攝動分析步.
能進行特征值提取，計算系統的固有頻率和相應的振型
；
根據幫助文檔，abaqus的特征值提取分析步求解的是無阻尼有限元模型。其固有頻率的特征值問題:
img
4.1 Abaqus Theory中的描述
結構分析有許多重要領域 對于提取系統的特征值至關重要，獲得其固有振動頻率或研究可能與運動不穩定性有關的分支。例如 地震事件的結構評估通常基于線性分析， 使用結構模式直至限制截止頻率，這通常是 取為 33 Hz（周期/秒）。
一旦模態是可用的，他們的正交特性允許結構的線性響應被構造為一些單自由度系統的響應。這為幾種響應評估方法開辟了道路，這些方法：計算成本低廉，并提供對結構的有用行為。Abaqus/Standard 中提供了幾種這樣的方法
數學特征值問題是一個經典的研究領域，許多工作一直致力于提供特征值提取方法。
展開 使用nastran計算模態解耦
使用nastran計算模態解耦
大部分時候我們都是使用adams進行選址解耦計算，不過如果有有限元模型，我們也可以使用nastran來進行這個計算，或者用Optistruct都可以進行。在此介紹一下使用nastran進行該計算的方法。
1）建模：建立發動機質心點位置，懸置點位置；需注意懸置點位置需要建立兩個重合的點，用來模擬懸置的主動側和被動側，并用三向的bush單元來連接這同一位置的兩個點。需要將懸置靠近發動機位置的模擬點與質心點使用rbe2相連，并在質心點位置建立conm2質量單元，該質量單元賦值發動機的質量；使用card edit，選擇該質量單元，選擇cont并設置發動機的轉動慣量。設置bush的三向剛度K，以及使用GE設置其阻尼。為方便建模，可以將重合的懸置點先移動一定距離，bush建立好后，將另一側再移回原位置。
2）建立約束載荷及模態求解階次。方便設置約束可以在上一步中bush建立前即建立該位置的約束，模擬懸置被動側連接到車身作為接地的設置。如果建立13自由度模型，也可以再建立車身的質心node點，并將懸置的點與車身與懸架連接位置點使用rbe2連接到一起。設置求解模態階次應覆蓋動力總成的自由度。
3）建立正則模態計算工作步load step。
4）建立工作卡片，如果使用nastran計算，需設置sol103,autospc, post-2, DISPLACEMENT=ALL等常用的卡片。
展開 風機行架模態分析計算
鼓風機等旋轉機械在工作過程中會產生各種振動問題，固定風機行架的模態特性是結構設計的一項重要工作。要得到模型的固有頻率和振型等參數，為后面的諧響應計算等動力學計算準備好條件。
1、導入模型，simsolid軟件的隨機配色功能很好用。
2、材料設置
3、連接關系設置
4、邊界條件，底部固定約束設置
5、模態計算結果，前20階模態頻率和振型
6、各階模態參與系數，有效參與質量
為了得到精確地有限元計算結果，通常風機行架的模型需要對網格精細化處理，大型模型進行網格無關解分析會需要很多計算資源和時間；simsolid軟件在主流的有限元計算方法之外，為仿真工程師提供了一種便捷方法，可以減少對網格處理的工作時間，提高了仿真效率。期待simsolid的計算結果可以和目前主流基于網格的有限元計算結果相媲美，為仿真領域的進步提供有力的技術支持，謝謝。
展開 載荷對模態計算的影響
載荷對模態計算的影響
當模型當中材料是線彈性的(此種情況，自然也不包含幾何非線性)，同時模型也不包含狀態非線性，那么施加載荷對模態分析結果沒有影響(該載荷計算分析出來的應力不能超過材料的屈服強度，否則材料線性假設是錯誤的，應該假設為彈塑性本構模型，因為材料已經進入塑性階段)，下面通過一個例題對結果進行驗證。
在這個例題當中，材料是線彈性的，同時也不包含幾何非線性和狀態非線性，載荷大小為0.4MPa，計算分析出來的應力遠遠小于材料的屈服強度。不施加載荷的前10階頻率如表1所示，施加載荷的前10階頻率如表2所示。當模型當中不包含非線性時，載荷比較大時，載荷對模態計算結果也沒有影響。
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 
LMS Virtual.Lab聲模態計算視頻
可能是由于李增剛老師書里面沒有單獨講聲模態的計算，很多朋友對這個不是很了解，以為對聲模態計算還需要像李增剛老師書里面，定義一大堆東西。實際上，不是這樣的，聲模態計算是最簡單的一個東西，有聲學有限元網格，馬上就可以算出來，是個幾分鐘就能完成的計算。在這里，特別給大家做了一個聲模態計算視頻，非常簡單的，需要的朋友看一下。此外，還有朋友問過，在LMS Virtual.Lab中對于聲學有限元計算，如何查看內部結果，趁著這個例子，也向大家講解一下Cut Plane Analysis工具的使用。
本視頻下載地址：http://pan.baidu.com/share/link?shareid=89763&uk=1560578551
展開 使用nastran進行流固耦合復模態計算
使用nastran進行流固耦合復模態計算
我們大部分時候計算的結構正則模態，但我們經常會遇到如下情況，使用正則模態計算則存在部分誤差。一個是結構存在大阻尼或者存在摩擦時，例如旋轉部件的制動盤等等；一個是結構存在流固耦合問題例如風扇或者的旋轉與流體耦合或者存在空腔例如油箱等密閉空間時可能存在復模態。如果從具體的理論定義上來看，則是一個相位的問題，大家有時間可以去翻翻理論書。
本文介紹使用nastran來進行復模態分析的方法，使用optistruct方法其實也類似，下一篇再介紹使用optistruct來進行計算的方法。
1）首先建立網格及材料，屬性，流體材料使用mat10，流體屬性Psolid中FCTN=Pfluid，CDROM=-1，將流體的每個node點的CD值通過card edit編輯為-1，可參考上一個介紹。
2）建立實模態計算模態頻率計算范圍，使用eigrl進行設置，選擇計算截止為12階的頻率。
3）建立復模態計算模態頻率計算范圍，使用eigc進行定義，計算截止18階。其中method選擇使用clan，norm選擇max。
4）建立load steps工作步，選擇complexeigen(modal)方法，選擇實模態計算method(struct)= eigrl，選擇復模態計算方法cmethod=eigc。
5）建立control cards，選擇sol110；另外選擇常用的參數控制例如param,autospc,yes；選擇param,post,-2輸出Op2文件；設置輸出位移，應變能等等。
6）設置流固耦合的control cards。使用acmodl，在inter選項內選擇ident，代表使用共節點耦合方式。如果選用DIFF，代表使用非共節點方式。
展開 ANSYS流固耦合模態分析計算方法
進入SOLUTION求解器，定義分析類型為模態分析，設定提取頻率階數及提取模態的方法。由于非對稱矩陣法(UNSYMMETRIC)主要用于求解模型生成的剛度矩陣、質量矩陣不對稱等問題，故采用非對稱矩陣法(UNSYMMETRIC)進行模態的提取。
6)查看結果。進入后處理器，查看結構模型頻率及振型圖。、
鋼板彈簧夾緊狀態模態計算模型 ￥20
1\在UG中建立鋼板彈簧完全自由狀態下的模型
2\用HyperMesh畫好體網格后導出*.inp文件
3\附材料屬性，定義耦合，定義接觸
4\創建載荷步，夾緊與模態設置
