ABAQUS模態(tài)提取的案例
3D輪胎自由模態(tài)的提取 ￥5
本次文章主要講述了3D輪胎自由模態(tài)的提取，因?yàn)樗?em>提取的是自由模態(tài)，所以此次要編寫(xiě)的inp文件與step2rev.inp相比無(wú)需考慮剛性路面的建立、輪荷加載的設(shè)置等因素，只需定義輪輞的屬性、3D輪胎充氣仿真以及基于LANCZOS求解法的3D輪胎自由模態(tài)提取即可。模態(tài)頻率的關(guān)鍵字為*FREQUENCY，提取范圍為0.1——300Hz。
本次操作基于前文所述的Hypermesh 輸出二維輪胎模型2D.inp，將二維輪胎模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)可得3D輪胎模型，關(guān)鍵字為*SYMMETRIC MODEL GENERATION.
二維輪胎有限元模型如下所示：
有關(guān)3D輪胎旋轉(zhuǎn)的相關(guān)內(nèi)容在3D輪胎的生成文章中已進(jìn)行講述，這里不再過(guò)多贅述，3D輪胎生成inp文件編寫(xiě)如下：
生成的3D輪胎模型如下所示：
展開(kāi) 模態(tài)參數(shù)提取技術(shù)之一
在這種形式下，一個(gè)圓的方程可以用最小二乘方法來(lái)提取感興趣的參數(shù)，即極點(diǎn)和留數(shù)。頻率由奈奎斯特圖中顯示的兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)之間存在最遠(yuǎn)的距離確定。系統(tǒng)的阻尼可由半功率帶寬法確定。留數(shù)aij可以近似于圓的直徑。圓擬合是由于圓方程的簡(jiǎn)單性而開(kāi)發(fā)出來(lái)的最早的數(shù)學(xué)提取技術(shù)之一。圓擬合的擴(kuò)展能考慮到相鄰模態(tài)的重疊，以及復(fù)雜的模態(tài)特征。雖然圓擬合很簡(jiǎn)單，但這種方法在模態(tài)測(cè)試中并不常用，因?yàn)橥ǔＧ闆r下，模態(tài)的密集性使得這個(gè)圓擬合方法不適用于大多數(shù)系統(tǒng)。
圖5-12 示意性顯示SDOF系統(tǒng)在奈奎斯特圖（右）中的圓表示
5.3.3 SDOF多項(xiàng)式
圓擬合技術(shù)的擴(kuò)展之一是單自由度多項(xiàng)式頻域方法。這個(gè)方法使用下式來(lái)估計(jì)參數(shù)
利用這個(gè)技術(shù)，提取出的參數(shù)是極點(diǎn)和留數(shù)。SDOF系統(tǒng)的這種近似示意性地顯示如圖5-13所示。
圖5-13 示意性顯示SDOF系統(tǒng)的曲線擬合
5.3.4帶外模態(tài)的殘余效應(yīng)
模型中應(yīng)包含的其他相鄰模態(tài)的殘余效應(yīng)，因?yàn)榈碗A模態(tài)有質(zhì)量影響，高階模態(tài)有剛度影響：
在圖5-14中，帶殘余效應(yīng)的曲線擬合效果最好。描述頻響函數(shù)的完整方程顯示在圖的上部分，還有整個(gè)頻率范圍內(nèi)每階模態(tài)的貢獻(xiàn)。然而，當(dāng)估計(jì)參數(shù)時(shí)，只使用感興趣的帶寬來(lái)估計(jì)參數(shù)。在這個(gè)例子中，紅色的第2階模態(tài)是感興趣的模態(tài)，但是還有帶外的第1階模態(tài)（藍(lán)色）和第3階模態(tài)（綠色）的影響。由單自由度理論可以看出，低于共振頻率的部分響應(yīng)被認(rèn)為是一種剛度效應(yīng)，而高于共振頻率的部分則被認(rèn)為是質(zhì)量效應(yīng)。因此，在圖中下部分顯示的感興趣頻帶內(nèi)第2階模態(tài)占主導(dǎo)，第1階模態(tài)（藍(lán)色）在這個(gè)帶寬內(nèi)主要是質(zhì)量影響，而第3階模態(tài)在這個(gè)帶寬內(nèi)主要是剛度影響。
展開(kāi) 3D輪胎載荷下模態(tài)的提取 ￥5
本次課程將講述3D輪胎載荷下模態(tài)的提取，其過(guò)程依舊是使用UE編寫(xiě)inp文件，然后基于step2rev.inp文件的計(jì)算結(jié)果上進(jìn)行重啟動(dòng)分析，提取模態(tài)，求解運(yùn)算。
下圖為step2rev.inp運(yùn)算后得到的3D輪胎載荷模型：
模態(tài)提取以*FREQUENCY為關(guān)鍵詞，求解方法采用LANCZOS法，提取的模態(tài)范圍為0.1——300HZ。邊界條件為路面全約束即可。在UE中編寫(xiě)inp文件：
如何用Excel一鍵提取模態(tài)結(jié)果？
有時(shí)候想查看某個(gè)模型的模態(tài)結(jié)果，又不想打開(kāi)ODB，其實(shí)計(jì)算完的dat文件里就保存了各階模態(tài)數(shù)值，但是在動(dòng)輒幾千上萬(wàn)行的dat里翻到模態(tài)那一行也費(fèi)點(diǎn)功夫。
這里閑著無(wú)聊，搞了個(gè)Excel版的提取模態(tài)結(jié)果，東西很簡(jiǎn)潔，希望對(duì)大家有用處 :)
小工具在我發(fā)的文檔歷史可以找到，或者直接點(diǎn)擊下面圖片。
Ansys Workbench 利用APDL后處理命令，提取模態(tài)結(jié)果，結(jié)合VBA語(yǔ)言自動(dòng)編制報(bào)告 ￥10
問(wèn)題：
工程中因?yàn)?em>模態(tài)分析可以反應(yīng)出結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的很多問(wèn)題，因此對(duì)模態(tài)計(jì)算的需求很多。并且資料或經(jīng)驗(yàn)等對(duì)模態(tài)計(jì)算有一定的要求，例如模態(tài)頻率大于激勵(lì)頻率的1.5倍、模態(tài)有效質(zhì)量大于75%等。
本例在常規(guī)模態(tài)計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過(guò)插入后處理APDL命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)X、Y、Z三個(gè)方向的模態(tài)有效質(zhì)量和模態(tài)階次頻率的提取，并統(tǒng)計(jì)導(dǎo)出為結(jié)果文件夾下的“modalResultRecord.txt”文檔。進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)對(duì)仿真word報(bào)告的自動(dòng)化編寫(xiě)。
效果展示：
對(duì)圖示結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，提取模態(tài)結(jié)果，利用word自身的VBA開(kāi)發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)模態(tài)統(tǒng)計(jì)表的自動(dòng)創(chuàng)建。
常規(guī)模態(tài)計(jì)算：
模態(tài)信息提取自動(dòng)編制報(bào)告：
操作演示：
1.：在常規(guī)模態(tài)計(jì)算的solution下插入Commands 命令，在命令行中寫(xiě)入附錄1中的命令。
（該命令可以提取模態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)X、Y、Z三個(gè)方向的模態(tài)有效質(zhì)量和模態(tài)階次頻率的提取，并導(dǎo)出為結(jié)果文件夾下的“modalResultRecord.txt”文檔）
2：在仿真文件夾內(nèi)找到該txt文檔，放置在合適位置；記下目錄；
3：在word開(kāi)發(fā)工具中，利用VBA語(yǔ)言編寫(xiě)如下附錄2命令。
4：修改txt文件的目錄，保持與步驟2一致。（將附錄中VBA程序復(fù)制到word開(kāi)發(fā)工具內(nèi)，點(diǎn)擊運(yùn)行即可在，word文檔中創(chuàng)建模態(tài)統(tǒng)計(jì)表）
（將類(lèi)似功能匯總即可完成仿真報(bào)告的自動(dòng)化創(chuàng)建，本文僅涉及一部分）
附錄1：Ansys Workbench 模態(tài)仿真后處理中插入的APDL命令
!提取模態(tài)仿真的X、Y、Z方向有效模態(tài)質(zhì)量，APDL命令：
! 模型單位制:mm kg N s
finish
/post1 !進(jìn)入后處理
*dim,direction,CHAR,3,1 !
展開(kāi) APDL Showcase1的理論基礎(chǔ)(3)——模態(tài)提取方法簡(jiǎn)介
因?yàn)樗ㄟ^(guò)這么一個(gè)神奇的變換，又把問(wèn)題劃歸成求解一個(gè)非對(duì)稱(chēng)的模態(tài)問(wèn)題了。
這個(gè)東西，(14-208)式就和文檔前面非對(duì)稱(chēng)求解器要求的東西一樣了呀。
想起了那個(gè)數(shù)學(xué)家救火的笑話——把一個(gè)未知問(wèn)題轉(zhuǎn)化成了一個(gè)已經(jīng)解決的問(wèn)題。
所以其實(shí)在這里，阻尼求解器和非對(duì)稱(chēng)求解器效果差不多，求出來(lái)的結(jié)果也是一樣的。根據(jù)我的嘗試，Workbench環(huán)境下求解APDL Showcase1的剎車(chē)盤(pán)模態(tài)，使用UNSYM求解器提取復(fù)模態(tài)頻率總是不太好使，而Damped求解器就很好用。有了這兒的理論基礎(chǔ)，我們就可以更放心大膽的直接用Damped阻尼求解器了。
至于那個(gè)QR Damped 減縮阻尼求解器，和完全阻尼求解器的區(qū)別就在于，它是在模態(tài)子空間中執(zhí)行的求解計(jì)算，而且還會(huì)首先去除阻尼陣和剛度陣的不對(duì)稱(chēng)部分，先求一下對(duì)稱(chēng)系統(tǒng)的解答。當(dāng)系統(tǒng)矩陣不對(duì)稱(chēng)并且存在結(jié)構(gòu)阻尼的時(shí)候，求出來(lái)的復(fù)特征值不是共軛對(duì)，這種時(shí)候就不建議使用QR阻尼法。
行了，大部分教科書(shū)里講模態(tài)求解案例，一般也就跟著默認(rèn)選項(xiàng)求個(gè)前6階。了不起能提取30階模態(tài)。這篇文章讀完，你會(huì)發(fā)現(xiàn)那些求解器的區(qū)別大部分都在100階模態(tài)以上，和超大規(guī)模有限元模型上。殺雞焉用牛刀啊，對(duì)于我這種Workbench的小學(xué)生來(lái)說(shuō)，其實(shí)區(qū)別不大~
無(wú)阻尼線性問(wèn)題，就還是用默認(rèn)的Block Lanczos求解器就好。有摩擦等非對(duì)稱(chēng)項(xiàng)的話，也不用糾結(jié)用那個(gè)UNSYM了，直接上Damped阻尼求解器就完事了。反正它倆背后原理是差不多一樣的。
展開(kāi) ANSYS知識(shí)普及1——如何提取模態(tài)質(zhì)量（ANSYS專(zhuān)家編輯，非原創(chuàng)，歡迎轉(zhuǎn)摘）
下面是《ANSYS Verification Manual》中VM89.DAT稍加修改后提取模態(tài)質(zhì)量的例子：
/PREP7
/TITLE, VM89, NATURAL FREQUENCIES OF A TWO-MASS-SPRING SYSTEM
C*** VIBRATION THEORY AND APPLICATIONS, THOMSON, 2ND PRINTING, PAGE 163,EX 6.2-2
ET,1,COMBIN14,,,2
ET,2,MASS21,,,4
R,1,200 ! SPRING CONSTANT = 200
R,2,800 ! SPRING CONSTANT = 800
R,3,.5 ! MASS = .5
R,4,1 ! MASS = 1
N,1
N,4,1
FILL
E,1,2 ! SPRING ELEMENT (TYPE,1) AND K = 200 (REAL,1)
TYPE,2
REAL,3
E,2 ! MASS ELEMENT (TYPE,2) AND MASS = .5 (REAL,3)
TYPE,1
REAL,2
E,2,3 ! SPRING ELEMENT (TYPE,1) AND K = 800 (REAL,2)
TYPE,2
REAL,4
E,3 ! MASS ELEMENT (TYPE,2) AND MASS = 1 (REAL,4)
TYPE,1
REAL,1
E,3,4 !
展開(kāi) 【ABAQUS模態(tài)動(dòng)力學(xué)】Composite&abaqus 預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析&輸出單元?jiǎng)偠染仃?/span>
它表示系統(tǒng)在以
的頻率作自由振動(dòng)時(shí)，各自由度振幅的相對(duì)大小，稱(chēng)之為第i階主振型，也稱(chēng)固有振型或主模態(tài)。
對(duì)于任何n自由度振動(dòng)系統(tǒng)，總可以找到n個(gè)固有頻率和對(duì)應(yīng)的n個(gè)主振型：
img
4. Abaqus中的模態(tài)分析
ABAQUS可以進(jìn)行實(shí)模態(tài)分析和復(fù)模態(tài)分析，也就是 Natural frequency extraction和Complex frequency extraction。前者對(duì)應(yīng)于frequency分析步，這是一個(gè)線性攝動(dòng)分析步.
能進(jìn)行特征值提取，計(jì)算系統(tǒng)的固有頻率和相應(yīng)的振型
；
根據(jù)幫助文檔，abaqus的特征值提取分析步求解的是無(wú)阻尼有限元模型。其固有頻率的特征值問(wèn)題:
img
4.1 Abaqus Theory中的描述
結(jié)構(gòu)分析有許多重要領(lǐng)域 對(duì)于提取系統(tǒng)的特征值至關(guān)重要，獲得其固有振動(dòng)頻率或研究可能與運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定性有關(guān)的分支。例如 地震事件的結(jié)構(gòu)評(píng)估通常基于線性分析， 使用結(jié)構(gòu)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(tài)是可用的，他們的正交特性允許結(jié)構(gòu)的線性響應(yīng)被構(gòu)造為一些單自由度系統(tǒng)的響應(yīng)。這為幾種響應(yīng)評(píng)估方法開(kāi)辟了道路，這些方法：計(jì)算成本低廉，并提供對(duì)結(jié)構(gòu)的有用行為。Abaqus/Standard 中提供了幾種這樣的方法
數(shù)學(xué)特征值問(wèn)題是一個(gè)經(jīng)典的研究領(lǐng)域，許多工作一直致力于提供特征值提取方法。
展開(kāi) 一個(gè)包括建模\分網(wǎng)\外程序調(diào)用優(yōu)化\動(dòng)力分析\模態(tài)提取的大型斜拉橋梁分析實(shí)例
動(dòng)力分析之模態(tài)分析
!
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案例13 基于模態(tài)的振動(dòng)響應(yīng)（Abaqus計(jì)算模態(tài)）
之前在superxjw版主的第二課中介紹了如何利用VL計(jì)算基于模態(tài)的振動(dòng)響應(yīng)，但是有網(wǎng)友是采用Abaqus計(jì)算模態(tài)，然后用VL來(lái)計(jì)算后續(xù)的振動(dòng)響應(yīng)以及聲學(xué)響應(yīng)，然后就詢(xún)問(wèn)如何導(dǎo)入Abaqus的模態(tài)分析結(jié)果，因此，做了一個(gè)導(dǎo)入Abaqus的模態(tài)結(jié)果，然后進(jìn)行振動(dòng)響應(yīng)計(jì)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(xué)視頻教程 第二課 基于模態(tài)的振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算
對(duì)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(wèn)題了。
感謝阿偉在本人學(xué)習(xí)LMS Virtual.Lab過(guò)程中的幫助！
本例視頻及Abaqus模態(tài)計(jì)算結(jié)果文件下載地址：http://pan.baidu.com/share/link?shareid=4100661600&uk=1728334102
LMS Virtual.Lab Acoustics 交流群 238339600
展開(kāi) 
Hypermesh與ABAQUS聯(lián)合的模態(tài)分析 附HyperMesh模態(tài)分析步驟下載
結(jié)構(gòu)有限元分析可以分為靜力學(xué)分析和動(dòng)力學(xué)分析，動(dòng)力學(xué)分析中最基本的分析類(lèi)型為模態(tài)分析今天給大家介紹下Hypermesh與ABAQUS聯(lián)合的模態(tài)分析。
圖1 模型了解
Hypermesh與ABAQUS聯(lián)合仿真分析的流程如下所示：
圖2 HM&ABAQUS聯(lián)合仿真分析流程
Hypermesh部分
1、網(wǎng)格劃分
將幾何模型導(dǎo)入Hypermesh中，通過(guò)solidmap進(jìn)行六面體網(wǎng)格劃分，得到如圖3所示的網(wǎng)格。
圖3 網(wǎng)格模型
2、單元類(lèi)型
單元類(lèi)型保持默認(rèn)，為C3D8R類(lèi)型。
3、材料屬性
3.1 創(chuàng)建材料
左側(cè)導(dǎo)航窗口右擊空白處并選擇crate->material，材料按圖4所示設(shè)定。
圖4 創(chuàng)建材料
3.2 創(chuàng)建截面
左側(cè)導(dǎo)航窗口右擊空白處并選擇crate->property，按圖5所示設(shè)定。
圖5 創(chuàng)建截面
3.3 屬性指派
單擊component下的相應(yīng)網(wǎng)格組件，并指派對(duì)應(yīng)的property。
4、 求解設(shè)置
4.1 創(chuàng)建分析步
左側(cè)導(dǎo)航窗口右擊空白處并選擇crate->Load step，單擊左下角AnalysisProcedure，設(shè)定為Frequency，并將No. Of Eeigen數(shù)值設(shè)定為20（此數(shù)值為模態(tài)提取階數(shù)），如圖6所示。
展開(kāi) ABAQUS提取面積或體積
也是在站內(nèi)找到別的大佬的評(píng)論看到的，分享給大家。直接使用查詢(xún)工具就可以，選擇“質(zhì)量屬性（mass properties）”
點(diǎn)擊后選擇幾何區(qū)域
在上邊選擇“面”
然后直接選擇需要得到面積的面點(diǎn)擊“完成”就可以啦！體積也是同樣的道理，在這就不演示啦！
附圖是站內(nèi)評(píng)論區(qū)看到的，再次感謝大佬！
ABAQUS實(shí)用子程序SPRINC提取主應(yīng)力
實(shí)用子程序SPRINC
在ABAQUS中使用UMAT子程序時(shí)有時(shí)會(huì)使用到最大主應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)查閱幫助文檔，ABAQUS實(shí)用子程序SPRINC可以在UMAT中計(jì)算最大主應(yīng)力和最大主應(yīng)變，SPRIND可以計(jì)算最大主應(yīng)力和最大主應(yīng)變的方向。
下面是ABAQUS幫助文檔關(guān)于實(shí)用子程序SPRINC的介紹：
SPRINC (calculate principal values)
Interface
CALL SPRINC(S,PS,LSTR,NDI,NSHR)
Variables to be provided to the utility routine
S
Stress or strain tensor.
LSTR
An identifier. LSTR=1 indicates that S contains stresses; LSTR=2 indicates that S contains strains.
NDI
Number of direct components.
NSHR
Number of shear components.
Variables returned from the utility routine
PS(I), I=1,2,3
The three principal values.
展開(kāi) 考慮壩體-庫(kù)水相互作用的重力壩模態(tài)分析--對(duì)比分析ANSYS和ABAQUS重力壩流固耦合模態(tài)結(jié)果
ANSYS壩體-庫(kù)水有限元模型
ABAQUS壩體-庫(kù)水幾何模型及約束條件
（1）首先對(duì)比分析，ANSYS與ABAQUS混凝土重力壩空庫(kù)模態(tài)分析結(jié)果
（2）壩體-庫(kù)水流固耦合模型，模態(tài)分析結(jié)果對(duì)比
ANSYS與ABAQUS計(jì)算前12階模態(tài)對(duì)比分析結(jié)果
階數(shù)
ABA滿(mǎn)庫(kù)自振頻率/Hz
ANS滿(mǎn)庫(kù)自振頻率/Hz
ANSYS-ABAQUS誤差百分比
1
5.5487
5.5717
0.004145115
2
6.7567
6.7702
0.001998017
3
9.5858
9.6043
0.001929938
4
13.922
14.013
0.006536417
5
16.358
16.42
0.003790194
6
17.76
17.786
0.001463964
7
19.648
19.741
0.004733306
8
展開(kāi) 