ABAQUS剛體質量的案例
ABAQUS中離散剛體與解析剛體對比
在前段時間用ABAQUS模擬沖擊中，看文獻中描述沖擊錘以及邊界支座多采用剛體模擬。上網搜索了一下，剛體模型一般用于接觸分析中，由于剛體運動是由一個積分點控制，相比變形體，計算成本會低一些。而ABAQUS中提供了2種剛體類型：離散剛體和解析剛體，二者有一些共同點也有不同點，下面將對比介紹一下。
相同點
1. 離散剛體與解析剛體都是通過一個參考點來控制剛體的運動，計算時只是在參考點上積分，而剛體的外形只是用于判斷接觸面。
2. 在Part或者Property模塊中，通過Tool---Reference Point來指定參考點；在Property模塊中，通過Special---Inertia來設置積分點上的質量或者轉動慣量；在Load中，邊界條件、荷載以及速度均施加在這個參考點上。
3. 二者均不需要賦予材料屬性和截面屬性。
不同點
1. 建模方面
二者可創建的形狀有一定差異。離散剛體可創建的形狀與變形體一樣，能夠創建復雜一些的形狀。二維離散剛體可創建wire和point，三維離散剛體可創建solid、shell、wire和point。
但需要注意，離散剛體中只有shell和wire類型才能設置為剛體單元類型，如果是solid類型，在Instance模塊將無法創建Instance，出現如下提示：
所以在創建solid的離散剛體后，需要通過在Part模塊中Shape---Shell---From Solid，將solid轉為shell類型。
而解析剛體中，二維模型只能使用wire，三維模型只能用殼體的拉伸和旋轉。
2.
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
展開 abaqus解決剛體運動方法
abaqus解決剛體運動方法
ABAQUS中剛體約束介紹
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另外，在參考點定義中，如果勾選Adjust point to center of mass at start of analysis時，ABAQUS可自動將參考點定位到剛體約束中的計算質心位置處。
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最后，如果進行完全耦合的熱應力分析中需要定義剛體約束時，可通過勾選Constrain selected regions to be isothermal實現等溫的剛體約束。
以上就是ABAQUS中定義剛體約束的方式，下一期將會匯總剛體部件和剛體約束的區別和聯系。另外，今天在文末列出了近期由ABAQUS模擬沖擊延伸而寫的文章，歡迎大家點擊閱讀。
本文來自ABAQUS微信公眾號
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Abaqus彈芯侵徹仿真（彈芯剛體）
本貼使用Abaqus2020版本，仿真剛體彈芯侵徹TC4鈦合金靶板。
幾何模型：
幾何模型使用SOLIDWORKS建模，結構示意圖見圖1所示。彈芯直徑Φ6mm，彈芯長度30.5mm，頭部為圓卵形。鈦合金靶板尺寸為200mm×200mm×10mm。
有限元模型：
有限元模型使用Abaqus建模，靶板四周采用完全固定約束。彈芯因彈頭結構不規則采用自由四面體網格，并設置為剛體。鈦合金靶板采用C3D8R六面體網格掃掠劃分。為了提高計算精度，對彈芯與靶板主要接觸部分采用六面體網格精細劃分處理，如圖2所示。
彈體與靶板之間采用*Surface-to-Surface contact（Explicit）侵徹接觸算法，通過定義彈體表面與靶板node接觸。*Interaction Properties選擇切向行為（摩擦選擇罰公式，摩擦系數為0.3）與法向行為（硬接觸）。
彈芯初始速度為770m/s，方向垂直靶板平面向下，通過創建約束控制。
材料模型
模型單位采用m-kg-s-Pa單位制。
靶板使用* JOHNSON_COOK材料本構模型其本構方程由兩部分組成，第一部分為應力：
式中：
A為屈服應力；B為應變硬化系數；n為應變硬化指數；c為應變率相關系數；m為溫度相關系數；ε ?^P為等效塑性應變；ε0為無量綱塑性比；T*為相對溫度，且
，式中T_melt，T_room 分別為材料的熔點和室溫。
第二部分是斷裂時的應變：
式中：σ^*=p/σ_eff， ，即壓力與VonMises等效應力的比值，D1-D5為失效系數。
展開 HyperMesh中進行Abaqus剛體屬性設置
在做仿真任務時，經常會遇到定義剛體的情況，本文針對在hypermesh、Abaqus求解器下的剛體設置進行說明，
首先創建模型，進行網格劃分，修改單元類型，四邊形網格單元類型修改為R3D4,三角形單元類型修改為R3D3;
更新單元類型后創建剛體屬性，屬性類型選擇RIGID_BODY
設置剛體參考點為模型上任意一點
選擇剛體的單元集合為零件comps
設置好如下所示：
復合材料失效脫粘分析鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14492
后處理教程鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14395
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展開 關于Abaqus中幾種剛體建模方式的討論
關于Abaqus中幾種剛體建模方式的差異，試了一下，一點拙見，敬請指導，模型比較簡單。
源文件.rar
關于Abaqus中若干剛體建模方式的討論.pdf
ABAQUS應用之質量縮放
3、 質量縮放的注意事項
1． 檢查質量增加比例：
設定完質量縮放后，通過 Submit 或 Data Check 將質量增加比例信息寫入（.sta）檔，動態問題質量增加比例不應超過 5%，避免結果不準確。
2． 擬靜態分析的特殊要求
用顯式求解器做擬靜態分析，Step Time 通常介于 0.01 至 1 秒以降低動態效應，可根據經驗放大質量，但靜態問題需確保動能與內能比例小于 5%，若不滿足可調整 Step Time。
擬靜態分析加載邊界條件時，須采用 Smooth Step（平滑加載）以提高結果準確性。同時，動態問題檢查初始質量增加比例時應移除剛體，擬靜態分析核動能與內能比例時可在 History Output 新增剛體動能輸出并在后處理時扣除。
展開 ABAQUS質量縮放
質量縮放.pdf
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 ABAQUS質量縮放
ABAQUS質量縮放
ABAQUS分析布中中質量縮放設定.pdf
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。
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