ABAQUS管道振動
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-04-12
ABAQUS管道振動的視頻教程
abaqus模擬跨越斷層的鋼制埋地管道響應數值模擬研究-輸油管道
復現論文為《跨越斷層的鋼制埋地管道響應數值模擬研究》，根據該模型，可從斷層位移量、管道內壓、管道徑厚比、管道腐蝕以及管道埋深等角度進行數值模擬，對輸油管道等生命線的力學失效機理進行研究:創新點及工作量足夠的情況下可發SCI三區或中文核心，以及相關碩士畢業論文，在教程中有一步步根據論文進行復現以及參數推導的過程，力求將論文講細講精。abaqus版本為2020
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ABAQUS管道振動的實例教程
1?
前言
管網系統中通常包含成百上千條不同工藝介質的管道，它們受到不同激勵源的影響。如何
精準、快速定位現場振動原因，避免疲勞失效與安全事故，是當前工程技術人員高度關注的問題。
懿朵科技攜手法國VibraTec集團，結合37年的振動與噪聲工程經驗，分享如何在3~5天內解決現場管道系統振動問題，現場振動診斷的方法、工具與減振措施。
文章來源：管道振動技術
在生產實踐中，管道的強烈振動會使管路附件尤其是管道的連接部位、管道與附件的連接部位和管道與支架的連接部位等處發生磨損松動，在振動所產生的交變應力作用下導致疲勞破壞，從而發生管線斷裂、介質外泄，甚至引起嚴重的生產事故，給生產和環境造成嚴重危害。因此，對出現強烈振動的管道，分析其產生原因并給出相應的減振措施，具有重大的經濟效益和社會效益。
本文以注水系統配注管線的劇烈振動為例，利用大型結構分析軟件ANSYS對管道進行建模并作出相應的模態分析。在得出低階情況下結構固有頻率和相應振型后與振動主頻率比較，從而判斷出在低階情況下結構固有頻率與振動主頻率處于共振區，因而引起強烈振動。為避免結構固有頻率和振動主頻率的共振，有效地減輕管道的振動，采取在合適的位置施加位移約束的方法進行消振，并給出了驗證。
一、管系簡介
該管線為注水系統配注管線，管線的局部布局如圖1所示，在ANSYS系統中為了計算方便將管線進行了簡化（如圖2），管線的彈性模量為206GPa，泊松比0.3。
展開 某輸油管道的振動疲勞分析案例
1、某輸油管管道在預應力載荷下的模態提取
實際工程問題中往往需要考慮在一定負載和預應力載荷條件下非線性的模態提取分析，以便和工程實際狀態及問題相符合。
管道的預應力載荷作用下的模態提取分析，首先實現管道在外部載荷（內部壓力）作用下的幾何非線性分析，然后在此基礎上實現模態提取。
（1）有限元建模
v
創建三維幾何模型，厚度方向創建三層網格單元。
v
定義線彈性材料本構模型，賦于材料屬性；
v
創建兩端參考點進行幾何約束；
v
定義幾何非線性，進行模型分析；
v
在內部施加15MPa的內表面壓力；
v
為了體現后續振動疲勞的分析，在一端施加約束，另一端耦合一個400kg的質量點；
（2）預應力模型分析結果
（3）基于預應力條件下的模態提取
v
在進行預應力載荷模型分析的基礎上采用Lanczos算法，實現模型前10階模態的提取；
v
保持模型參考點的約束狀態。
前十階模態提取結果
2、基于基礎運動的隨機響應分析與振動疲勞
（1）有限元模型
v
采用隨機響應分析實現，管道在外部基礎運動激勵條件下的模型分析。
v
定義功率譜密度以及基礎運動相應譜載荷定義。其中頻域范圍為1~1200，結構阻尼為0.1。
v
輸出管道模型的廣義位移歷史場變量
（2）分析結果
v
隨機響應功率譜密度激勵，前十階廣義位移與頻率關系曲線
（3）實現振動疲勞壽命預測分析
v
完成模型材料，應力-應變導入以及載荷定義等步驟，并提交模型
v
輸出按照上述載荷譜響應進行循環分析的壽命結果，即10E+5.359~10E6.523，結構的整體壽命差異不大，疲勞壽命較危險的位置為彎管下方。
展開 如何針對高空、高危、高輻射等難以布點的管道進行振動測試？
如何在只有一臺測試儀器下快速完成模態測試？
如何直觀有效的針對高速旋轉機械進行振動測試？
如何在不引入多余質量的前提下對薄板、光滑或粗糙的表面進行振動測試？
針對上述問題，懿朵科技引進德國Optomet公司開發的全球頂尖光學測量儀器，利用先進的激光源和干涉測量法實現在不同尺寸和不同物體表面進行振動分析，并且這種非接觸式的振動測量完全無附加質量影響，相比傳統的測量儀器更加精準、快速，在工業和研究領域應用廣泛，成為無損檢測分析不可或缺的工具。
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當管道為單層網格時，流固耦合效果好。當管道為多層網格時，采用abaqus自帶的材料及損傷可以實現模擬，使用vumat進行模擬流固耦合效果就很差（內部氣體漏氣、等效塑性應變分布不正確、計算迭代等），這是什么原因
[圖片]
1 模型建立
計算分析將采用ABAQUS/Standard.
1.1 部件
斜板的幾何尺寸中，厚度遠小于其它方向，故選擇殼單元建立斜板部件,該板與整體1軸的夾角為30°。
1.2 材料屬性
材料
彈性模量（Pa）
泊松比
研究課題大概就是建立一個隧道-土層-上部建筑的模型，研究振動影響規律。有無相似課題的研究生可以相互交流一下
本例展示基于功率譜密度曲線（PSD）的電池組疲勞分析，即針對隨機振動的疲勞壽命 分析。
1 問題設定 一塊電池組，尺寸為 70mm x 175mm x 400mm。該電池組的兩端共有 6 個端點，分別受 到垂直于電池組平面的激勵作用，且激勵的加速度功率譜密度曲線（ASD）相同。 由于在隨機振動基于線性動力學原理，因此電池，PC 材料等采用實體建模，其他鈑金 采用殼單元建模， 設定相關的 fastener
目錄
一、隨機振動的定義、特點及常見場景
二、隨機振動的數學特征--正態分布
三、 隨機振動信號為什么要用功率譜密度（PSD）表達？
四、如何將時域隨機振動曲線轉換得到功率譜密度曲線
五、 隨機振動分析理論
附.常見功率譜密度曲線給出形式
附.以dB/oct形式給出的功率譜密度曲線如何計算
附.國標中定義的PSD譜總均方根加速度值是如何計算的？
六. 隨機振動分析案例
01
海上平臺消防水泵振動診斷
1. abaqus導入inp文件,進行諧響應分析
2. 創建第一個載荷步，進行模態分析
3.設置要計算的模態階數（一般要覆蓋到要計算諧響應掃頻范圍的1.5倍）。模態場輸出勾選應力和變形（S、U）
4．創建第二個分析步step2，采用模態疊加法進行諧響應分析，設置掃頻范圍和結構阻尼系數。若是分析隨機振動分析三個方向，則需同樣的方法再創建另外兩個分析步
