abaqus模態仿真的案例
基于hyperworks/abaqus模態分析-01 ￥12
本案例是基于hyperworks/abaqus模態仿真分析，重點在于說明如何在hyperworks中完成前處理（部件建立、網格劃分、材料創建、屬性定義、約束設置、模態分析步設置等），接著導出inp模型文件并在abaqus中進行求解計算，abaqus只是扮演一個求解器的角色，hyperview中進行后處理。
模態分析結果動畫
本案例inp模型文件前處理全部在hyperworks中完成，要查看前處理如何設置，只需要在hyperworks的abaqus操作界面，導入inp模型便可查看。如果你只在hyperworks中完成部件建立、網格劃分、材料創建、屬性定義，連接關系的創建，然后在abaqus中完成加載、約束、接觸等設置并提交計算的話，遇到一些常見的問題可以關注我之前發的帖子《Hyperworks其它模塊轉到ABAQUS模塊中常會遇到的問題及解決方法匯總》。
展開 《基于 ABAQUS 的桁架機器人模態分析》
摘 要：為了確保桁架機器人在設計階段滿足模態性能要求，在設計前期需要對桁架機器人進行模態分析研究。本文首先根據物流工廠中的實際需求，確定桁架機器人的整體結構，并建立三維模型；然后基于 ABAQUS 有限元仿真平臺提取桁架機器人的前十階固有頻率以及振型；最后通過模態試驗方法對桁架機器人的實體縮小模型進行分析。結果表明：模態試驗結果中存在四種振型與 ABAQUS 分析結果中的四種振型吻合程度較高，驗證了仿真實驗的可靠性。所做分析為避免發生共振及后續改進等研究提供理論支持。
關鍵詞：桁架機器人；ABAQUS；模態仿真；模態試驗
0 引言
隨著“中國制造 2025”的不斷推廣，鼓勵制 造企業進行物流智能化轉型，推動物流、智能倉儲 等物流新技術、新設備的應用。在這個過程中，智 能物流工廠必須堅持以智能產品為主體，智能生產 為主線[1]。工業機器人是整個生產過程中的關鍵環 節，能有效降低人工成本，提高生產效率。桁架機 器人也叫直角坐標機器人，是工業機器人的一種。由于桁架機器人有著可承受重質量運輸、剛度大、 強度高、安全系數高等特點，使得它在物流工廠應 用中的優勢更加明顯。當前，桁架機器人在智能制 造中有著舉足輕重的地位，它不僅大大降低了企業 總成本中的勞動力投入成本，而且顯著提高了制造 業中的生產效率。桁架機器人主要以直線運動為 主，由 X，Y 及 Z 方向分別提供 3 個獨立的自由度， 完成工作空間點的定位工作。桁架機器人作為智能 物流工廠輸送線中的重要組成部分，對整個系統起 著至關重要的作用，必須保證桁架機器人正常工作 情況下的運動精度及可靠性。因此，對桁架機器人 進行模態分析的研究具有重要的意義。
國內外學者對結構的模態分析進行了大量研 究。
展開 Abaqus風機模態分析仿真案例講解
Abaqus風機模態分析仿真案例講解
Abaqus風機動力響應仿真案例講解（模態分析續）
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【ABAQUS模態動力學】Composite&abaqus 預應力模態分析&輸出單元剛度矩陣
參考
連接器振動脫落_abaqus重啟動分析_顯式隱式切換_插拔力預應力模態_TeeSim天深科技
Abaqus預應力模態分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載- 技術鄰
Natural frequency extraction - SIMULIA 用戶幫助 2020 User guide
《結構動力學》
振動理論及工程應用_天津大學_中國大學MOOC(慕課)
Eigenvalue extraction - SIMULIA 用戶幫助 2020 Theory
1. 什么是模態分析？
模態分析是指求解多自由度系統的模態振型及振動頻率的過程。模態分析可簡單地分為自由模態分析和約束模態分析。
自由模態分析：不加任何約束，進行求解（會出現前六階0模態）
約束模態分析：施加完整的約束，模型不會出現剛體模態 還可以分類為：
預應力模態（典型例子：吉他琴弦）
干模態分析(空氣中)
濕模態分析（流體耦合作用不可忽略）
2. 單自由度系統振幅和固有頻率的求解
模態分析的本質上是求解一定條件下的結構動力學方程。
展開 實驗模態分析和仿真模態分析的意義 ￥1
模態參數有那些？
模態參數有：模態頻率、模態質量、模態向量、模態剛度和模態阻尼等。
7. 什么是主模態、主空間、主坐標？
無阻尼系統的各階模態稱為主模態，各階模態向量所張成的空間稱為主空間，其相應的模態坐標稱為主坐標。
8. 什么是模態截斷？
理想的情況下我們希望得到一個結構的完整的模態集，實際應用中這即不可能也不必要。實際上并非所有的模態對響應的貢獻都是相同的。對低頻響應來說，高階模態的影響較小。對實際結構而言，我們感興趣的往往是它的前幾階或十幾階模態，更高的模態常常被舍棄。這樣盡管會造成一點誤差，但頻響函數的矩陣階數會大大減小，使工作量大為減小。這種處理方法稱為模態截斷。
9. 什么是實模態和復模態？
按照模態參數（主要指模態頻率及模態向量）是實數還是復數，模態可以分為實模態和復模態。對于無阻尼或比例阻尼振動系統，其各點的振動相位差為零或180度，其模態系數是實數，此時為實模態；對于非比例阻尼振動系統，各點除了振幅不同外相位差也不一定為零或180度，這樣模態系數就是復數，即形成復模態。
10. 模態分析和有限元分析怎么結合使用？
1）利用有限元分析模型確定模態試驗的測量點、激勵點、支持點（懸掛點），參照計算振型隊測試模態參數進行辯識命名，尤其是對于復雜結構很重要。
2）利用試驗結果對有限元分析模型進行修改，以達到行業標準或國家標準要求。
3）利用有限元模型對試驗條件所產生的誤差進行仿真分析，如邊界條件模擬、附加質量、附加剛度所帶來的誤差及其消除。
4）兩套模型頻譜一致性和振型相關性分析。
5）利用有限元模型仿真分析解決實驗中出現的問題！
11.用試驗模態分析的結果怎么修正有限元分析的結果？
1）結構設計參數的修正，可用優化方法進行。
2）子結構校正因子修正。
展開 Hypermesh與ABAQUS聯合的模態分析 附HyperMesh模態分析步驟下載
結構有限元分析可以分為靜力學分析和動力學分析，動力學分析中最基本的分析類型為模態分析今天給大家介紹下Hypermesh與ABAQUS聯合的模態分析。
圖1 模型了解
Hypermesh與ABAQUS聯合仿真分析的流程如下所示：
圖2 HM&ABAQUS聯合仿真分析流程
Hypermesh部分
1、網格劃分
將幾何模型導入Hypermesh中，通過solidmap進行六面體網格劃分，得到如圖3所示的網格。
圖3 網格模型
2、單元類型
單元類型保持默認，為C3D8R類型。
3、材料屬性
3.1 創建材料
左側導航窗口右擊空白處并選擇crate->material，材料按圖4所示設定。
圖4 創建材料
3.2 創建截面
左側導航窗口右擊空白處并選擇crate->property，按圖5所示設定。
圖5 創建截面
3.3 屬性指派
單擊component下的相應網格組件，并指派對應的property。
4、 求解設置
4.1 創建分析步
左側導航窗口右擊空白處并選擇crate->Load step，單擊左下角AnalysisProcedure，設定為Frequency，并將No. Of Eeigen數值設定為20（此數值為模態提取階數），如圖6所示。
展開 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
LMS Virtual.Lab Acoustics 交流群 238339600
展開 模態仿真對比
模態仿真對比
聲學仿真專題 | 直管的聲腔模態分析
本文從最簡單的直管出發，介紹聲腔模態的有限元仿真方法。
1 建模
兩端封閉直管內的空氣模型如下圖所示：
2 材料參數
空氣的密度和聲速如下圖所示：
3 網格劃分
有限元模型如下圖所示：
4 分析設置
聲腔模態分析的設置如下：
5 分析結果
前六階非零模態頻率如下：
6 對比理論解
理論解如下，驗證了仿真結果的正確：
7 兩端封閉直管改為一端封閉、一端打開
只需要在分析設置上稍作修改，兩端封閉的直管就可以變為一端封閉一端打開的直管，如下圖所示：
8 分析結果
前六階非零模態頻率如下：
9 對比理論解
理論解如下，驗證了仿真結果的正確：
10 兩端封閉直管改為兩端打開
只需要在分析設置上稍作修改，兩端封閉的直管就可以變為兩端打開的直管，如下圖所示：
11 分析結果
前六階非零模態頻率如下：
12 對比理論解
理論解如下，驗證了仿真結果的正確：
展開 聲學仿真專題 | 圓柱水箱液面晃蕩模態分析
南京安世亞太公司
本文使用聲學模塊求解圓柱水箱內液面的晃蕩頻率，水箱安置在鋼結構框架上，固定鋼結構的底部。
1 建模
模型如下圖所示：
2 材料參數
水的密度和聲速如下圖所示：
3網格劃分
有限元模型如下圖所示：
4 分析設置
液面晃蕩頻率分析的設置如下：
5 分析結果
液面延著長邊晃蕩頻率結果如下：
軸流通風機葉片模態仿真及其對氣動噪聲的影響
試驗得到的葉輪模 態頻率值為58.17Hz,83.38Hz,88.69Hz,154.8Hz仿真得到的模態頻率值約為 62Hz、 80Hz、88Hz和152.2Hz。試驗檢測得出的頻率與仿真結果對應關系較好 ，因此相 互得到了驗證。由于振型試驗比較復雜，所以沒有進一步作振型試驗，后面將利用 仿真的數據來觀察振型。
4 考慮預應力和旋轉軟化在真實狀況下葉輪是運動的，由于離心力和氣動載荷 的影響,葉輪產生拉伸變形，模態有可能與靜止狀況有很大不同，所以必須予以考 慮。影響旋轉件頻率變化的一種原因是由于離心力對葉片運動產生的預應力的影 響，造成了葉輪剛度的增大，使運行狀況下模態頻率升高。
另一種原因：旋轉軟化,旋轉軟化使模態頻率降低。其原理可以用一個簡單的彈 簧-質量旋轉系統說明，彈簧垂直于旋轉軸，當彈簧剛度很高而旋轉加速度很小時, 認為彈簧變形很小。
忽略彈簧變形對質量塊向心加速度的影響，建立如下平衡方程：
kx=Mw s2r
⑴式中k彈簧剛度
離開平衡位置的距離
3S轉角速度
r質點自由位置相對于轉軸的半徑
但是如果彈簧剛度不夠，同時旋轉速度又很大，由于離心力的影響使彈簧產生 較大位移，而該位移同時又使質點離心運動的半徑加大，這時的平衡方程寫為：
kx=M? s2(r+x)(2)
如果仍然用(1)式的形式表示的話，其平衡方程可以寫為：
(k-Mw s2)x=M 3 s2r
施加表示載荷時，其振動方程可寫為：
Mx-(k- Mw s2)x=f(t)
因此剛度由k變為(k-Mco s2),即相當于旋轉軟化作用，旋轉速度越高，旋轉物體 密度越大，這種軟化作用也就越明顯。
展開 考慮壩體-庫水相互作用的重力壩模態分析--對比分析ANSYS和ABAQUS重力壩流固耦合模態結果
ANSYS壩體-庫水有限元模型
ABAQUS壩體-庫水幾何模型及約束條件
（1）首先對比分析，ANSYS與ABAQUS混凝土重力壩空庫模態分析結果
（2）壩體-庫水流固耦合模型，模態分析結果對比
ANSYS與ABAQUS計算前12階模態對比分析結果
階數
ABA滿庫自振頻率/Hz
ANS滿庫自振頻率/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
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展開 滾動輪胎模態仿真 ￥10
滾動輪胎模態仿真實際上是在輪荷加載的基礎之上的重啟動分析。輪胎在穩態滾動過程中,會受到預加載荷、慣性力以及輪胎和地面的摩擦力的影響,這些力會對整個系統的剛度矩陣和阻尼矩陣產生影響,導致非對稱性。故不能采用常規方法對動力學方程進行解耦,必須用復模態來解耦,所以滾動輪胎的模態仿真其實是復模態的的提取。
在abaqus的穩態滾動中,輪胎實際上是不滾動的,只是內部材料的流動（歐拉-拉格朗日法）。在提取復模態之前,必須保證輪胎滾動的轉速和線速度相匹配，故需先進行roll tire仿真調試：
roll tire計算中，先給定輪胎線速度、轉動角速度然后提取輪胎輪心的力矩M,當輪胎穩態滾動的時候, 輪胎輪心的力矩M應該為0。在實際操作中,需要不斷的調節定義的ω值,使最終繞Y向的力矩M在[-10,10]之內。
進行roll tire計算時，首先進行step1二維輪胎充氣仿真計算，然后進行step2rev旋轉3D輪胎生成及輪荷加載計算，在此基礎上進行Free roll計算Inp文件的編寫，進行計算，查看輪胎輪心的力矩M判斷輪胎是否處于穩態滾動狀態。下圖為step1.inp以及step2rev.inp運行結果圖：
展開 基于optistruct模態貢獻量仿真分析-02 ￥60
模態貢獻量分析是基于結構模態的頻響分析，一般被用來分析診斷低頻振動問題，在汽車行業處理異響、抖動問題仿真分析中應用尤為顯著，如NTF優化問題中等。通過板件模態貢獻量仿真分析我們可以找出各個板塊貢獻量的大小。各個板塊對響應點的聲壓貢獻不一樣，這就需要識別出峰值頻率下的各個板塊的貢獻量，找到對響應點聲壓正貢獻較大的板塊，通過對這些板件的結構修改，從而降低這些板塊對響應點的輻射能力，以此改善聲學環境。對于負貢獻的板塊其引起的聲壓與總聲壓相位相反，這些板塊的振動對總聲壓產生負的貢獻。對于板塊貢獻量很小的我們認為是中性板，意思就是這些板的振動對總聲壓影響不大可以忽略。
本節案例重點介紹板件貢獻量仿真分析。
單個峰值點板件貢獻量柱狀圖
單個峰值點板件貢獻量極坐標圖
全頻段模態貢獻量曲線圖
全頻段模態貢獻量沙圖
我們可以根據響應點得到的曲線，分析我們需要關注的峰值點，看看哪些板塊的貢獻量最大，然后單獨對這些板塊的結構進行優化。本案例模型及相關操作見附件、收費內容部分。
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