Abaqus動態(tài)分析的理解

2017-01-20 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

如果只對結(jié)構(gòu)承受載荷后的長期響應感興趣,靜力分析(static analysis)是足夠的,如果加載時間很短(例如在地震中)或者載荷在性質(zhì)上是動態(tài)的(例如來自旋轉(zhuǎn)機械的載荷),就必須采用動態(tài)分析(dynamic analysis)。

1.基本方程

M為結(jié)構(gòu)的質(zhì)量;

為結(jié)構(gòu)的加速度;

I為在結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力;P為所施加的外力。動態(tài)分析與靜態(tài)分析的主要區(qū)別在于:1)是否包含慣性力

,動態(tài)分析包含,靜態(tài)不包含
;2)靜態(tài)分析的內(nèi)力只有結(jié)構(gòu)變形內(nèi)力,而動態(tài)分析的內(nèi)力是由結(jié)構(gòu)變形和運動(如阻尼)產(chǎn)生的內(nèi)力共同決定。

2.ABAQUS中的動態(tài)分析的基本解法:

1)振型疊加法(modal superposition procedure):用于求解線性動態(tài)問題;

常用語以下幾種情況:

a)系統(tǒng)是線性的,即線性材料特性,無接觸行為,不考慮幾何非線性。

b)響應只受相對較少的頻率支配。當在響應中頻率成分增加時,例如打擊和碰撞問題,振型法的效率將會降低。

c)載荷的主要頻率應該在所提取的頻率的范圍之內(nèi),以確保對載荷的描述足夠準確。

d)特征模態(tài)應該能精確的描述任何突然加載所產(chǎn)生的初始加速度。

e)系統(tǒng)的阻尼不能太大。

2)直接解法(direct-solution dynamic analysis procedure):主要用于求解非線性動態(tài)問題。因為對于非線性分析,結(jié)構(gòu)的固有頻率會發(fā)生明顯的變化,所以振型疊加法已不再適用。

3.ABAQUS中阻尼及其確定

1) 庫侖阻尼,物體之間因為接觸或者相互滑動產(chǎn)生的阻尼力。在沒有液體潤滑的情況下都叫做干摩擦(濕摩擦,比如有潤滑油的時候其實就是一種粘性阻尼了)

2) 粘性阻尼,氣體或者液體中結(jié)構(gòu)的振動,比如空氣中,比如水中。

3) 結(jié)構(gòu)阻尼(或者內(nèi)部阻尼)。彈性材料的內(nèi)阻尼,即使是在真空中,因為阻尼也會振動衰減,材料內(nèi)部的分子之間(或者原子)相互摩擦也會消耗能量。

阻尼參數(shù)如何確定:首先,一定要保持阻尼的一致性,甚至寧愿接受誤差大,但是同一類分析阻尼系數(shù)要嚴格一樣。然后,建議參照公司或者同行的參數(shù)來選擇阻尼參數(shù)。其次,可以比較仿真和實驗大致標定一個阻尼參數(shù)。最后,可以根據(jù)振動衰減測量一個阻尼參數(shù)(不推薦)。

由于阻尼只是在結(jié)構(gòu)吸收能量特性意義上的近似,而不是模擬造成這種效果的物理機制,所以確定模型中需要的阻尼數(shù)據(jù)是很困難的。在某些問題中有時不得不根據(jù)工程經(jīng)驗來選取適合的阻尼,偶爾也可以從動態(tài)試驗中獲得這些數(shù)據(jù)。但通常情況下必須通過查閱參考資料或者憑借經(jīng)驗獲得這些數(shù)據(jù),在這種情況下,必須十分謹慎地解釋模擬結(jié)果,并通過參數(shù)分析來評估模擬對于阻尼值的敏感性。我們常用的幾種ABAQUS阻尼,有瑞利阻尼,模態(tài)阻尼,復合阻尼,這三種阻尼可以看成是粘性阻尼。第四種常用的是結(jié)構(gòu)阻尼,他和前面三種是本質(zhì)是不同的。

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)阻尼特性與結(jié)構(gòu)或者材料的內(nèi)摩擦機理有關(guān)。其他形式的阻尼屬于粘性阻尼。

4.四種動態(tài)分析的區(qū)別:

1)諧響應分析,頻域問題,同一時刻只施加一種頻率的載荷

2)響應譜分析,頻域問題,同一時刻施加多個載荷

3)隨機響應分析,頻域問題,同一時候施加多個載荷,但是載荷是隨機的,所以采用統(tǒng)計意義的功率譜函數(shù)加載。(依然是周期載荷,是統(tǒng)計意義上的周期載荷)

4)瞬態(tài)響應分析,時域問題,和前三個明顯不同。不是周期載荷。

開放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學成才