Abaqus線性動(dòng)力學(xué)概述

2017-03-18 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

線性動(dòng)力學(xué)分析假設(shè)系統(tǒng)的彈性與阻尼力隨節(jié)點(diǎn)位移和速度呈線性變化,線性動(dòng)力學(xué)還假定外力不隨節(jié)點(diǎn)的位移和速度的變化而變化,在abaqus中,線性系統(tǒng)可以通過(guò)下面的過(guò)程實(shí)現(xiàn):

--特征值提取(自然頻率和模態(tài))

--時(shí)域的瞬態(tài)分析(模態(tài)疊加法)

--穩(wěn)態(tài)響應(yīng)(頻域的諧響應(yīng)分析)

--響應(yīng)譜分析(沖擊的峰值響應(yīng)計(jì)算)

--隨機(jī)響應(yīng)分析(由隨機(jī)激勵(lì)引起的振動(dòng))

Abaqus中,線性分析的概念是線性攝動(dòng)分析理念的推廣。通常線性響應(yīng)就是,基于預(yù)載狀態(tài)下的小攝動(dòng)分析,特別適合于:①旋轉(zhuǎn)機(jī)械分析,系統(tǒng)的勻速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了應(yīng)力硬化效果,顯著的改變了系統(tǒng)的有效剛度;②研究存在潛在壓潰的機(jī)械結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的有效剛度在臨界載荷附近接近與零

下面對(duì)abaqus中的線性動(dòng)力學(xué)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:

1. 特征值提取

提取自然頻率與模態(tài)振型,描述了結(jié)構(gòu)的自由諧波振動(dòng),可進(jìn)行實(shí)特征值和復(fù)特征值的提取,在進(jìn)行復(fù)特征值提取時(shí)還可考慮粘性阻尼和非對(duì)稱矩陣。

2. 穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)

施加的載荷和結(jié)構(gòu)的響應(yīng)假定是非常協(xié)調(diào)的。因此,在頻域內(nèi)進(jìn)行求解。僅應(yīng)用與線性系統(tǒng),因此整個(gè)時(shí)間上每個(gè)諧波周期的響應(yīng)行為都假定是線性的。本過(guò)程計(jì)算用戶指定頻率范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。通常,求解和輸出變量都是復(fù)數(shù)(可查看大小和相位角或者實(shí)部和虛部)。模型中必須定義阻尼,當(dāng)提取的頻率與自然頻率一致時(shí)能給出有界的解。abaqus提供了三種穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)過(guò)程:①直接求解結(jié)構(gòu)方程全集;②基于模態(tài)(使用模態(tài)疊加法,求解模態(tài)方程);③基于子空間(模態(tài)投影到系統(tǒng)方程)。典型的應(yīng)用有:

? 隔震系統(tǒng)設(shè)計(jì)

? 噪音和振動(dòng)控制中阻尼的設(shè)計(jì)

? 發(fā)動(dòng)機(jī)工作速度下的裝配設(shè)計(jì)

? 建筑業(yè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械

? 航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件

3. 瞬態(tài)模態(tài)動(dòng)力學(xué)

瞬態(tài)模態(tài)動(dòng)力學(xué)是基于模態(tài),線性攝動(dòng)瞬態(tài)過(guò)程。用于真實(shí)的表征載荷與結(jié)構(gòu)響應(yīng)隨時(shí)間的變化。時(shí)域瞬態(tài)求解通過(guò)時(shí)間積分?jǐn)?shù)值算法實(shí)現(xiàn),不需要阻尼也能獲得有效的解。使用模態(tài)疊加法,結(jié)果模態(tài)方程是解耦的,不需要對(duì)通用方程進(jìn)行求解,這種技術(shù)相對(duì)于全集上對(duì)結(jié)構(gòu)方程進(jìn)行直接積分的方法要快很多,采用基于模態(tài)子空間投影(類似與模態(tài)動(dòng)力學(xué))的直接積分法可模擬具有微小非線性特性的問(wèn)題。但需要注意的是用戶必須確保模態(tài)動(dòng)力學(xué)分析中使用的模態(tài)子集足夠,以便精確的描述加載結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。

4. 響應(yīng)譜分析

響應(yīng)譜分析是基于模態(tài)的過(guò)程,本過(guò)程提供當(dāng)結(jié)構(gòu)承受其支撐基礎(chǔ)(通常稱為base motion)的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)下線性響應(yīng)(位移,應(yīng)力,等)的峰值評(píng)估。對(duì)基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)通過(guò)包含響應(yīng)譜的結(jié)構(gòu)自然頻率的函數(shù)進(jìn)行描述。典型應(yīng)用為,當(dāng)處于設(shè)計(jì)目的需要對(duì)結(jié)構(gòu)的峰值響應(yīng)進(jìn)行保守的評(píng)估時(shí),如①船艦設(shè)備的振動(dòng)分析(DDAM);②結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。響應(yīng)譜分析通過(guò)結(jié)構(gòu)自然頻率的函數(shù)描述簡(jiǎn)諧振子的峰值響應(yīng),結(jié)構(gòu)的模態(tài)采用簡(jiǎn)諧振子行為進(jìn)行描述,結(jié)構(gòu)自身自然頻率的每個(gè)響應(yīng)。每個(gè)模態(tài)峰值響應(yīng)的計(jì)算時(shí)基于用戶提供的響應(yīng)譜,結(jié)構(gòu)的峰值響應(yīng)通過(guò)組合每個(gè)模態(tài)的峰值響應(yīng)來(lái)進(jìn)行評(píng)估。

5. 隨機(jī)響應(yīng)分析

隨機(jī)響應(yīng)是基于模態(tài)的線性攝動(dòng)過(guò)程,預(yù)測(cè)系統(tǒng)承受隨機(jī)連續(xù)激勵(lì)下的響應(yīng),通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)獲取功率譜密度函數(shù)來(lái)表達(dá)激勵(lì)載荷,通過(guò)基于統(tǒng)計(jì)意義上的有限元輸出的均方根響應(yīng)來(lái)描述結(jié)構(gòu)行為。隨機(jī)響應(yīng)分析的典型應(yīng)用如下:①飛機(jī)在湍流下的響應(yīng);②噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪音對(duì)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。此外,隨機(jī)振動(dòng)分析還可通過(guò)在穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)分析中定義頻響函數(shù)進(jìn)行模擬。

綜上,abaqus提供了豐富的線性動(dòng)力學(xué)分析功能,此外,還提供了兩種軟件技術(shù),分別為傳統(tǒng)技術(shù)和SIM技術(shù)。

傳統(tǒng)技術(shù):可用于所有模態(tài)動(dòng)力學(xué)過(guò)程

SIM技術(shù):高性能軟件技術(shù),用于超大規(guī)模模型,但輸出有限制,只能輸出整個(gè)模型子集的結(jié)果(節(jié)點(diǎn)或單元)。基于SIM技術(shù)的線性動(dòng)力學(xué)擴(kuò)展了阻尼的類型,可將阻尼應(yīng)用與模態(tài)穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)或瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析。不能用于使用子空間迭代特征求解器的頻率提取分析步

可應(yīng)用的分析過(guò)程包括:①模態(tài)穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)分析(基于模態(tài)和基于子空間);②模態(tài)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析;③隨機(jī)響應(yīng)分析;④響應(yīng)譜分析;⑤復(fù)特征值提取。要在這些過(guò)程中使用SIM技術(shù),只需在初始頻率提取過(guò)程中激活SIM選項(xiàng)。

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