Abaqus線性動力學概述

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

線性動力學分析假設(shè)系統(tǒng)的彈性與阻尼力隨節(jié)點位移和速度呈線性變化,線性動力學還假定外力不隨節(jié)點的位移和速度的變化而變化,在abaqus中,線性系統(tǒng)可以通過下面的過程實現(xiàn):

--特征值提取(自然頻率和模態(tài))

--時域的瞬態(tài)分析(模態(tài)疊加法)

--穩(wěn)態(tài)響應(頻域的諧響應分析)

--響應譜分析(沖擊的峰值響應計算)

--隨機響應分析(由隨機激勵引起的振動)

Abaqus中,線性分析的概念是線性攝動分析理念的推廣。通常線性響應就是,基于預載狀態(tài)下的小攝動分析,特別適合于:①旋轉(zhuǎn)機械分析,系統(tǒng)的勻速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了應力硬化效果,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abaqus中的線性動力學進行詳細說明:

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,可進行實特征值和復特征值的提取,在進行復特征值提取時還可考慮粘性阻尼和非對稱矩陣。

2. 穩(wěn)態(tài)動力學

施加的載荷和結(jié)構(gòu)的響應假定是非常協(xié)調(diào)的。因此,在頻域內(nèi)進行求解。僅應用與線性系統(tǒng),因此整個時間上每個諧波周期的響應行為都假定是線性的。本過程計算用戶指定頻率范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)響應。通常,求解和輸出變量都是復數(shù)(可查看大小和相位角或者實部和虛部)。模型中必須定義阻尼,當提取的頻率與自然頻率一致時能給出有界的解。abaqus提供了三種穩(wěn)態(tài)動力學過程: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)。典型的應用有:

? 隔震系統(tǒng)設(shè)計

? 噪音和振動控制中阻尼的設(shè)計

? 發(fā)動機工作速度下的裝配設(shè)計

? 建筑業(yè)旋轉(zhuǎn)機械

? 航空發(fā)動機零件

3. 瞬態(tài)模態(tài)動力學

瞬態(tài)模態(tài)動力學是基于模態(tài),線性攝動瞬態(tài)過程。用于真實的表征載荷與結(jié)構(gòu)響應隨時間的變化。時域瞬態(tài)求解通過時間積分數(shù)值算法實現(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,不需要對通用方程進行求解,這種技術(shù)相對于全集上對結(jié)構(gòu)方程進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)動力學)的直接積分法可模擬具有微小非線性特性的問題。但需要注意的是用戶必須確保模態(tài)動力學分析中使用的模態(tài)子集足夠,以便精確的描述加載結(jié)構(gòu)的響應。

4. 響應譜分析

響應譜分析是基于模態(tài)的過程,本過程提供當結(jié)構(gòu)承受其支撐基礎(chǔ)(通常稱為base motion)的瞬時運動下線性響應(位移,應力,等)的峰值評估。對基礎(chǔ)運動的響應通過包含響應譜的結(jié)構(gòu)自然頻率的函數(shù)進行描述。典型應用為,當處于設(shè)計目的需要對結(jié)構(gòu)的峰值響應進行保守的評估時,如①船艦設(shè)備的振動分析(DDAM);②結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計。響應譜分析通過結(jié)構(gòu)自然頻率的函數(shù)描述簡諧振子的峰值響應,結(jié)構(gòu)的模態(tài)采用簡諧振子行為進行描述,結(jié)構(gòu)自身自然頻率的每個響應。每個模態(tài)峰值響應的計算時基于用戶提供的響應譜,結(jié)構(gòu)的峰值響應通過組合每個模態(tài)的峰值響應來進行評估。

5. 隨機響應分析

隨機響應是基于模態(tài)的線性攝動過程,預測系統(tǒng)承受隨機連續(xù)激勵下的響應,通過統(tǒng)計學獲取功率譜密度函數(shù)來表達激勵載荷,通過基于統(tǒng)計意義上的有限元輸出的均方根響應來描述結(jié)構(gòu)行為。隨機響應分析的典型應用如下:①飛機在湍流下的響應;②噴氣式發(fā)動機產(chǎn)生的噪音對結(jié)構(gòu)的響應。此外,隨機振動分析還可通過在穩(wěn)態(tài)動力學分析中定義頻響函數(shù)進行模擬。

綜上,abaqus提供了豐富的線性動力學分析功能,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)動力學過程

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,只能輸出整個模型子集的結(jié)果(節(jié)點或單元)?；赟IM技術(shù)的線性動力學擴展了阻尼的類型,可將阻尼應用與模態(tài)穩(wěn)態(tài)動力學或瞬態(tài)動力學分析。不能用于使用子空間迭代特征求解器的頻率提取分析步

可應用的分析過程包括:①模態(tài)穩(wěn)態(tài)動力學分析(基于模態(tài)和基于子空間);②模態(tài)瞬態(tài)動力學分析;③隨機響應分析;④響應譜分析;⑤復特征值提取。要在這些過程中使用SIM技術(shù),只需在初始頻率提取過程中激活SIM選項。

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