ABAQUS+计算+动刚度+详细说明
ABAQUS使用手册（中文版）
ABAQUS使用手册（中文版）ABAQUS入门使用手册ABAQUS简介：ABAQUS是一套先进的通用有限元程序系统，这套软件的目的是对固体和结构的力学问题进行数值计算分析，而我们将其用于材料的计算机模拟及其前后处理，主要得益于ABAQUS给我们的ABAQUS/Standard及ABAQUS/Explicit通用分析模块。
ABAQUS有众多的分析模块，我们使用的模块主要是ABAQUS/CAE及Viewer,前者用于建模及相应的前处理，后者用于对结果进行分析及处理。
下面将对这两个模块的使用结合本人的体会做一些具体的说明：一．ABAQUS/CAECAE模块用于分析对象的建模，特性及约束条件的给定，网格的划分以及数据传输等等，其核心由七个步骤组成，下面将对这七个步骤作出说明：1.PART步（1）Part→CreatModeling Space:①3D代表三维②2D代表二维③Aaxisymmetric代表轴对称，这三个选项的选定要视所模拟对象的结构而定。
Type: ①Deformable为一般选项，适合于绝大多数的模拟对象。
②Discrete rigid 和Analytical rigid用于多个物体组合时，与我们所研究的对象相关的物体上。
ABAQUS假设这些与所研究的对象相关的物体均为刚体，对于其中较简单的刚体，如球体而言，选择前者即可。
若刚体形状较复杂，或者不是规则的几何图形，那么就选择后者。
需要说明的是，由于后者所建立的模型是离散的，所以只能是近似的，不可能和实际物体一样，因此误差较大。
Shape中有四个选项，其排列规则是按照维数而定的，可以根据我们的模拟对象确定。
Type: ①Extrusion用于建立一般情况的三维模型②Revolution建立旋转体模型③Sweep用于建立形状任意的模型。
Approximate size:在此栏中设定作图区的大致尺寸，其单位与我们选定的单位一致。
设置完毕，点击Continue进入作图区。
ABAQUS有限元软件基本操作说明
ABAQUS有限元软件基本操作说明1.界面介绍首次打开ABAQUS，会出现图形用户界面(GUI)。
主要分为菜单栏、工具栏、工作区和状态栏。
菜单栏包含所有的操作功能，工具栏提供快捷图标，工作区是进行建模和后处理的主要区域，状态栏显示软件状态和当前操作信息。
2.建立模型在ABAQUS中，可以通过几何建模或导入CAD模型来建立模型。
几何建模可以使用ABAQUS提供的几何工具创建几何体、曲线和点。
导入CAD 模型可以将其他软件中创建的模型导入到ABAQUS中。
3.定义材料属性在模型中定义材料是非常重要的一步。
材料属性包括弹性模量、泊松比、密度、屈服强度等。
可以根据需要选择合适的材料模型，如线弹性、非线弹性、温度依赖等。
4.定义边界条件为了进行有意义的分析，需要定义边界条件。
边界条件包括约束和负载。
约束可以是固定支座、对称边界或加载边界。
负载可以是施加在模型上的力、压力或热荷载。
5.网格划分在分析之前，需要对模型进行网格划分。
网格划分的精度会直接影响分析结果的准确性和计算时间。
ABAQUS提供多种网格划分算法，可以手动划分网格或使用自动网格划分工具。
6.定义分析类型7.运行分析在进行分析之前，需要选择合适的求解器。
ABAQUS提供了多种求解器，包括标准求解器和显式求解器。
选择求解器后，点击运行按钮开始分析。
分析过程中，可以查看日志文件和状态栏中的信息以监控分析进度和结果。
8.后处理分析完成后，可以使用ABAQUS提供的后处理工具进行结果分析。
后处理工具可以显示位移、应力、应变、应力云图等结果，并可以生成动画和报表。
可以对结果进行可视化处理和导出。
9.优化和参数化10.提供的帮助资源以上是ABAQUS软件的基本操作说明。
虽然刚开始可能会有一些困难，但通过不断实践和学习，可以熟练掌握ABAQUS的使用方法，并利用其进行各种工程分析。
ABAQUS使用手册
ABAQUS入门使用手册ABAQUS简介：ABAQUS是一套先进的通用有限元程序系统，这套软件的目的是对固体和结构的力学问题进行数值计算分析，而我们将其用于材料的计算机模拟及其前后处理，主要得益于ABAQUS给我们的ABAQUS/Standard及ABAQUS/Explicit通用分析模块。
ABAQUS有众多的分析模块，我们使用的模块主要是ABAQUS/CAE及Viewer,前者用于建模及相应的前处理，后者用于对结果进行分析及处理。
下面将对这两个模块的使用结合本人的体会做一些具体的说明：一．ABAQUS/CAECAE模块用于分析对象的建模，特性及约束条件的给定，网格的划分以及数据传输等等，其核心由七个步骤组成，下面将对这七个步骤作出说明：1.PART步（1）Part→CreatModeling Space:①3D代表三维②2D代表二维③Aaxisymmetric代表轴对称，这三个选项的选定要视所模拟对象的结构而定。
Type:①Deformable为一般选项，适合于绝大多数的模拟对象。
②Discrete rigid 和Analytical rigid用于多个物体组合时，与我们所研究的对象相关的物体上。
ABAQUS假设这些与所研究的对象相关的物体均为刚体，对于其中较简单的刚体，如球体而言，选择前者即可。
若刚体形状较复杂，或者不是规则的几何图形，那么就选择后者。
需要说明的是，由于后者所建立的模型是离散的，所以只能是近似的，不可能和实际物体一样，因此误差较大。
Shape中有四个选项，其排列规则是按照维数而定的，可以根据我们的模拟对象确定。
Type:①Extrusion用于建立一般情况的三维模型②Revolution建立旋转体模型③Sweep用于建立形状任意的模型。
Approximate size:在此栏中设定作图区的大致尺寸，其单位与我们选定的单位一致。
设置完毕，点击Continue进入作图区。
（2）Part→Creat→Continue这时，使用界面左侧的工具栏便可以作出点、线、面以组成我们所需要的图形。
abaqus中的动态分析方法
ABAQUS线性动态分析如果你只对结构承受载荷后的长期响应感兴趣，静力分析（static analysis）是足够的。
然而，如果加载时间很短（例如在地震中）或者如果载荷在性质上是动态的（例如来自旋转机械的荷载），你就必须采用动态分析（dynamic analysis）。
本章将讨论应用ABAQUS/Standard进行线性动态分析；关于应用ABAQUS/Explicit进行非线性动态分析的讨论，请参阅第9章“非线性显式动态分析”。
7.1 引言动态模拟是将惯性力包含在动力学平衡方程中：+PuM&&I-=其中M结构的质量。
u&&结构的加速度。
I在结构中的内力。
P 所施加的外力。
在上面公式中的表述是牛顿第二运动定律（F = ma）。
在静态和动态分析之间最主要的区别是在平衡方程中包含了惯性力（M u&&）。
在两类模拟之间的另一个区别在于内力I的定义。
在静态分析中，内力仅由结构的变形引起；而在动态分析中，内力包括源于运动（例如阻尼）和结构的变形的贡献。
7.1.1 固有频率和模态最简单的动态问题是在弹簧上的质量自由振动，如图7-1所示。
图7–1 质量－弹簧系统在弹簧中的内力给出为ku ，所以它的动态运动方程为mu ku P &&+-=0 这个质量－弹簧系统的固有频率（natral frequency ）（单位是弧度/秒（rad/s ））给出为 k mω= 如果质量块被移动后再释放，它将以这个频率振动。
若以此频率施加一个动态外力，位移的幅度将剧烈增加，这种现象即所谓的共振。
实际结构具有大量的固有频率。
因此在设计结构时，非常重要的是避免使可能的载荷频率过分接近于固有频率。
通过考虑非加载结构（在动平衡方程中令0P =）的动态响应可以确定固有频率。
则运动方程变为Mu I &&+=0 对于无阻尼系统，I Ku =，因此有Mu Ku &&+=0 这个方程的解具有形式为t i e u ωφ=将此式代入运动方程，得到了特征值（eigenvalue ）问题K M φλφ=其中2λω=。
ABAQUS
ABAQUS操作篇1、界⾯数据显⽰框过⼩，数据⽆法看清怎么办？解决办法：1）进⼊主菜单viewpoint选择Viewpoint Annotation Options2)效果⽐较：说明：主菜单中Viewpoint选项中还可以修改显⽰界⾯的形式，在模型上添加注释（Annotation），修改数据显⽰框的位置、⼤⼩、形式等等。
2、如何查看节点或单元在模型中的位置？解决办法：1）在主菜单View栏下选中Toolbars，进⽽选中coustomize编辑框，选中“Group Display”则在主界⾯⽣成Group Display快捷操作框。
位置3、分析结果中，显⽰的位移过⼤或者过⼩应该如何调整？解决⽅法：在界⾯左边快捷栏点击“common options”4、梁截⾯定义** Section: Section-1-ADSET3 Profile: Profile-1*Beam Section, elset=ADSET3, material=MATERIAL-2,temperature=GRADIENTS, section=L 0.12275, 0.12275, 0.007944, 0.007944 （a,b,t1,t2）-0.883444,-0.468537,0.5、定义表⾯时“SNEG”“SPOS”表达的含义？*Surface, type=ELEMENT, name=SURF-1_SURF-1_SNEG, SNEG*Surface, type=ELEMENT, name=SURF-1_SURF-1_SPOS_1, SPOS（SNEG/ SPOS的作⽤是什么？）解答：Refers to the sides of the elements in the surface.⽤来指定选择的接触⾯。
EG:6、RigidBody 约束和刚体部件的差别在于：刚体部件同部件相关联，RigidBody 约束同组装实体中的区域相关联。
abaqus中的动态分析方法
ABAQUS线性动态分析如果您只对结构承受载荷后的长期响应感兴趣,静力分析(static analysis)就是足够的。
然而,如果加载时间很短(例如在地震中)或者如果载荷在性质上就是动态的(例如来自旋转机械的荷载),您就必须采用动态分析(dynamic analysis)。
本章将讨论应用ABAQUS/Standard进行线性动态分析;关于应用ABAQUS/Explicit进行非线性动态分析的讨论,请参阅第9章“非线性显式动态分析”。
7、1 引言动态模拟就是将惯性力包含在动力学平衡方程中:+PuM&&I-=其中M结构的质量。
u&&结构的加速度。
I在结构中的内力。
P 所施加的外力。
在上面公式中的表述就是牛顿第二运动定律(F = ma)。
在静态与动态分析之间最主要的区别就是在平衡方程中包含了惯性力(M u&&)。
在两类模拟之间的另一个区别在于内力I的定义。
在静态分析中,内力仅由结构的变形引起;而在动态分析中,内力包括源于运动(例如阻尼)与结构的变形的贡献。
7、1、1 固有频率与模态最简单的动态问题就是在弹簧上的质量自由振动,如图7-1所示。
图7–1 质量－弹簧系统在弹簧中的内力给出为ku ,所以它的动态运动方程为mu ku P &&+-=0 这个质量－弹簧系统的固有频率(natral frequency )(单位就是弧度/秒(rad/s))给出为 k mω= 如果质量块被移动后再释放,它将以这个频率振动。
若以此频率施加一个动态外力,位移的幅度将剧烈增加,这种现象即所谓的共振。
实际结构具有大量的固有频率。
因此在设计结构时,非常重要的就是避免使可能的载荷频率过分接近于固有频率。
通过考虑非加载结构(在动平衡方程中令0P =)的动态响应可以确定固有频率。
则运动方程变为Mu I &&+=0 对于无阻尼系统,I Ku =,因此有Mu Ku &&+=0 这个方程的解具有形式为t i e u ωφ=将此式代入运动方程,得到了特征值(eigenvalue )问题K M φλφ=其中2λω=。
ABAQUS有限元软件基本操作说明
Abaqus仿真分析操作说明1.单位一致性(未列出参照国际单位)长度：米(m)力：牛(N)质量：千克(kg)时间：秒(s)强度(压力)：帕(Pa)能量：焦耳(J)密度：千克/立方米(kg/m3)加速度：米/平方秒(m/s2)2.模型(part)的建立首先用三维绘图软件(CAD、PROE、SOLIDEDGE、SOLIDWORKS等)将模型画好。
3.模型(part)导入ABAQUS软件①将模型另存为sat或stp(step)，示意图如下;文件名最好存为英文字母。
②模型另存为sat或stp(step)格式后，到“选项”进行设置，设置完成后将模型另存好(存放位置自设，能找到就好)，示意图如下;③打开已经安装好的ABAQUS 软件，选中左上角“文件→导入→部件”，示意图如下;4. 模型(part)的参数设置和定义导出模型单位由mm 改为m 。
选中后隐藏的部件不能导入ABAQUS 软件。
版本设为ABAQUS 软件版本。
双击所有参数均为默认，确定就好。
到上面这一步骤，模型导入已经完成，接下来就是一些参数的设置和分析对象的定义。
具体的分析步骤按照下图所示一步一步完成即可。
(1)“属性”步完成材料的定义。
具体参数设置见下图：(1)(2)(3)(4)(5)(7)(6)1．双击“创建材料”2．自定义名称4．在“通用”下双击“密度”进行参数设置5．输入材料密度，单位kg/m3。
6．在“力学”下双击“弹性”进行参数设置。
7．输入材料杨氏模量(Pa)和泊松比(无单位)，单击“确定”完成参数设置。
8．双击“创建截面”，“类别”和“类型”默认。
9．单击“继续”。
10．参数默认，单击“确定”。
11．双击“指定截面”。
(2)“装配”步完成分析对象的选定。
具体操作见下图：12．单击模型指定截面。
13．单击“完成”，完成截面指定。
14．模型变绿，指定截面成功；同时“属性”步参数定义结束。
1．切换到下一步(装配)。
3．选中要分析的部件，单击“确定”，完成“装配”步。
abaqus第九章 动力问题
第九章 动力问题如果只对结构加载荷后的长期响应感兴趣的话，静力分析就足够了。
然而，如果加载时间很短，例如地震；或者载荷性质为动态，例如来自旋转机械的荷载，这时就必须采用动力分析。
9.1 引言动态模拟是将惯性力包含在动力学平衡方程中：0=-+P I uM 其中 M 是结构的质量。
u是结构的加速度。
I 是结构中的内力。
P 是所施加的外力。
公式的表述无非是牛顿的第二运动定律（F=ma ）的表现。
动态分析和静态分析最主要的不同在于平衡方程中包含惯性力项（M u）。
两者的另一个不同之处在于内力I 的定义。
在静态分析中，内力仅由结构的变形引起；而动态分析中的内力包括运动（例如阻尼）和结构变形的共同贡献。
9.1.1 固有频率和模态最简单的动力问题是在弹簧上的质量振动，如图9-1所示。
图9–1质量－弹簧系统弹簧的内力为ku ，所以运动方程为muku P +-=0 这个质量弹簧系统的固有频率（单位是弧度/秒）为m k =ω如果质量块被移动后再释放，它将以这个频率振动。
假若以此频率施加一个动态外力，位移的幅度将剧烈增加－即所谓的共振现象。
实际的结构具有多个固有频率。
因此，在设计结构时避免使各固有频率与可能的荷载频率过分接近就很重要。
固有频率可以通过分析结构在无荷载（动力平衡方程中的）时的动态响应而得到。
此时，运动方程变为 M u I +=0 对于无阻尼系统，，则上式变为 M uKu +=0 这个方程解的形式为 t i e u ωφ=将此式代入到运动方程中便得到了特征值问题方程K M φλφ=其中λω=2。
该系统具有n 个特征值，此处n 是有限元模型的自由度数。
记j λ为第j 个特征值。
它的平方根j ω是结构的第j 阶固有频率，并且j φ是相应的第j 阶特征向量。
特征向量也就是所谓的模态（也称为振型），因为它是结构在第j 阶振型下的变形状态。
在ABAQUS 中，频率提取程序用来求解结构的振型和频率。
这个程序使用起来十分简单，只要给出所需振型的数目和所关心的最高频率即可。
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F(ω)=F0×sin(ωt) 输入激励力
当使用abaqus-steady-state daynmics modal，
其中20-1000即为激励力的最低频率和最高频率。
开始模态和结束模态要覆盖上图所示的激励力的最低频率和最高频率，选择直接阻尼，即每阶模态的临界阻尼比3%，（典型的取值范围在1%-10%）
Ma+cv+kx= F0×sin(ωt)
其中F0是固定的数值（简谐力的幅值），且频率由20Hz 变化到1000Hz 。
f ••=πω2
位移阻抗（动刚度）：()()()
ωωωx F K =
()()t F F ωωsin 0•= 为输入激励力，是一个谐波输入。
()()
θωω+•=t x x sin 0 为输出稳态位移响应，根据振动理论，稳态位
移响应的频率与输入激励力的频率相同，振幅 0x 和相位角θ均取决与系统本身的物理性质（质量，弹簧刚度，阻尼）和激振力的性质（频率与振幅），而与初始条件无关，初始条件仅影响系统的瞬态响应的振幅和初始相位角。
()ωK ，表示，在某频率下，产生单位位移振幅所需要的激振力幅
值。
实际情况下，频率不同，刚度也不同。
假设()ωK =10N/m ，及动刚度在任意频率都是固定的，不随频率的变化而变化（理想情况），即在任意频率激振下，产生1m 单位位移振幅所需要的激振力幅值为10N 。
假设()ωF 的幅值为1 ，()ωK =10N/m
()ωx 的幅值x
=()()ωωK F =101
特点：位移响应的幅值与频率没有关系，且是固定值。
由于在abaqus 中可方便的输出某个点的位移，速度，加速度。
所以通常以某个点的位移，速度，加速度来表征动刚度的大小。
速度阻抗：()()()
ωωω•
=x F Z 如何将速度阻抗：()()()
ωωω•
=x F Z 与位移阻抗（动刚度）：()()()ωωωx F K =联系起来？
用速度表示： ()ω•
x = ()ωx 的导数=
()
θω+•t x sin 0的导数
=
()
'sin 0θωω+••t x =()ωωx •（我们只要幅值，忽略相位角）
响应速度与响应位移幅值相差ω，相位角不同，频率相同。
()()()
ωωωK F x =
()ω•
x =()ωωx •=()()
ωωωK F •
假设()ωF 的幅值为1 ，()ωK =10N/m （不随频率的变化而变化） 则()ω•
x 的幅值•
x =)
(1
ωωK •=101•ω=1012•
•×f π
同理
()ω•
•x 的幅值•
•x
=)
(1
ωωωK ••=101••ωω=10122•
•×••×f f ππ
下面在abaqus中计算动刚度的详细步骤：
如下图所示，一根细长立方体，一端完全固定，在另一端的一个节点施加单位简谐激振力。
网格尺寸为5mm×5mm×165mm，材料属性：*Density=7.8e-10, *Elastic=2100., N=0.3.。
激振频率为20Hz到1000Hz，求该点在20Hz到1000Hz 频率段内的位移幅值响应，速度幅值响应，加速度幅值响应，假设目标动刚度为0.02N/mm。
计算该部件是否满足要求。
在abaqus中计算，分两步走，如下图所示。
第一步，提取频率，下图显示提取前十阶频率，注意总的频率数要大于1000Hz。
该分析步中，部件右端完全约束（与谐响应分析的边界条件一致）。
下图为第一分析步的频率提取结果，可见第十阶2237 Hz >2000Hz
第二步选择模态稳态动力学分析，参数如下：
.
施加X方向单位简谐激振力如下，该简谐力为F=1×sinωt，虚部省略不填（软件会自动添加其为0）。
建立响应点（本例中响应点和激励点相同）的set
并设置响应点SET的历史变量输出，如下图所示：
OK 开始计算
结果分析：
1.响应点的位移响应幅值曲线
如下图所示
可见，40Hz时，振动幅值最大，与理论计算相符（发生共振）
应用下图所示的编辑XY data工具，将上面的位移幅值都变换为正方向
如何把目标动刚度为0.02N/mm 对应的位移响应幅值做出图线？ 根据前面的理论：
()ωx 的幅值x =()
()ωωK F =0.021=50mm
作一个Excel 表，A 列代表频率，从1到1000（覆盖输入激励力的频率），B 代表输出位移响应的幅值，50，它不随频率的变化而变化，并将该文件另存为
.TXT
的文档，做出图线，并与上一个图线显示在一起后，如下图所示。
可见，
在40Hz
左右响应过大，不符合要求。
2.响应点的速度响应幅值曲线
根据()ω•x 的幅值•x =)(1ωωK •=02.01•ω=02.012••×f π=100f •π
速度的幅值与频率有关，首先做这条曲线，如下图所示，做一个表格，A 列代表频率，从1到1000，B 也代表速度的幅值公式里面的f ，然后在编辑XY data 工具中，再乘以100π，
做速度响应幅值曲线，并与上图合并后，如下图所示。
可见只有40Hz左右速度峰值过大，不符合要求。
3.响应点的加速度响应幅值曲线
与速度响应类似，组合后如下图所示。
其中褐色的图线为目标值，与位移，速度所得的结果类似。
4.响应点的位移响应幅值曲线log10 图
如上图所示，看着方便一些，只是在位移图线上分别log10而已，结果是一样的。
操作步骤如下图所示：
5.响应点的速度响应幅值曲线log10 图
6.响应点的加速度响应幅值曲线log10 图
水平有限，阐述不周，偶有纰漏，望高手指导。
2011.08.11。