ABAQUS軟件隨機振動分析_final

1、abaqUS件隨機振動分析在工程中，結(jié)構(gòu)一般需要對它進行隨機振動分析。典型的例子是：通過機床的振動響應(yīng) 分析進行機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過對結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)分析。在電子產(chǎn)品設(shè)計中，ABAQUS件不 僅僅能對電子產(chǎn)品進行沖擊、熱場、加工等過程進行數(shù)值模擬，還可以對電子產(chǎn)品在隨機振 動下產(chǎn)品的響應(yīng)性能做出很好預(yù)測，以優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計。本例題就某電子產(chǎn)品在隨機激勵作用下的響應(yīng)結(jié)構(gòu)為例，采用如下圖所示的簡化模型， 分析在特定隨機激勵（如圖2）中，分析該結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。圖1某電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化圖PSD./HzIO-OfiOPower jjpwlnul dcnsrly qI 血yu圖2隨機激勵的譜分布載荷邊界條件為：四個底

2、座固支，并在分析過程中，受到隨機激勵。需要分析整個結(jié)構(gòu) 在運動過程中的響應(yīng)。啟動 ABAQUS/CAE，在 Start Session對話框中，選擇 Create Model Database 按鈕。導入模型由于IGES文件給的是實體模型，我們在 計算中產(chǎn)用shell模型，所以我們需要通過 ABAQUS/CAE對shell的編輯功能對模型進 行修改。導入IGES文件成Shell格式。1. 在主菜單選擇 File - > Import- > Part, 進入Import Part對話框。選擇相應(yīng)的 IGES文件，點擊丄 按鈕。2. 在彈出的 Create Part From IGES

3、 File對話框中，如下圖，對話框的Topology選擇Shell選項，Nam選項填寫random。二利用CAE編輯修改模型在主菜單選擇 Shape -> Shell- > Remove Face，用鼠標點擊選擇模型中的面，選上之后面會變紅色，點擊鼠標中鍵，就可以去掉該面。重復(fù)操作，得到下圖模型。ABAQUS/CAE Version 6.5_1 一 Model Database: E:ftprootpartworkrandomAll*閨強蛙Wod二 Eile Model Viewport£art- MioHel Dat abase曰密lodels歸 NcidJ-l(

4、77;fe Parts(2)玉隆 laterials (1)紳i"1輻1Shell ExtrudeShape Feature Tools Plug-ins HelpWire Eevolve EJIH：:Kodel-1Gut lend SvjeepLeftPl anatrFrion SolidRemove FateFart： P2-1.2. 在主菜單選擇Shape - >Shell- >Extrude，用鼠標選擇如上圖所示的表面，然后點 擊最左邊的一條邊，進入Sketch模塊，如下圖所示。3. 需要增加3個外表面以及6個內(nèi)表面，利用ABAQU的sketch模塊中的Creat

5、e Lines功 能，在sketch中畫出如下圖所示的線條。點擊圖形窗口下方的 J按鈕。出現(xiàn)Edit Extrusion 對話框，選擇Type選項為Up toFace,點擊Flip按鈕選擇擴展箭頭方向指向3方向負向。點擊中鍵確認，選擇底面為終止面。 點擊J-u-l確認，生成如下圖所示。4. 修補模型。4. 1切除表面在主菜單選擇Shape - >Shell- >Remove Face用鼠標點擊上圖模型中上面的面，選上 之后面會變紅色，點擊鼠標中鍵，就可以去掉該面。選擇主菜單Tools >Partiti on進入對話框Create Partition，選擇Type為Face,M

6、ethod為Sketch。點擊如下圖所示表面，進入sketch 模塊。在下圖的sketch中畫出如圖所示的線條分割這個表面。點擊鼠標中鍵確認。在主菜單選擇Shape - >Shell- >Remove Face把切開的這個表面去除。同樣道理，把上圖中標記處的另外三個表面去除。得到如下所示的模型。4.2延展表面在主菜單選擇Shape - >Shell- >Extrude，選擇如上圖所示區(qū)域，用鼠標選擇區(qū)域最右 邊的短邊，點擊進入Sketch模塊，如下圖。按照上圖連接圖示的線條，點擊提示欄中的止心按鈕。進入Edit Extrusion對話框，如EditExtrusianEn

7、d ConditionType;Up to Face vDepth:30Extrude direction: FlipOptionsNote: Twist and draft cannot be specified together. Include twist, pitchi 0"I Include draft, angle: 0選擇Type選項為Up to Face，點擊_按鈕，使得工作區(qū)的紅色箭頭指向如下圖所示。點擊Edit Extrusion對話框中的 二按鈕，選擇箭頭所指的面內(nèi)側(cè)，點擊鼠標中鍵 確認。用同樣的方法把另外一側(cè)的修補好，修補好的模型如下圖所示。4.3修補底座。在

8、主菜單選擇Shape - > Cut- > Extrude，選擇如下圖所示區(qū)域，用鼠標選擇區(qū)域最右的 邊，點擊進入Sketch模塊。由于IGES文件導入在圓孔的周邊留下了很多密集的點，這些點對于劃分網(wǎng)格非常的不利，要將他們刪去。選擇工具欄中（下右圖中）和 選項，在下部畫一個矩形，在孔圈上畫一個圓，且使得孔的半徑略大于原孔 （R= 2.75 ）,這里孔半徑設(shè)成2.755,以保證能夠 把原IGES文件中形成的多個點去掉。©Etzi點擊鼠標中鍵進入Eidt Cut Extrusion 對話框，如下圖。點擊按鈕使得工作區(qū)紅色箭頭的方向指向3方向負方向，點擊對話框中的丫I按鈕確認。

9、按照同樣的方法把另外三個孔和一個底座進行修補。4.4分割模型。該模型中部分地方需要加強，所用單元的殼的厚度不一樣，需要把它分割出來。在主菜單選擇 Tools- > Partition ，進入 Create Partition對話框，選擇 type 為 Face, Method為Sketch，點擊對話框中的tI按鈕確認。選擇如下圖所示區(qū)域，點擊提示欄中的二竺按 鈕，用鼠標選擇區(qū)域最右的邊，點擊進入 Sketch模塊。禾U用Sketch中的工具劃分出下圖所示的矩形區(qū)域，點擊鼠標中鍵，點擊提示欄中的按鈕完成。用同樣的方法在另外一塊肋板處劃分出矩形的加強區(qū)域。處理好的模型如下圖所示:三添加材料屬

10、性在Module右邊的列表框中選擇Property , 進入屬性設(shè)置模塊。因為IGES文件中給的是毫米單位，所以屬性中所有的長度量綱必須要是毫米單位。1. 在主菜單選擇 Material - >Create。進入 Edit Material對話框，選擇 Mechanical- >Elasticity -> Elastic。分別填入楊氏模量7e7和泊松比0.3。2. 在Edit Material對話框中，選擇Ge neral - > Den sity。輸入密度為2.7e-6。點擊OK按鈕，退出Edit Material 對話框。3. 在主菜單選擇 Section - &g

11、t;Create，取名為 Section-1_6MM。進入 Create Section 對話框中，設(shè)置Category為Shell，點擊-:按鈕。進入Edit Section 對話框,設(shè)置Shell Thickness 為1.6，點擊OK按鈕。4. 重復(fù)4步驟，分別創(chuàng)建厚度為3mm,6mm,8mmSection.5. 在主菜單選擇Assign - >Section，進入Edit Section Assignment對話框。將鼠標按照下圖選擇相應(yīng)的部分，按照圖示把不同的截面賦給不同的部分。點擊OK按鈕，完成部件屬性的分配。1.6mm3mm三結(jié)構(gòu)裝配在Module右邊的列表框中選擇Asse

12、mbly,進入裝配模塊。1. 在主菜單中選擇Instanee- >Create，進入Create Instanee 對話框中，選擇 random, 并在 Instanee Type 下面選擇 Dependent (mesh on Part ) 單選鈕。如右 圖：2. 點擊OK按鈕，關(guān)閉Create Instanee 對話框，創(chuàng)建了 Part-1的Instanee 。3. 在主菜單，選擇Tools- >Partition ，在彈出的Create Partition對話框中，選擇Cell單選鈕。點擊 'I按鈕，退出Create Partition 對話框四定義分析步在Modul

13、e右邊的列表框中選擇Step， 進入分析步模塊，建立兩個分析步驟。由于在進行 隨機響應(yīng)步驟分析之間必須要進行一次頻率分析，所以要建立兩個分析步驟(頻率分析和隨 機響應(yīng)分析）。建立頻率分析步驟：1. 主菜單選擇 Step - > Create，進入 Create Step 對話框，Procedure type 選擇 Lin ear perturbation 項，子選項選擇 Random response 選項。2. 點擊-兒-按鈕。進入 Edit Step 對話框，在 Number of eigenvalues requestedeigen右邊的子選項中選擇Value，并在框中輸入20。建

14、立隨機響應(yīng)分析步驟：1. Step - > Create，進入 Create Step 對話框，Procedure type 選擇 Static, Lin ear perturbation項，子選項選擇 Frenquecy選項。2. 點擊一按鈕。進入 Edit Step 對話框，在對話框的Basic頁面中，Scale選擇 Lin ear 項，下面的 Lower Freque ncy , Upper Freque ncy , Number of Points，以 及Bias選項中分別寫入：10, 2000, 20, 3。3. 在 Damping 頁面中，選上 using direct da

15、mping data，在 Direct Modal 選項中依次填 寫 1, 20, 0.001。點擊OK按鈕，關(guān)閉Edit Step 對話框。五定義相互作用屬性1. 在主菜單中，選擇 Tools- > Referenee Point.,采用默認值（0. , 0. , 0.）,點擊鼠標中鍵確認。2. 在主菜單中，選擇 Constraint->Create., 進入 Create Constraint 對話框中，Type下面選擇Coupling，點擊 心 按鈕。3. 在圖形窗口中，點擊RP-1作為約束的控制點，點擊中鍵確認。.如4. 點擊圖形窗口下方的 :按鈕及 按鈕。在彈出的 Opt

16、ions對話框中,取消匚按鈕的選擇。在圖形窗口中，點擊下圖中帶網(wǎng)格的區(qū)域。（可以通過點擊圖形窗口下方的 按鈕，選擇關(guān)心的 Face）5. 點擊圖形窗口下方的-亠按鈕，進入Edit Constraint對話框。接受默認的設(shè)置,點擊對話框中的-丄按鈕，完成Constraint-1耦合約束的創(chuàng)建。見下圖。六定義邊界條件1. 在主菜單選擇 BC - > Create. 進入 Create Boundary Condition對話框，接受默認設(shè)置，按下.'s 按鈕。2. 在圖形窗口中點擊RP-1，在圖形窗口下方，點擊按鈕。3. 在彈出的Edit Boundary Condition對話框中

17、，選擇 Encastre，如下圖：M Edit Baundary Condi1 ionName；Type:St ep:Region:BC-1Symmetry/Antisymnetry/EncastreInitialOXSYMM (Ul = UR2=UR3=0)0 YSYMJI (呢=UR1=UR3=o)(J ZSYMH (J3 二 UR1二 UR2二 0)0XASYO (U2 = U3=UR1=0.OYASYlffl (Ul = U3=UR2=0;0 ZASYJIM (Ul = (J2=UR3=0,0 PINNED (Ul 二J2二 U3 二:0)i'> ENCASTRE (U1

18、=U2ARAQUS/StandardABAQUS/StandardABAQUS/Standardonly) only) only)=U3 = UR1 = UR2 = UR3 =0)(Pleked) 盟1七R鬧onOK3. 在彈出的 Global Seeds 對話框中，Approximate global size右邊的文本框中輸入3.5，如下圖：4. 點擊Global Seeds 對話框中的：I按鈕，關(guān)閉 Global Seeds 對話框。Cancel4. 點擊 Edit Boundary Condition 對話框中的丄"按鈕，關(guān)閉 Edit Boundary Con dition

19、 對話框。七劃分網(wǎng)格在Module右邊的列表框中選擇Mesh進入網(wǎng)格劃分模塊。1. 在主菜單選擇Seed- > In sta nee2. 在圖形窗口中，按住鼠標左鍵，拖動鼠標，選中所有三個部件，點擊圖形窗口 下方的二按鈕。點擊圖形窗口下的上按鈕，完成種子的設(shè)定。5. 選擇主菜單 Mesh->Controls.,鼠標選擇如下圖所指示的四塊肋板。點擊鼠標中鍵確認，進入Mesh Con trolsdominated選項如下圖所示。點擊對話框中的對話框,OK選擇 Element Shape 為 Quad- 按鈕確認。lesh ControlsElement Shape OQuadadoBi

20、na t etf OTriTechniqueAm is Frte' '> StructuredAlgori-thnOMedial axis<> Adranclng frontOKDefaultsCancelSweep6. 在主菜單選擇 Mesh-> Part.，點擊鼠標中鍵確認。劃分的網(wǎng)格如下圖所示:八編輯關(guān)鍵字由于 CAE 不支持關(guān)鍵字 *PSD-DEFINITION , *BASE MOTION , *CORRELATION，所以需要手動加入。主菜單選擇 Model->Edit keywords->Model-1, 進入 Edit key

21、words對話框。1.在下圖方框所在處加入 *PSD-DEFINITION，如下：*PSD-DEFINITION,NAME=PSD,TYPE=BASE,G=9.81e30.04,0.0,100.04,0.0,1490.065,0.0,1500.065,0.0,3490.094,0.0,3500.094,0.0,6990.130,0.0,7000.130,0.0,13990.072,0.0,14000.072,0.0,20002.在下圖方框所在處加入 *BASE MOTION以及CORRELATION，如下:*BASE MOTION,DOF=1, LOAD CASE=1*CORRELATION,

22、PSD=PSD,TYPE=UNCORRELATED1,1.點擊對話框中的I按鈕確認。九定義輸出1. 響應(yīng)歷史輸出在該模型中，結(jié)構(gòu)的失效往往因為比較關(guān)鍵的部分失效，因而，在模擬該結(jié)構(gòu)在隨機激勵載荷作用下的響應(yīng)分布的時候， 需要特別關(guān)系構(gòu)件中較薄弱的部分。 在構(gòu)件中比較關(guān)鍵的 部分，需要定義一個輸出 set，在過程中輸出這個 set在激勵過程中的響應(yīng)。在Module中選擇step模塊，主菜單中選擇 Tools >Set->Create,進入 Create Set 對話框。采用默認的name,按下：.按鈕,選擇下圖所示的選擇區(qū)域，點擊鼠標中鍵確 認。主菜單選擇 Output->Hi

23、story output requests->Create 進入 Create History 對話 框，選擇Step為Step 2。對話框。按下按鈕，進入 Edit History Output RequestllEdEt History Output RequestFmcsR-Ourtpiut-ZStep:Step-2Fr©GuHuric; R舟nd曲iDoiain:lit :|Set-1wSaw output at OThe last itKresent 嫩 Every 1incT«entSOutput Varlahleg'*! Selfrtt frMi

24、. list helor Preselected def alii T± C1 AH L1 Edit variablesin# u 監(jiān) us Stresses Strainsw,I Xi Hiw 叫 TransliilixM and rPtatiPTiff Output for rebar Out put at stiJEll l? bc aa and 1 ayered f匕匚t i an points :L_j UTP Tt苦右DRP Rdl占件 TrsnilatiOMl and r&tatlortil veldeiiie± rr, Tratislational

25、velocities Kdtatiotyil vel&elties a. Translati*tM.l 自工id rotational aceelerati*ns ATb TranslatimBl uccitl frat ions A氐 Rotational icc-el erat Ions TU. Total disDlac-Bients and notationsU3o點擊對在該對話框中，選擇 Domain為Set，名字為Set 1選擇輸出為 U1, U2, 話框中的匚I按鈕確認。2. 定義場輸出。主菜單選擇 Output->Field output requests->

26、;Create 進入 Create Field對話框,選擇 Step 為 Step 2。按下-小- 按鈕，進入Edit Field Output Request對話框，默認區(qū)域，選擇輸出量為如下圖所示選項。點擊對話框中的.丿K 一按鈕確認。十提交作業(yè)在Module右邊的列表框中選擇 Job,進入作業(yè)模塊。1. 在主菜單選擇Job- >Create.，在彈出的 Create Job 對話框中，起名為random,其他按照默認的設(shè)置，點擊- 按鈕。2. 在主菜單選擇 Job- >Submit- >random3. 開始運算。4. 在主菜單選擇 Job- >Manager.，

27、在彈出的 Job Manager對話框中，點擊f '按鈕，打開如下圖所示的監(jiān)控計算過程。5. 當求解完成后，點擊Job Manager對話框中的按鈕， 直接進入 Visualization模塊，進行結(jié)果的后處理。Module中選擇Visualization模塊，進行結(jié)果的后處理。1.頻率分析主菜單下 Result->Field Output., 進入 Field Output對話框。點擊Step/Frame.按鈕，進入 Step/Frame對話框，框內(nèi)就是該結(jié)構(gòu)的低階頻率。2.響應(yīng)分析主菜單進入 Tools->XY data->Create.，進入 Create XY

28、 Data 對話框，如下圖。Create XY Data 卜（SourceODE field outputUOperate on XY dataOASCII fileKeyboardO PathContinue+Cancel選擇Source如圖所示，點擊 - 按鈕，進入History Output對話框，選擇Set1中節(jié)點的U3分量作為響應(yīng)輸出，全部選上Set-1中節(jié)點分量U3o如下圖所示。點擊plot按鈕。如下兩圖，圖4為節(jié)點集合set 1在模型所設(shè)定激勵情況下響應(yīng)的頻率分布，圖5為S11應(yīng)力分量的均方根分布云圖。同時我們還可以進行其他結(jié)果的顯示分析，在此不贅述。 讀者可自己通過查相應(yīng)的手冊

29、來完成。am0J»Frequency圖3 Set 1節(jié)點集3方向隨機激勵下的響應(yīng)頻率分布呱 ROLLFlfKj (Cnvtun = -LuQ) (Avn. cdt. i 754)-+l.DS£A<a«<«.179<1403-4-».347«*<l9+.B4Z«*O3M.ti74«*03+3.ifljiAfaa+E . 33TTAM13 n-l, IttEtfll M3 .OaOnfOOXKrMMkfe.3TT :Vac i ELZ#DctoEMd Varx orPE«quaney

30、= 9TLrZMILDfltanMLtlon Scala FtcUiEi Mi030t>+0t1圖4 S11均方根分布云圖3.利用python后處理均方根 mises應(yīng)力。ABAQUS/CAE只是提高了均方跟應(yīng)力的各個分量，沒有提供均方根mises等效應(yīng)力,需要通過abaqus python編程序后處理。 Python的script見附錄。在ABAQUS Comma nd 下進入存放本例子 odb文件的目錄，本例中，在J:abara ndomrespo nse文件夾下面存放ran dom.odb，調(diào)用 comma nd命令行中輸入 ABAQUS pytho npostprocess.py

31、 10 out.dat命令,10表示第10個需要提取的頻率，out.dat表示該腳本的輸出文件，后處理計算出來的結(jié)果在該目錄下out.dat文件中，可以用其他的后處理軟件顯示等效的均方根 mises應(yīng)力云圖。附錄： postprocess.py 文件from odbAccess import *from abaqusC on sta nts import *import sys#導入系統(tǒng)模塊import string #導入字符串處理模塊prin t 'begi n abaqus pyth on'prin t 'today is 5-2006-3-13'prin t 'this code is for odb process'odb = openOdb(path='random.odb')# 打開 odb 文件myAssembly = odb.rootAssemblys=sys.argv2f=ope n(s,'w