ABAQUS+計(jì)算+動(dòng)剛度+詳細(xì)說明

1、2. 2. 4 機(jī)械阻抗的基朮槪念I(lǐng) 1機(jī)廉酒拭由強(qiáng)迫振功分析可faL機(jī)耀矗8£受數(shù)1R后的響應(yīng)r貝勻累統(tǒng)本身的動(dòng)慮待性及泡提的性 盛有關(guān)觀引進(jìn)動(dòng)剛度的tft念冋¥- F Of）” m忑為動(dòng)剛厘，刊a為鍛振力（a）是位移響應(yīng)時(shí)用嶽梅力利系統(tǒng)的響應(yīng)之聞的比值jt f. I-.知話統(tǒng)的功MfM /m飆振力比響應(yīng)啊伍瑚為祖剛ms若Li響應(yīng)比激振力山呻i 械隔抗的倒載稱為機(jī)齦.導(dǎo)納；又由于系統(tǒng)的響直町扱址悅移、速度和ims度，頁此有如下備 種形式殳屯稱：位移附抗A仏）二*“1拉移導(dǎo)刎IXa、二Jw忑W、F % I第2垂 史自串鷹誓蛭的弗動(dòng)/0M/速酊1抗刃小=號E速度導(dǎo)射月3 =嚴(yán)

2、"劃丿r 1 ed）加速朗1抗八 從叫加連鹿導(dǎo)納皿】-:叫munF( 3 )=F0 x Sin(3 t) 輸入激勵(lì)力 當(dāng)使用 abaqus-steady-state daynmics modal,其中20-1000即為激勵(lì)力的最低頻率和最咼頻率。If0.60臨界阻尼“O.Z0版芒平術(shù)創(chuàng)筍 0.50 I d0i.52.JO23l> klHQ 35U曰)UHSQ 5_(MI|碩'1衛(wèi)總宜i cD酗pin書|Spci fy doping over rangQS of； 陽 Mod«c C Ff*qwerLGi 包空Direct mod電1Cnpsi t e nodO

3、Rayleigh? V:se lirect.5miiig 0Start oi«E&i odeCriticalVTracti(»bStrut'ar al11 10開始模態(tài)和結(jié)束模態(tài) 要覆蓋上圖所示的激勵(lì)力的最低頻率和最高頻率，選擇直接阻尼，即每階模態(tài)的臨界阻尼比 3%，（典型的取值范圍在1%-10%）/E ABAQUS/Standard態(tài)的訃算是關(guān)于無飢尼泵統(tǒng)的"然而大棗數(shù)T程何題都包含桌種凰尼.辱評阻尼可陸彳艮小對于邯于復(fù)伍有阻尼和無阻也時(shí)固竹頻 率之聞的共系是 瓦中呵為阻尼特抵值；f- 土為臨i界琨尼比,匚為該寂型的fll尼古f,為疵舉Hl尼&q

4、uot;電"n對于$的較小值"V1人有肛尼累統(tǒng)的特征原宰邢童接近于無陽尼靠藐的利應(yīng)何: 肖W埔大時(shí).無廊尼系統(tǒng)的特低頻率不太瞎確；麗肖f挾近于1時(shí)駁用無陽尼系墮的特 征麺軍就我為無效的.抽黒結(jié)構(gòu)是處于臨界阻尼（£=）,任何擾動(dòng)厲.祐構(gòu)不會(huì)布搖動(dòng)而R盡可能迅連她 饒眞到它的初始靜止構(gòu)形* f見圖卜劉i.coA0,80 ：B 1Ma+cv+kx二 F0 x sin（ 3 t）其中F0是固定的數(shù)值（簡諧力的幅值），且頻率由20Hz變化到1000Hz。 3=2?n?f位移阻抗（動(dòng)剛度）：k（3）_ F（3）x（3）F（w）= F0?si n（3）為輸入激勵(lì)力，是一個(gè)諧波輸

5、入。x（3）=x0?si n（3 + B）為輸出穩(wěn)態(tài)位移響應(yīng)，根據(jù)振動(dòng)理論，穩(wěn)態(tài)位移響應(yīng)的頻率與輸入激勵(lì)力的頻率相同，振幅Xoffi相位角B均取決與系統(tǒng)本身的物理性質(zhì) （質(zhì)量，彈簧剛度，阻尼）和激振力的性質(zhì)（頻 率與振幅），而與初始條件無關(guān)，初始條件僅影響系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)的 振幅和初始相位角。K（3）,表示，在某頻率下，產(chǎn)生單位位移振幅所需要的激振力幅值。實(shí)際情況下，頻率不同，剛度也不同。假設(shè)K（3）=10N/m，及動(dòng)剛度在任意頻率都是固定的，不隨頻率 的變化而變化（理想情況），即在任意頻率激振下，產(chǎn)生1m單位位移振幅所需要的激振力幅值為10N。假設(shè)F（3）的幅值為1 , K （w）=10N/m

6、x）的幅值x =1131=-!-特點(diǎn)：位移響應(yīng)的幅值與頻率沒有關(guān)K（3）10系，且是固定值。由于在abaqus中可方便的輸出某個(gè)點(diǎn)的位移，速度，加速度。所以通常以某個(gè)點(diǎn)的位移，速度，加速度來表征動(dòng)剛度的大小。速度阻抗：z)=dx(s)如何將速度阻抗：z(w)=r()與位移阻抗(動(dòng)剛度)：K)=FdX(s)x(s)聯(lián)系起來？用速度表示：?x(w)= x (w)的導(dǎo)數(shù)=x0?si nt+ 0)的導(dǎo)數(shù)=x0 ? w?sin(wt+ 0')= w ?x(w)(我們只要幅值，忽略相位角)響應(yīng)速度與響應(yīng)位移幅值相差w ,相位角不同，頻率相同。x(w)=?K(w)x(w)= w?x(w) = w 7

7、-()假設(shè)f (w)的幅值為1 , K(w)=10N/m (不隨頻率的變化而變化)1 _ - 1=wK(w)=2Xn?f ?丄10 10? ?則x(w)的幅值x = w?同理? ? ? 1 1x(w)的幅值 x= w?w?=w?3?荷2Xn?f?2心?下面在abaqus中計(jì)算動(dòng)剛度的詳細(xì)步驟：如下圖所示，一根細(xì)長立方體，一端完全固定，在另一端的一個(gè)節(jié)點(diǎn)施加單 位簡諧激振力。網(wǎng)格尺寸為 5mm x 5mm x 165mm，材料屬性：*Density=7.8e-10, *Elastic=2100., N=0.3.。激振頻率為 20Hz 到 1000Hz,求該點(diǎn)在 20Hz 到 1000Hz 頻率段

8、內(nèi)的位移幅值響應(yīng)，速度幅值響應(yīng)，加速度幅值響應(yīng)，假設(shè)目標(biāo)動(dòng)剛度為 0.02N/mm。計(jì)算該部件是否滿足要求。舒庶更設(shè)胃託丁.方快i茗譽(yù)R史吏疑尙匕在abaqus中計(jì)算，分兩步走，如下圖所示Elit.B.etLanie.ffue|Ini Li al(Initiil)B/AN/AStep-1Far 普 qnncjr;OFFoStep-2Steady-state dynmmitm, Hdl&lOFF0Dismi ss I第一步，提取頻率，下圖顯示提取前十階頻率，注意總的頻率數(shù)要大于 1000Hz。該分析步中，部件右端完全約束（與諧響應(yīng)分析的邊界條件一致）Name' Step-!Typ

9、e: FrequencyBasic | Othsr Dtscripti 打n； |Nlgeom" Off Edi t二-|Ei .gensolver； C®8 Lanczos 廠 Subspace C AMSNumb*r o£ eigenvalues rftiuest-edL： C All in 色qu電旱電（*" VQue： J IQ下圖為第一分析步的頻率提取結(jié)果，可見第十階2237 Hz >2000Hz第二步 選擇模態(tài)穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，參數(shù)如下:施加X方向單位簡諧激振力如下，該簡諧力為 F=1 x sin® t,虛部省略不填 （軟件會(huì)自

10、動(dòng)添加其為0）。建立響應(yīng)點(diǎn)（本例中響應(yīng)點(diǎn)和激勵(lì)點(diǎn)相同）的 set 并設(shè)置響應(yīng)點(diǎn)SET的歷史變量輸出，如下圖所示：OK開始計(jì)算結(jié)果分析：1響應(yīng)點(diǎn)的位移響應(yīng)幅值曲線如下圖所示lII 4.r |可見，40Hz時(shí)，振動(dòng)幅值最大，與理論計(jì)算相符（發(fā)生共振）應(yīng)用下圖所示的編輯XY data工具，將上面的位移幅值都變換為正方向Contiiku&, P , ICsue el缶丄 st jk bkjiI" * Lh li vii bj lyiJi r.; atL tavd v di i-Tif, IK lJiA m d L jiar Lzfr h b«L*ir ZzmU. nsZed

11、Up 忒meLvarl' ) < 2_ 5 * 覽“昭釈TIT BBtafilter： I丁訊ZU«-DO1LJT4l：a UHL4t34»E. IUJ flL&： 9T. M5TT F CM<F? I al ir 9K.I1L a t j «fis " TU1 fet k Ji llsfl 1 ri IfL-TT F CH0>«r<Bil arF3出 1TL at» 口氏 c k iri1.4i .AifK -I L&l bgU"F - fl&iHz叱仔山lh th.

12、) H" Ul l ipi曲IOC I, d 1) ini n GOQnc( ft, A. .1) btUlurwJiF廿 7心審忡尺 w： T1L幾?, F icwbyiio<-Ti.Li*t 區(qū) 孔 n C WlbLE* 匱 IIenxllKl c»E.h(U-nrrpE'VNadi Q|1c如 E®UIXIIC.S2A12b32.ecuenc如何把目標(biāo)動(dòng)剛度為0.02N/mm對應(yīng)的位移響應(yīng)幅值做出圖線? 根據(jù)前面的理論：F）1x（3）的幅值 x =K（s ）=0.02 =50mm作一個(gè)Excel表，A列代表頻率，從1到1000 （覆蓋輸入激勵(lì)力

13、的頻率）, B代表輸出位移響應(yīng)的幅值，50,它不隨頻率的變化而變化，并將該文件另存 為.TXT的文檔，做出圖線，并與上一個(gè)圖線顯示在一起后，如下圖所示?？梢?， 在40Hz左右響應(yīng)過大，不符合要求。亍oooooooo5 5 9 5 5 5 5 50 0 0 0-005 5 5 5 5 50 0 0 0-05 B 5 5 5=sat 舊a如clrpC ODD history outputC 3DB £i eld. output廠 Tki件filei Ktyl?ai-dContinue. . Cancel 1! fat* Fr» ASCII fileLes.4 Y vaLues

14、Eron field：QaaBtilj Tyy*s皿詞 X valuii Er帥 fieldFidd Idiiiltr： s;icti, Ubs or comtiIms： ( zeBjt a31C Fill 廠£ ire As.rwsTlatCanzeL；M,N irqLii"nrLXC.<fCcl3-H：M2響應(yīng)點(diǎn)的速度響應(yīng)幅值曲線根據(jù)X（3）的幅值X?=3?亠釘1K(3=2 Xn?f ?丄0.02 0.02=100 n速度的幅值與頻率有關(guān)，首先做這條曲線，如下圖所示，做一個(gè)表格，A列代表頻率，從1到1000, B也代表速度的幅值公式里面的f，然后在編輯XY dat

15、a 工具中，再乘以100 n.做速度響應(yīng)幅值曲線，并與上圖合并后，如下圖所示?？梢娭挥?0Hz左右速度峰值過大，不符合要求。T 1 I|1IIIUU. -/-AJSV> U.|!r 引.I'TVS M： M IIE1 '3.響應(yīng)點(diǎn)的加速度響應(yīng)幅值曲線與速度響應(yīng)類似，組合后如下圖所示。其中褐色的圖線為目標(biāo)值，與位移, 速度所得的結(jié)果類似。廿空瓷活曲©u-iI* I «-H-rccucncv4響應(yīng)點(diǎn)的位移響應(yīng)幅值曲線loglO圖 5-17.5"I hi njl如上圖所示，看著方便一些，只是在位移圖線上分別loglO而已，結(jié)果是一樣的。操作步驟如下圖所示：OperatorsA 一 lYData, float, or integerX - XIDtt1 uxtegerF 一 flgtSX-p IRJintegrite： (X) imterpolate CC j linearire 0(, CONSTAMT) linearize 曉 LINEAR) lg(A孑/1»(10 (A) " mucEnvtl