abaqus接触动力学分析

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1、部件模态综合法随着科学和生产的发展，特别是航空、航天事业的发展，越来越多的大型复杂结构被采用，这使得建模和求解都比较困难。一方面，一个复杂结构势必引入较多的自由度，形成高维的动力学方程，使一般的计算机在内存和求解速度方面都难以胜任，更何况一般的工程问题主要关心的是较低阶的模态。仅为了获取少数的几个模态，必须为求解高维方程付出巨大的代价也是不合适的。另一方面，正是由于结构的庞大和复杂，一个完整的结构往往不是在同一地区生产完成的，可能一个结构的各个主要零部件不得不由不同的地区、不同的厂家生产。而且由于试验条件的限制只能进行部件的模态实验，而无法对整体结构进行模态实验。针对这些主要的问题，为

2、了获得大型、复杂结构的整体模态参数，于是发展了部件模态综合法。部件模态综合法又叫子结构耦合法。它的基本思想是按工程观点或结构的几何轮廓，并遵循某些原则要求，把完整的结构进行人为抽象肢解成若干个子结构（或部件）；首先对子结构（或部件）进行模态分析，然后经由各种方案，把它们的主要模态信息（常为低阶主模态信息）予以保留，并借以综合完整结构的主要模态特征。它的主要有点是，可以通过求解若干小尺寸结构的特征问题来代替直接求解大型特征值问题。同时对各个子结构可分别使用各种适宜的数学模型和计算程序，也可以借助试验的方法来获得他们的主要模态信息。对于自由振动方程在数学上讲就是固有（特征）值方程。特征值方

3、程的解不仅给出了特征值，即结构的自振频率和特征矢量——振兴或模态，而且还能使结构在动力载荷作用下的运动方程解耦，即所谓的振型分解法或叫振型叠加法。因此，特征值问题的求解技术，对于解决结构振动问题来说吧，是非常重要的。考虑阻尼的振型叠加法振型叠加法的定义：将结构各阶振型作为广义坐标系，求出对应于各阶振动的结构内力和位移，经叠加后确定结构总响应的方法。振型叠加法的使用条件：·（1）系统应该是线性的：线性材料特性，无接触条件，无非线性几何效应。·（2）响应应该只受较少的频率支配。当响应中各频率成分增加时，例如撞击和冲击问题，振型叠加技术的有效性将大大降低。·（3）载荷的主要频率应在所提取的频

4、率范围内，以确保对载荷的描述足够精确。·（4）由于任何突然加载所产生的初始加速度应该能用特征模态精确描述。·（5）系统的阻尼不能过大。所以本种方法不适。如果想在分析中模拟非线性，必须使用隐式动力程序对运动方程进行直接积分。频率提取分析频率提取分析的目的是得到结构的振型和固有频率，在使用各种振型叠加法进行线性动态分析时，都首先要完成频率提取分析。有阻尼系统的自由振动：（粘性阻尼振动）粘性阻尼的特点是阻尼力与运动速度成正比。自由振动的运动微分方程为：其中，为广义位移向量，为粘性阻尼力。M为质量矩阵，K为刚度矩阵。M质量矩阵的物理意义因系统的动能且有由此可见：（1）质量矩阵反映了系统的动能；

5、（2）质量矩阵是正定的；（3）质量矩阵是对称矩阵。K刚度矩阵的物理意义由于系统的弹性势能为且有由此可见：（1）刚度矩阵反映了系统的势能；（2）刚度矩阵是半正定的（对应于刚体位移，系统弹性势能为零）；（3）刚度矩阵是对称矩阵。另外，可以证明刚度矩阵的逆是柔度矩阵，而且刚度矩阵反映了功的互等原理。瑞利阻尼实用中如果用实测手段来确定阻尼矩阵是相当困难的，通常是把阻尼矩阵假定为满足正交条件的某种形式，以下介绍一种常用的形式——瑞利阻尼。瑞利阻尼是一种模拟阻尼的简单方法，它基于结构中刚度或质量的总量是总阻尼的一种度量。瑞利阻尼假设阻尼矩阵是质量矩阵和刚度矩阵的线性组合，其中a和b是用户定义的常数

6、。尽管假设阻尼正比于质量和刚度没有严格的物理基础，但实际上我们对阻尼的分布知之甚少，也就不能保证使用更为复杂的阻尼模型是正确的。一般来讲，这个模型对于大阻尼系统——也就是临界阻尼超过10%时，是失效的。相对于其他形式的阻尼，可以精确地定义系统每阶模态的瑞利阻尼。阻尼的选择在大多数线性动力学问题中，恰当地定义阻尼对于获得精确的结果是十分重要的。但是阻尼只是对结构吸收能量这种特性的近似描述，而不是去仿真造成这种效果的物理机制。所以，确定分析中所需要的阻尼数据是很困难的。有时，可以从动力试验中获得这些数据，但是在多数情况下，不得不通过经验或参考资料获得数据。在这些情况下，要仔细地分析计算结果

7、，应该通过参数分析来评价阻尼系数对于模拟的敏感性。特征方程对于一个多自由度系统，认为各个自由度上的运动都是互不相同的，但每个自由度上的运动都是在其各自平衡位置附近做简谐振动。因此，运动微分方程式的解的形式为：将上式代入式（）得：上式即是所谓的代数特征问题。对于式要使U有非零解，必须：即是特征方程。记：则：即是特征多项式。求解特征方程或特征多项式以及代数特征值问题，是结构动力学最基本的、也是最重要的任务。因为特征值问题的解反映结构振动系统内部最本