弹簧质量块系统自振分析:Abaqus变形体模拟

以下图系统为例:

其中弹簧长度为10m,质量块的体积为1m*1m*1m。


需要注意的是在建完模型后Abaqus会自动生成jnl文件,但是当将自动生成的文件原封不动地导入Abaqus中的时候会报错:

原因已有网友给出了:

因此我给出的链接中的文件是加了from abaqusConstants import*之后的,是可以直接运行的。


结合下图,再说一下建模中的几个点:

首先是固定端通过参考点(RP)来建立,并对该点施加全约束;质量块这里通过立方体来建立,并约束住除了运动方向(水平方向)外的所有自由度。

其次是弹簧的建立在GUI的方式中是interaction-special-springs中来建立。

再次是在定义质量块的属性时,除了给出关键参数密度以外,还需给出弹模等参数(该例中的质量块是输入的钢材的参数)。

最后是在定义分析步时,由于此处分析的是系统的固有动力性质,所选取的是linear perturbation-frequency,并且提取前两阶的结果。

这里的取前两阶结果只是举例。


运行可得前两阶频率和振型:

以上图中的value值就是特征值,即为w2。该例的理论解为w2=k/m=1.27389E-4,和Abaqus求解出来的解非常接近。


以上结果同样可以在生成的“结果文件名.dat”文件(该例为Job-B1文件)中查看,如下:

可以看出,dat文件中明确指出第1阶为刚体运动的模态。其实我们所要求的就是刚体运动的模态,即模态1,而模态2从振型图中可以看出来是质量块本身变形的模态,这并不是我们想要的。

有时候,当弹簧的刚度和质量块的弹模取值不恰当时,会出现质量块本身变形为第1阶模态而刚体运动的模态为其他阶的结果(这里可以这样理解,当弹簧刚度过大而质量块的弹模过小的时候,质量块更容易产生本身的变形,频率就越低,最终导致质量块本身的变形模态有可能成为第1阶模态)。可以验证,当减少质量块的弹模为206时,得到的振型图如下:

可以看出此时的前两阶模态均包含了质量块本身变形的成分。

并且此时的dat文件中,也不会讲有哪个模态是刚体运动的模态,即这样分析得不到我们需要的模态结果。

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