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结构动力学分析方法及Abaqus的模块和操作流程讲解(含工程实例)

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学习Abaqus对于工程技术人员、科研人员和相关专业的学生来说,是提升专业能力、解决实际问题和推动技术创新的重要手段,在工程设计、科学研究和教育等多个领域都具有不可替代的作用。本文将介绍结构动力学分析方法及Abaqus的基本模块和操作流程,希望为相关学习者提供相关理论帮助。

简述结构动力学分析方法

Structural Dynamics Analysis

 模态分析 

通过求解特征值问题,确定结构的固有频率和振型,用于理解结构的自由振动特性。  
 时程分析   
直接数值积分运动方程,计算结构在随时间变化的载荷下的响应,适用于非线性系统和瞬态响应分析。  

 频域分析 

在频率域内分析结构对谐波载荷的响应,常用方法有傅里叶变换和频响函数分析。

 响应谱分析   
利用响应谱估算结构在地震等随机载荷下的最大响应,适用于抗震设计。  

 随机振动分析 

分析结构在随机载荷(如风、地震)下的统计特性,常用功率谱密度函数描述载荷和响应。  
 有限元法   
将结构离散化为有限单元,建立数值模型进行动力学分析,适用于复杂几何和边界条件。  

 多体动力学分析 

研究由多个刚体或柔体组成的系统,考虑各部件间的相互作用和运动。

 子结构分析法 

将复杂结构分解为多个子结构,分别分析后再综合,适用于大型复杂系统。

Abaqus基本模块和操作流程

Abaqus Basic Modules and Operating Procedures

 Abaqus 基本模块 

♦ Abaqus/CAE(Complete Abaqus Environment)

功能:Abaqus/CAE是Abaqus的前后处理模块,用于模型的创建、编辑、提交作业以及结果的后处理。

♦ Abaqus/Standard

功能:基于隐式积分算法的求解器,适用于静态、准静态、线性动态和非线性问题的求解。

♦ Abaqus/Explicit

功能:基于显式积分算法的求解器,适用于瞬态动力学、冲击、爆炸等高速非线性问题。

♦ Abaqus/CFD

功能:用于计算流体动力学(CFD)分析,模拟流体流动、传热和湍流等问题。

♦ Abaqus/ATOM

功能:用于拓扑优化,帮助设计轻量化结构。

♦ Abaqus/Viewer

功能:专门用于结果后处理,可视化分析结果。

 Abaqus 基本操作流程 

☛ 几何建模
在Part模块中创建几何模型,支持导入CAD文件或直接绘制几何体。
☛ 材料定义
在Property模块中定义材料属性(如弹性模量、泊松比等)并分配给几何体。
☛ 装配
在Assembly模块中将多个部件组装成一个完整的模型。
☛ 分析步设置
在Step模块中定义分析类型(如静态、动态)和时间步长。
☛ 载荷与边界条件
在Load模块中施加载荷(如力、压力)和边界条件(如固定约束)。
☛ 网格划分
在Mesh模块中对几何体进行网格划分,生成有限元模型。
☛ 作业提交
在Job模块中创建并提交作业,选择求解器(Standard或Explicit)。
☛ 结果后处理
在Visualization模块中查看分析结果,如应力、应变、位移等。
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课程介绍

本课程主要讲解Abaqus仿真工程实例,分为29讲,涉及最小势能原理、平面问题的有限元法、空间问题及单元选择、轴对称问题及inp文件、板壳问题有限元法、材料非线性问题、几何非线性问题、接触非线性问题、动力学问题...课程共计12h54min带您全方位学习掌握Abaqus软件操作~

 

课程知识点概览

1. 讲课内容(32学时)
绪论

介绍有限元分析的基本概念、发展历程以及在工程中的应用。

最小势能原理

讲解最小势能原理及其在有限元法中的应用,重点介绍变分原理和弱形式。

平面问题的有限元法

讨论二维平面问题的建模与求解,涵盖平面应力、平面应变及其有限元离散化方法。

空间问题及单元选择

探讨三维空间问题的有限元分析,并重点讲解如何选择适合的单元类型进行建模。

轴对称问题及inp文件

介绍轴对称问题的建模与求解,并详细讲解ABAQUS中的inp文件格式和编写技巧。

板壳问题有限元法

讲解板壳结构的有限元建模方法,涵盖薄板理论、壳单元选择及其分析应用。

材料非线性问题

介绍材料非线性行为的模拟方法,重点讲解塑性、蠕变、超弹性和粘塑性等材料模型的应用。

几何非线性问题

讨论几何非线性(如大变形、大挠曲)的建模与求解,重点介绍大位移、大应变分析方法。

接触非线性问题

探讨接触分析中的非线性问题,涵盖接触定义、接触算法及接触力的计算与优化。

动力学问题

介绍结构动力学分析,重点讲解模态分析、频率响应分析、时程分析等在有限元中的应用。

2. 上机(32学时)

轻型货物起重机的建模
使用有限元软件进行轻型货物起重机的几何建模与网格划分。
轻型货物起重机的受力分析
对轻型货物起重机进行受力分析,计算其在不同工况下的应力和变形。
Abaqus周期性边界条件应用(单向纤维复合材料单胞)第一讲
使用Abaqus模拟单向纤维复合材料单胞的周期性边界条件,讲解周期性结构的建模与求解方法。
Abaqus周期性边界条件应用(单向纤维复合材料单胞)第二讲
进一步探讨单向纤维复合材料单胞的周期性边界条件模拟,重点分析复合材料的力学行为。
Abaqus周期性边界条件应用(单向纤维复合材料单胞)第三讲
继续深入讲解单向纤维复合材料单胞的周期性分析,讨论不同加载条件下的应力分布。
小片实验(检验非协调单元的收敛性)
通过小片实验验证有限元网格的收敛性,重点分析非协调单元在不同网格大小下的收敛性。
平顶锅盖炉内受压分析(轴对称问题)
对平顶锅盖结构进行轴对称受压分析,应用ABAQUS进行求解和结果分析。
大型支架结构开孔应力集中分析

进行大型支架结构的应力集中分析,研究开孔对结构力学性能的影响。

平板模型受迫振动分析第一讲

对平板模型进行受迫振动分析,研究外部激励下的振动响应。
平板模型受迫振动分析第二讲
继续进行平板模型的受迫振动分析,探讨不同边界条件下的振动特性。
Abaqus模拟汽车轮毂模态分析

使用ABAQUS进行汽车轮毂的模态分析,求解其自然频率和振型。

预制裂纹XFEM基于循环载荷下的疲劳裂纹扩展
应用扩展有限元法(XFEM)对预制裂纹进行疲劳裂纹扩展分析,研究循环载荷下的裂纹行为。
Abaqus使用dload子程序模拟移动载荷
通过ABAQUS中的dload子程序,模拟结构在移动载荷作用下的响应。
Abaqus刀具切割模板模拟
使用ABAQUS对刀具切割过程进行模拟,分析切削过程中的力学行为。
Abaqus模拟轮胎挤压
对轮胎的挤压过程进行有限元分析,研究轮胎在不同载荷下的变形与应力分布。
Abaqus模拟物体中应力波传播
通过ABAQUS模拟应力波在材料中的传播过程,分析波传播的特性。
Abaqus模拟线缆弯折

使用ABAQUS对线缆的弯折过程进行分析,探讨弯折变形和应力集中问题



来源:八大博士的日常
Abaqus瞬态动力学振动疲劳复合材料非线性湍流拓扑优化汽车裂纹理论材料
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首次发布时间:2025-02-25
最近编辑:1月前
兵心依旧
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