Abaqus入门（13）-谐响应分析

在动力学分析中，谐响应分析是一种用于研究结构或系统在受到谐波激励时的响应行为的方法。它基于谐波输入信号，假设为一个特定频率的正弦波，并通过解析结构或系统的方程，计算出其在该频率下的动态响应。在有限元分析中，谐响应分析是在动力学分析中将结构和系统的运动方程与频域信号处理相结合。通过对结构或系统模型进行数值求解，可以得到在特定频率下的动态响应结果，如位移、速度、加速度、应力等。
谐响应分析在工程中具有广泛的应用。以下是谐响应分析在动力学分析中的几个重要用途：
1）频率响应评估：谐响应分析可以帮助评估结构或系统对于不同频率激励的响应情况。通过分析和比较不同频率下的振动幅值和相位差，可以确定结构或系统的共振频率，从而避免共振现象的发生。
2）振动模态分析：谐响应分析可以用于研究结构或系统的振动模态及其对应的频率响应。通过分析结构的振动模态，可以了解结构的固有频率和振动模式，从而为结构的设计和优化提供参考。
3）应力和疲劳分析：谐响应分析可以用于评估结构或系统在特定频率下的应力响应。这对于预测结构的疲劳寿命和设计抗疲劳措施具有重要意义，可以帮助避免因长期受到谐波激励而引起的疲劳破坏。
4）效果评估和优化设计：通过谐响应分析，可以评估不同参数对结构或系统响应的影响，并优化设计以满足特定的性能要求。例如，可以通过调整结构的刚度、阻尼或质量来改变频率响应特性，以实现更好的动态稳定性和振动控制效果。

利用abaqus进行谐响应分析主要分为两步：第一步进行频率分析（Frequecy），第二步是在频率分析的基础上进行谐响应分析(Steady-state dynamics,Modal)。
在Step中，创建两个分析步。

Step-1为频率分析，设置比较简单，就不做赘述。
Step-2为谐响应分析，在该分析步中，需定义扫频的范围，扫频的点数（Number of Points：点数越多，分析越精确，但计算速度越慢）、扫频点的偏置系数（Bias：数值越大，扫频点越靠近固有频率处）、阻尼系数（Damping）。

在施加载荷及约束前，需要先创建扫频激励，在树目录中选择Amplitudes进行创建。

在Step-1中创建约束条件，本文中分析对象是一个电机盖，约束其三个安装孔的三个方向平动位移。

在Step-2中创建基础运动，施加扫频激励输入。本文采用加速度方式，施加在X方向，选择之前创建的扫频激励参数。

完成模型设置后，提交分析，计算完成后再后处理中可查看固有频率及模态振型、谐响应分析结果等。
从菜单栏选择Result→Step/Frame，选择Step-1可查看固有频率。

在图形显示窗口可以查看模态振型

通过XY Data可创建应力响应曲线、加速度响应曲线等。

应力响应曲线

加速度响应曲线

本文中的各种数据为任意输入，旨在展示分析方法，不具有工程实际意义，请谨慎参考。