ABAQUS阻尼的確定

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abaqus中各種阻尼的定義

阻尼在結構計算中,本身就是一個很復雜的問題。為了應對不同的問題,ABAQUS通過不同的命令來滿足不同形式的阻尼。

首先,牽涉到阻尼的命令有:

*Damping

*Modal damping

*Dynamic

*Mass

*Damping屬于材料阻尼,該命令在材料模塊*material中定義。其參數Alpha和Beta的定義用于直接積分法(模型分析法時失效)。而參數composite與*Modal damping一起用于模型分析法中復合阻尼的定義。

*Modal damping用于模型分析法?？梢远x直接阻尼,瑞雷阻尼和結構阻尼。

這兩個命令都可以用參數ALPHA 和Beta來定義瑞雷阻尼。但需要注意的是,如果兩者同時使用,也就是在進行模型分析時*Damping中的Alpha和Beta值將被忽略。 而*Dynamic中參數Alpha定義的是人工阻尼,它只是便于計算的一個算子。與所說的材料阻尼不是一個性質。當其值為零時就是所謂的紐馬克-貝塔法。

至于*Mass中的參數Alpha定義的自然是瑞雷阻尼中考慮質量那一部分的影響因素。當不考慮剛度影響,即Beta值的影響時,就可以直接在*Mass中定義質量的影響因子。 ABAQUS-顯式非線性動態分析-Rayleigh阻尼

1.顯隱分析兩個程序最大的不同在于求解節點加速度的方式上。隱式分析在完全Newton法迭代求解方法的基礎上,使用自動增量步。對于光滑的非線性響應,以二次速率收斂。但對于高度的非連續和非線性過程,可能失去二次收斂,并需要大量的迭代過程。

隱式分析的最大分析尺度常常取決于給定計算機中的磁盤空間的大小和可用內存的數量,而不是取決于需要多少計算時間。

顯式分析是顯式地前推模型狀態,所以不需要迭代和收斂準則。

2.顯式分析以系統中的最高頻率定義穩定限制。*t=2/wmax,近似地有*t=L/c,c為E/p的平方根。即網格中最小單元尺寸和材料的最大波速決定了初始的時間增量。

3.完全自動的時間增量和固定時間增量

4.質量縮放以控制時間增量:直接定義一個縮放因子或者給那些質量需要縮放的單元逐個地定義所需要的穩定時間增量。參見《分析用戶手冊》Msss scaling.

5.當材料屈服和剛度變化時波速發生變化,Explicit監督模型中材料的有效小事,并應用在每個單元中的當前材料狀態估算穩定性。

6.Rayleigh阻尼中應用質量比例阻尼來減弱低階頻率振蕩,并應用風度比例阻尼來減弱高階頻率振蕩。

剛度比例阻尼可能使穩定極限明顯地降低。為了避免大幅降低穩定時間增量,風度比例阻尼因子應該小于或者相同于未考慮阻尼時的初始時間增量的量級。

7.彈簧和減振器的潛在不穩定性。

8.通過監控位移歷史和總模型能量輸出的變化來識別不穩定性。

為了把有關阻尼的事情說清,有必要把背景的東西提一下:

動力分析有兩條路:

1:直接積分(包括隱式和顯式兩種);

2:振型分解法;

(1)對于“直接積分法”,則需要定義一個阻尼矩陣(否則無法直接積分)。常用的定義該矩陣的辦法是所謂的“瑞利阻尼陣” ;

(2)需要特別指出的是:相當一部分同學認為定義“瑞利阻尼陣”是為了“解藕”,實質上并非如此,定義“瑞利阻尼陣”完全是為了進行直接積分;因為如果使用“振型分解法”,只需直接定義“各階模態的阻尼比”即可,而不需要(也沒有必要)先定義一個可以解藕的阻尼陣,再由該阻尼陣導出模態阻尼比。

那為什么要定義“瑞利阻尼陣”,而不定義其它呢?這是因為:

(A)定義“瑞利阻尼陣”方便,簡單

(B)定義其它的阻尼陣也沒有太多依據

(3)在直接積分時(隱式或顯示),6.6版能夠定義阻尼的地方只有唯一一個:materal―section―damping;又因為它在材料模塊中定義,也就有了一般的所謂“材料阻尼”的提法。

(4)在“振型分解法”時,即modal dyanmic分析類型中,能夠定義阻尼的地方有兩個: 一是如上所述的material模塊;二是step模塊(edit step);

在step中阻尼定義有“模態阻尼比”和“瑞利阻尼”兩類(復合阻尼不討論);

1:有關模態阻尼比不再贅述,它將能直接應用于解藕后的方程;

2:此刻,也可定義“瑞利阻尼”;但這個地方有個繞人的東西,即通過它給出的輸入框可看出,程序可讓用戶定義不同模態的“瑞利參數”;這有些讓人不好理解,理由在于:按照通常的“想當然”的考慮,應該和在材料模塊中定義“瑞利阻尼”一樣,只需給出一個“統一”的瑞利參數值,然后形成一個“瑞利阻尼矩陣”,最后解藕獲得各階模態阻尼比與瑞利參數的關系。也就是說,瑞利參數應該只設一個;

但是,稍考慮一下后,覺得程序這樣做更加靈活,其靈活體現于:

可以通過改變不同模態下的瑞利參數而調整相應的模態阻尼比,當然這種靈活多少顯得有些“生硬”,因為它不符合如前所述的“想當然”的解藕過程。

3:另外,這種通過瑞利阻尼參數來獲得模態阻尼比的方法似乎顯得“多此一舉”,因為用戶可以直接use dierct damping data定義各階模態阻尼比,而沒有必要通過瑞利參數再去計算模態阻尼比。

4:還需要指出的是,在振型分解法中,由于兩個地方均可定義瑞利阻尼,用戶會產生困惑;根據幫助:step模塊定義的瑞利阻尼優先,它可以覆蓋材料模塊中的阻尼定義; 5:最后說明一下,在直接積分(隱式或顯式)時,在step模塊中,沒有定義阻尼的選項,因此用戶也就不會發生“哪個優先”的疑問。

[ABAQUS應用] ABAQUS中的阻尼匯總 (2010-03-25 18:28:40)

轉載

標簽: 分類:ABAQUS應用

阻尼

雜談

主要分為兩種:

一、材料阻尼

1.瑞雷阻尼(Rayleigh damping)

(1)質量阻尼Alpha:消除低頻區

*DAMPING, ALPHA=

(2)剛度阻尼Beta:消除高頻區

*DAMPING, BETA=

2.結構阻尼

結構阻尼適用于頻域動力分析。

它的假定是阻尼力和結構力成正比,和速度成反比,即該阻尼適用條件是位移和速度的相位相差90度。

Use the following option to define damping by specifying mode numbers:

Use the following option to define damping by specifying a frequency range: *MODAL DAMPING, STRUCTURAL,DEFINITION=FREQUENCY RANGE

二、數值阻尼(無物理意義)

1.直接積分動力分析(隱式)

HHT求解法,引入數值阻尼參數alpha,該值同前述的不一樣。該值同時間增量和周期的比值有關。

*DYNAMIC, ALPHA=

2.顯式積分動力分析

引入體積粘度來控制高頻振動。

Use the following option to define bulk viscosity for the entire model:

Use the following options to define bulk viscosity for an individual element set:

三、模態疊加求解法中的阻尼

1.臨界阻尼比例

Use the following option to define damping by specifying mode numbers: *MODAL DAMPING, MODAL=DIRECT,DEFINITION=MODE NUMBERS Use the following option to define damping by specifying a frequency range: *MODAL DAMPING, MODAL=DIRECT,DEFINITION=FREQUENCY RANGE

2.瑞雷阻尼

Use the following option to define damping by specifying mode numbers: Use the following option to define damping by specifying a frequency range:

3.復合模態阻尼

*DAMPING, COMPOSITE=

4.結構阻尼 *MODAL DAMPING, MODAL=COMPOSITE

Use the following option to define damping by specifying mode numbers: *MODAL DAMPING, STRUCTURAL,DEFINITION=MODE NUMBERS Use the following option to define damping by specifying a frequency range:

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最后引用ABAQUS的一句原話:

In direct-integration dynamic analysis you very often

define energy dissipation mechanisms—dashpots, inelastic material behavior, etc.—as part of the basic model. In such cases there is usually no need to introduce additional

damping: it is often unimportant compared to these other dissipative effects

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