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ABAQUS结构动刚度分析

本案例是考察简谐激振力作用下结构的动刚度性能。分析的思路值得学习。

注：关于动刚度与静刚度，仿趣科技前期的案例已有论述，可点击查阅仿趣说|动刚度与静刚度

1对概念的深度理解

首先，可用激振力和系统响应之间的比值关系来表示系统的动态特性，引入动刚度的概念：

激振力与响应的比值称为机械阻抗，响应与激振力之比(机械阻抗的倒数)称为机械导纳。

该式表明，

在某频率下，产生单位位移振幅所需要的激振力幅值。实际情况下，频率不同，刚度也不同。

2abaqus中的解决方法

在abaqus中可以方便地输出某个点的位移、速度、加速度，所以通常以某个点的位移、速度、加速度来表征动刚度的大小。

Abaqus使用稳态动力学模态分析步Steady-state dynamics, Modal可进行稳态动力学响应分析，

进行此分析之前要进行

频率提取分析。

3问题考察

一根细长柱，一端完全固定，另一端的一个节点施加单位简谐激振力。激振频率为100Hz到3000Hz, 求该点在100Hz到3000Hz频率段内的位移幅值响应，速度幅值响应和加速度幅值响应，假设目标动刚度为2N/mm. 计算该部件是满足要求。部件材料参数如下表：

单位简谐激振力即，

要进行稳态动力学响应分析(由于本例中为简谐激振力，即进行谐响应分析)，在abaqus中分两步走：

第1步：频率提取分析

注意：1

)提取的前n

阶频率要大于激振的频率上限3000Hz

2

)部件右端要完全固定约束(与题目要求的谐响应分析的边界保持一致)

第2步：进行稳态动力学响应分析

4结果处理

下面要进行创建set并设置响应点的历史变量输出，最后进行数据的处理。

可知，当外界激振频率接近145Hz

时部件的振动幅值最大(与理论计算相符，此处发生共振)

我们对曲线进行适当操作，右键XYData，进行绝对值转换

位移响应幅值曲线

速度响应幅值曲线

加

速度响应幅值曲线

(

为了更直观地表达结果，我们可以对曲线作

log10

的操作)

以上均表明

，当外界激振频率接近

145Hz

时部件的振动幅值最大(与理论计算相符，此处发生共振)，目标结构刚度2N/mm 不符合要求。

END

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