如何在abaqus静力 非线性静力分析中添加阻尼

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-03-08 03:21 标签： 非线性阻尼
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在大多数的线性动力学问题中，为了获得精确的结果，恰当地选择阻尼类型和规定阻尼系数值是十分重要的。但是在某种意义上，由于阻尼只是在结构吸收能量特性意义上的近似，而不是模拟造成这种效果的物理机制，所以确定模型中需要的阻尼数据是很困难的。在某些问题中有时不得不根据工程经验来选取适合的阻尼，偶尔也可以从动态试验中获得这些数据。但通常情况下必须通过查阅参考资料或者凭借经验获得这些数据，在这种情况下，必须十分谨慎地解释模拟结果，并通过参数分析来评估模拟对于阻尼值的敏感性。在定义阻尼类型和选取阻尼值时需要注意以下问题：1．
在许多实际应用中，材料阻尼是主要的。一些材料中，阻尼力在本质上是粘性的，并且与材料的刚度成正比。这种形式的阻尼可以通过瑞利阻尼选项来得到，其中α= 0和β≠0，β值可以通过试验数据来确定；2．
如果材料阻尼应力在本质上是摩擦力，同时需要研究系统的稳态响应，这种情况下可以应用结构阻尼。结构阻尼系数s根据摩擦应力占应力总和的百分比来确定；3．
有些情况下，可以在不同的频率下测量阻尼。如果这些数据是可靠，则可以将结构特征频率下的阻尼值作为模态阻尼来直接应用到模态动力学分析中；4．
在少数情况下，可以从动力学试验中获得阻尼的数据。但是在多数情况下，不得不通过经验或参考资料获得数据。这时，解释结果要十分小心，应该通过参数分析来评价阻尼系数对结果的敏感性；5．
ABAQUS中可以同时定义不同类型的阻尼，如果在分析中同时定义了多种阻尼，那么分析结果是包含了各种阻尼的综合效果。________________________想让手机随时收到有限元在线的信息吗？微信右上角扫一扫功能扫描二维码关注有限元在线！有限元在线联系方式：联系邮箱：.cn.cn公司官方网站：.cn公司新浪微博：/feaonline公司技术论坛：联系我们全国：400-639-6688北京：010-手机： 西安：029-手机：上海：021-手机：深圳：7手机：武汉：027-手机：沈阳：024-手机：
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在显示动力学分析中，定义线弹性的材料是缺乏耗能原件，即阻尼的设置，在中阻尼的设置可以在材料中设置瑞力阻尼，结构组你和符合阻尼，此方法或许适合于隐式动力学，乜有研究，但是不适合于显示动力学。在显示动力学中会是计算成本城数量级的增加。设置体积粘性阻尼可控制耗能，，和在模型中加入阻尼有两个原因：限制数值振荡或者为系统增加物理的阻尼。ABAQUS/Explicit提供了几种在分析中加入阻尼的方法。9.5.1 体粘性体粘性引入了与体积应变相关的阻尼。它的目的是改进对高速动力学事件的模拟。ABAQUS/Explicit包括体粘性的线性和二次的形式。你可以在定义分析步时修改默认的体粘性参数，尽管只有很少情况需要这么做。因为仅仅将它作为一个数值影响，在材料点的应力中不包括体粘性压力。这样，并不将它考虑成为部分的材料本构响应。线性体粘性在默认情况下，总是包括线性体粘性来阻尼在单元最高阶频率中的振荡。根据下面的方程，它生成一个与体积应变率成线性关系的体粘性压力：& && && && && && && && && && && && && && && && && &其中 是一个阻尼系数，它的默认值为0.06， 是当前的材料密度， 是当前的膨胀波速， 是单元的特征长度，和 是体积应变速率。二次体粘性仅在实体单元中（除了平面应力单元CPS4R外）包括二次体粘性，并且只有当体积应变速率可压缩时才采用。根据下面的方程，体粘性压力是应变速率的二次方：& && && && && && && && && && && && && && &其中， 是阻尼系数，它的默认值为1.2。二次体粘性抹平了一个仅横跨几个单元的振荡波前，引入它是为了防止单元在极端高速度梯度下发生破坏。设想一个单元的简单问题，固定单元一个侧面的节点，并且另一个侧面的节点有一个指向固定节点方向的初始速度，如图9-12所示。稳定时间增量尺度是精确地等于一个膨胀波穿过单元的瞬时时间。因此，如果节点的初始速度是等于材料的膨胀波速，在一个时间增量里，这个单元发生崩溃至体积为零。二次体粘性压力引入一个阻抗压力以防止单元压溃。基于体粘性的临界阻尼比体粘性压力只是基于每个单元的膨胀模式。在最高阶单元模式中的临界阻尼比由如下方程给出：& && && && && && && && && && && && && && && &其中， 是临界阻尼比。线性项单独代表了6％的临界阻尼，而二次项一般是个更小的量。
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非常好的总结，给个赞~
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Powered byAbaqus中阻尼的定义
在中阻尼可以应用在下面的动力学分析中：
☆非线性问题直接积分求解显式分析或者隐式分析；
☆直接法或子空间法稳态动力学分析；
☆模态动力学分析线性。
针对模态动力学分析，在中可定义几种不同类型的阻尼：直接模态阻尼，瑞利阻尼，复合模态阻尼和结构阻尼。
ABAQUS模态动力学分析中用选项来定义阻尼。阻尼是包含在分析步内定义的一部分，每阶模态可以定义不同量值的阻尼。
1、直接模态阻尼
采用直接模态阻尼可以定义对应于每阶模态的阻尼比。其典型的取值范围是在临界阻尼的％～％之间。直接模态阻尼允许用户精确定义系统的每阶模态的阻尼。在分析步骤内定义直接模态阻尼。如图所示，激活直接模态阻尼选项，并在数据行内输入数据。
对应的输入文件为：
DAMPING, MODAL=DIRECT
其中，选项中的 参数表示被指定的直接模态阻尼，数据行输入的数据1为起始模态序号，2为截止模态序号，　　a为模态阻尼比。例如，对于前阶振型的阻尼定义为的临界模态阻尼，～阶振型的阻尼为的临界阻尼，在分析步骤中的定义如下：
DAMPING, MODAL=DIRECT
2、瑞利阻尼
在瑞利阻尼中，假设阻尼矩阵可表示为质量矩阵和刚度矩阵的线性组合，即
C=αM βK (1)
其中，和是用户根据材料特性定义的常数。尽管假设阻尼正比于质量和刚度没有严格的物理基础，但是实际上我们对于阻尼分布的真实情况知之甚少，也就不能保证其它更为复杂的模型是正确的。通常，瑞利阻尼模型对于大阻尼系统，即阻尼值超过临界阻尼时是不可靠的。
使用瑞利阻尼有许多方便，例如系统的特征频率与对应的无阻尼系统特征值一致；相对于其它形式的阻尼，可以精确地定义系统每阶模态的瑞利阻尼；各阶模态的瑞利阻尼可转换为直接模态阻尼，在中将瑞利阻尼转换为直接模态阻尼进行动力学计算。
对于一个给定模态，临界阻尼值为i，而瑞利阻尼系数和的关系为：
其中i表示第阶模态的固有频率。式表明，瑞利阻尼的质量比例阻尼部分在系统响应的低频段起主导作用，刚度比例阻尼部分在高频段起主导作用。
ABAQUS在模态动力学分析步骤内定义瑞利阻尼。如图所示，激活瑞利阻尼选项，并输入数据。如果需要定义多阶模态的阻尼值，则可在菜单内点击鼠标右键，通过或者来增加数据行。
对应的文件输入为：
*MODAL DAMPING, RAYLEIGH
m1, m2, α，
参数指定阻尼形式为瑞利阻尼，1、2的含义与直接模态阻尼定义相同。、分别为模态质量、刚度比例系数。例如，对前阶模态定义 和&3，对于～阶振型定义和&3，则可以在分析步骤中定义：
*MODAL DAMPING, RAYLEIGH
1,10,0.E-3
11,20,0.E-3
3、复合阻尼
在复合阻尼中，对应于每种材料的阻尼定义一个临界阻尼比，这样就得到了对应于整体结构的复合阻尼值。如果结构由多种材料组成，那么采用复合阻尼来描述系统的阻尼特性是非常简便有效的。
ABAQUS将材料的复合阻尼加权平均得到模态阻尼比，转换关系为：
其中，a为模态的模态阻尼比，m材料的阻尼比， m M N为与材料相关的质量矩阵， αM为模态的振型， a为模态的模态质量。
在中分两步定义复合阻尼。
第一步，在材料属性中定义与该材料对应的复合阻尼，如图所示。
对应的输入文件为：
*MATERIAL, NAME=STEEL
*DAMPING, COMPOSITE=ξM
其中M为材料的临界阻尼比。
然后在分析步骤中引用复合阻尼，如图所示。
对应的文件输入为：
*MODAL DAMPING, MODAL=COMPOSITE
4、结构阻尼
系统的结构阻尼特性与结构或者材料的内摩擦机理有关。其他形式的阻尼属于粘性阻尼，即阻尼力的大小与运动速度成正比，而结构阻尼力与位移成正比。同时结构阻尼力不会随着激振频率变化而变化。
结构阻尼力可用下式来表示：
结构阻尼力的方向与速度方向相反，与其位移相比滞后。只有当位移和速度的相位差为时，结构阻尼假设才能成立，因此激励必须是正弦函数。使用结构阻尼假设的动力学分析包括稳态响应分析和随机响应分析，其他如瞬态动力学分析则不能直接应用结构阻尼；对于某些问题如果只能得到结构阻尼，那么必须依据一定的准则将结构阻尼转换为等效的粘性阻尼。
图为结构阻尼定义菜单。对应输入文件为：
*MODAL DAMPING, STRUCTURAL
参数指定模态阻尼形式为结构阻尼。1、2的含义与定义直接模态阻尼相同，为结构阻尼因子。
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