ABAQUS软件随机振动分析-final

ABAQUS软件随机振动分析在工程中，结构一般需要对它进行随机振动分析。典型的例子是：通过机床的振动响应分析进行机床的结构设计，通过对结构的地震响应分析。在电子产品设计中，ABAQUS软件不仅仅能对电子产品进行冲击、热场、加工等过程进行数值模拟，还可以对电子产品在随机振动下产品的响应性能做出很好预测，以优化产品设计。本例题就某电子产品在随机激励作用下的响应结构为例，采用如下图所示的简化模型，分析在特定随机激励（如图2）中，分析该结构的响应。图1某电子产品结构简化图图2随机激励的谱分布载荷边界条件为：四个底座固支，并在分析过程中，受到随机激励。需要分析整个结构在运动过程中的响应。启动ABAQUS/CAE，在StartSession对话框中，选择CreateModelDatabase按钮。一导入模型由于IGES文件给的是实体模型，我们在计算中产用shell模型，所以我们需要通过ABAQUS/CAE中对shell的编辑功能对模型进行修改。导入IGES文件成Shell格式。1．在主菜单选择File-＞Import-＞Part,进入ImportPart对话框。选择相应的IGES文件，点击按钮。2．在弹出的CreatePartFromIGESFile对话框中，如下图，对话框的Topology选择Shell选项，Name选项填写random。二利用CAE编辑修改模型在主菜单选择Shape-＞Shell-＞RemoveFace,用鼠标点击选择模型中的面，选上之后面会变红色，点击鼠标中键，就可以去掉该面。重复操作，得到下图模型。2．在主菜单选择Shape-＞Shell-＞Extrude，用鼠标选择如上图所示的表面，然后点击最左边的一条边，进入Sketch模块，如下图所示。3．需要增加3个外表面以及6个内表面，利用ABAQUS的sketch模块中的CreateLines功能，在sketch中画出如下图所示的线条。点击图形窗口下方的按钮。出现EditExtrusion对话框，选择Type选项为UptoFace，点击Flip按钮选择扩展箭头方向指向3方向负向。点击中键确认，选择底面为终止面。点击确认，生成如下图所示。4．修补模型。4．1切除表面在主菜单选择Shape-＞Shell-＞RemoveFace,用鼠标点击上图模型中上面的面，选上之后面会变红色，点击鼠标中键，就可以去掉该面。选择主菜单Tools－Partition进入对话框CreatePartition，选择Type为Face,Method为Sketch。点击如下图所示表面，进入sketch模块。在下图的sketch中画出如图所示的线条分割这个表面。点击鼠标中键确认。在主菜单选择Shape-＞Shell-＞RemoveFace，把切开的这个表面去除。同样道理，把上图中标记处的另外三个表面去除。得到如下所示的模型。4.2延展表面在主菜单选择Shape-＞Shell-＞Extrude，选择如上图所示区域，用鼠标选择区域最右边的短边，点击进入Sketch模块，如下图。按照上图连接图示的线条，点击提示栏中的按钮。进入EditExtrusion对话框，如下图所示。选择Type选项为UptoFace，点击按钮，使得工作区的红色箭头指向如下图所示。点击EditExtrusion对话框中的按钮，选择箭头所指的面内侧，点击鼠标中键确认。用同样的方法把另外一侧的修补好，修补好的模型如下图所示。4.3修补底座。在主菜单选择Shape-＞Cut-＞Extrude，选择如下图所示区域，用鼠标选择区域最右的边，点击进入Sketch模块。由于IGES文件导入在圆孔的周边留下了很多密集的点，这些点对于划分网格非常的不利，要将他们删去。选择工具栏中（下右图中）和选项，在下部画一个矩形，在孔圈上画一个圆，且使得孔的半径略大于原孔（R＝2.75），这里孔半径设成2.755,以保证能够把原IGES文件中形成的多个点去掉。点击鼠标中键进入EidtCutExtrusion对话框，如下图。点击按钮使得工作区红色箭头的方向指向3方向负方向，点击对话框中的按钮确认。按照同样的方法把另外三个孔和一个底座进行修补。4.4分割模型。该模型中部分地方需要加强，所用单元的壳的厚度不一样，需要把它分割出来。在主菜单选择Tools-＞Partition，进入CreatePartition对话框，选择type为Face，Method为Sketch，点击对话框中的按钮确认。选择如下图所示区域，点击提示栏中的按钮，用鼠标选择区域最右的边，点击进入Sketch模块。利用Sketch中的工具划分出下图所示的矩形区域，点击鼠标中键，点击提示栏中的按钮完成。用同样的方法在另外一块肋板处划分出矩形的加强区域。处理好的模型如下图所示：三添加材料属性在Module右边的列表框中选择Property，进入属性设置模块。因为IGES文件中给的是毫米单位，所以属性中所有的长度量纲必须要是毫米单位。1.在主菜单选择Material-＞Create。进入EditMaterial对话框，选择Mechanical-＞Elasticity-＞Elastic。分别填入杨氏模量7e7和泊松比0.3。2.在EditMaterial对话框中，选择General-＞Density。输入密度为2.7e-6。点击OK按钮，退出EditMaterial对话框。3.在主菜单选择Section-＞Create，取名为Section-1_6MM。进入CreateSection对话框中，设置Category为Shell，点击按钮。进入EditSection对话框，设置ShellThickness为1.6，点击OK按钮。4.重复4步骤，分别创建厚度为3mm,6mm,8mm的Section.5.在主菜单选择Assign-＞Section，进入EditSectionAssignment对话框。将鼠标按照下图选择相应的部分，按照图示把不同的截面赋给不同的部分。点击OK按钮，完成部件属性的分配。1.6mm3mm三结构装配在Module右边的列表框中选择Assembly，进入装配模块。1.在主菜单中选择Instance-＞Create…，进入CreateInstance对话框中，选择random，并在InstanceType下面选择Dependent（meshonPart）单选钮。如右图：2.点击OK按钮，关闭CreateInstance对话框，创建了Part-1的Instance。3.在主菜单，选择Tools-＞Partition…，在弹出的CreatePartition对话框中，选择Cell单选钮。点击按钮，退出CreatePartition对话框四定义分析步在Module右边的列表框中选择Step，进入分析步模块，建立两个分析步骤。由于在进行随机响应步骤分析之间必须要进行一次频率分析，所以要建立两个分析步骤（频率分析和随6mm6mm8mm机响应分析）。建立频率分析步骤：1.主菜单选择Step-＞Create，进入CreateStep对话框，Proceduretype选择Linearperturbation项,子选项选择Randomresponse选项。2.点击按钮。进入EditStep对话框，在Numberofeigenvaluesrequestedeigen右边的子选项中选择Value，并在框中输入20。建立随机响应分析步骤：1.Step-＞Create，进入CreateStep对话框，Proceduretype选择Static，Linearperturbation项,子选项选择Frenquecy选项。2.点击按钮。进入EditStep对话框，在对话框的Basic页面中，Scale选择Linear项，下面的LowerFrequency，UpperFrequency，NumberofPoints，以及Bias选项中分别写入：10，2000，20，3。3.在Damping页面中，选上usingdirectdampingdata，在DirectModal选项中依次填写1，20，0.001。点击OK按钮，关闭EditStep对话框。五定义相互作用属性1．在主菜单中，选择Tools-＞ReferencePoint...,采用默认值（0.，0.，0.）,点击鼠标中键确认。2．在主菜单中，选择Constraint-＞Create...,进入CreateConstraint对话框中，Type下面选择Coupling，点击按钮。3．在图形窗口中，点击RP-1作为约束的控制点，点击中键确认。4．点击图形窗口下方的按钮及按钮。在弹出的Options对话框中，取消按钮的选择。在图形窗口中，点击下图中带网格的区域。（可以通过点击图形窗口下方的按钮，选择关心的Face）5．点击图形窗口下方的按钮，进入EditConstraint对话框。接受默认的设置，点击对话框中的按钮，完成Constraint-1耦合约束的创建。见下图。六定义边界条件1．在主菜单选择BC-＞Create...进入CreateBoundaryCondition对话框，接受默认设置，按下按钮。2．在图形窗口中点击RP-1，在图形窗口下方，点击按钮。3．在弹出的EditBoundaryCondition对话框中，选择Encastre，如下图：4．点击EditBoundaryCondition对话框中的按钮，关闭EditBoundaryCondition对话框。七划分网格在Module右边的列表框中选择Mesh，进入网格划分模块。1．在主菜单选择Seed-＞Instance2．在图形窗口中，按住鼠标左键，拖动鼠标，选中所有三个部件，点击图形窗口下方的按钮。3．在弹出的GlobalSeeds对话框中，Approximateglobalsize右边的文本框中输入3.5，如下图：4．点击GlobalSeeds对话框中的按钮，关闭GlobalSeeds对话框。点击图形窗口下的按钮，完成种子的设定。5．选择主菜单Mesh-Controls...,鼠标选择如下图所指示的四块肋板。点击鼠标中键确认，进入MeshControls对话框，选择ElementShape为Quad－dominated选项如下图所示。点击对话框中的按钮确认。6．在主菜单选择Mesh-＞Part...，点击鼠标中键确认。划分的网格如下图所示：八编辑关键字由于CAE不支持关键字*PSD-DEFINITION，*BASEMOTION，*CORRELATION，所以需要手动加入。主菜单选择Model-Editkeywords-Model-1,进入Editkeywords对话框。1．在下图方框所在处加入*PSD-DEFINITION，如下：*PSD-DEFINITION,NAME=PSD,TYPE=BASE,G=9.81e30.04,0.0,100.04,0.0,1490.065,0.0,1500.065,0.0,3490.094,0.0,3500.094,0.0,6990.130,0.0,7000.130,0.0,13990.072,0.0,14000.072,0.0,20002．在下图方框所在处加入*BASEMOTION以及*CORRELATION，如下：*BASEMOTION,DOF=1,LOADCASE=1*CORRELATION,PSD=PSD,TYPE=UNCORRELATED1,1.点击对话框中的按钮确认。九定义输出1．响应历史输出在该模型中，结构的失效往往因为比较关键的部分失效，因而，在模拟该结构在随机激励载荷作用下的响应分布的时候，需要特别关系构件中较薄弱的部分。在构件中比较关键的部分，需要定义一个输出set，在过程中输出这个set在激励过程中的响应。在Module中选择step模块，主菜单中选择Tools－Set-Create…,进入CreateSet对话框。采用默认的name,按下按钮,选择下图所示的选择区域，点击鼠标中键确认。主菜单选择Output-Historyoutputre