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Abaqus:Abaqus动力学分析教程

1Abaqus简介

1.1Abaqus软件概述

于工程和科学研究领域。它以其强大的非线性分析能力、丰富的材料模型库以

及精确的求解算法而著称。Abaqus支持多种分析类型，包括静力、动力学、热

分析、电磁分析等，能够处理复杂几何、接触、大变形等问题。

1.1.1特点

●非线性分析：Abaqus在处理非线性问题方面表现出色，包括几何

非线性、材料非线性以及接触非线性。

●材料模型：提供广泛的材料模型，如弹性、塑性、蠕变、超弹性、

复合材料等。

●求解算法：采用直接求解器和迭代求解器，确保高精度和计算效

率。

●用户自定义功能：支持用户自定义材料模型、单元类型、接触行

为等，通过Python或Fortran接口实现。

1.2Abaqus在动力学分析中的应用

Abaqus的动力学分析模块是其核心功能之一，适用于模拟各种动态加载条

件下的结构响应，如冲击、爆炸、地震等。它提供了多种动力学分析类型，包

括显式动力学、隐式动力学和频域分析。

1.2.1显式动力学分析

显式动力学分析适用于解决高速、短时动力学问题，如碰撞、冲击等。

间积分方法，能够快速求解瞬态动力学问题。

1.2.1.1示例代码

#Abaqus/Explicit动力学分析示例

fromabaqusimport*

fromabaqusConstantsimport*

fromcaeModulesimport*

fromdriverUtilsimportexecuteOnCaeStartup

1

#创建模型

model=mdb.models[Model-1]

#创建零件

#创建几何体

OFF)

#创建材料

model.Material(name=Material-1)

model.materials[Material-1].Elastic(table=((200000,0.3),)

#创建截面

#创建实例

#创建边界条件

ICsys=None)

#创建载荷

#创建分析步

#创建作业

Print=OFF,contactPrint=OFF,historyPrint=OFF)

#提交作业

job.submit(consistencyChecking=OFF)

2

1.2.2隐式动力学分析

隐式动力学分析适用于解决中低速、长时动力学问题，如振动、模态分析

时间积分方法，能够处理复杂的约束和接触问题。

1.2.3频域分析

频域分析用于研究结构在不同频率下的响应，如噪声和振动分析。Abaqus

支持频域分析，能够计算结构的模态和频率响应。

1.2.4结论

Abaqus在动力学分析领域提供了全面的解决方案，无论是高速瞬态问题还

是中低速长时问题，都能通过其强大的求解器和丰富的功能得到精确的模拟和

分析。通过上述示例，我们可以看到如何在Abaqus中设置一个基本的动力学分

析问题，包括创建模型、零件、材料、截面、边界条件、载荷和分析步。这为

工程师和研究人员提供了强大的工具，以解决实际工程中的复杂动力学问题。

2动力学分析基础

2.1动力学分析类型

在动力学分析中，Abaqus支持多种分析类型，包括：

●瞬态动力学分析：用于模拟随时间变化的载荷作用下结构的响应。

这种分析考虑了惯性和阻尼效应，可以解决非线性问题。

●频域分析：通过将时间域的载荷和响应转换到频域，频域分析可

以高效地解决线性动力学问题，特别适用于振动和噪声分析。

●模态分析：用于确定结构的固有频率和模态形状，是动力学分析

的基础，可以为后续的频域分析或瞬态分析提供模态数据。

2.2质量与刚度矩阵

在动力学分析中，质量矩阵和刚度矩阵是两个关键的矩阵：

●质量矩阵：表示结构各部分的质量分布，通常是一个对角矩阵，

其中对角线元素代表节点的质量。在Abaqus中，质量矩阵可以通过定义

材料密度和几何形状自动计算。

●刚度矩阵：描述结构在受力时的变形特性，反映了结构的弹性性

质。刚度矩