结构分析中,如果只对结构承受载荷后的长期响应感兴趣,静力分析(static
analysis)是足够的。然而,如果加载时间很短(例如在地震中)或者载荷在性质上是动态的(例如来自旋转机械的载荷),就必须采用动态分析(dynamic
analysis)。线性动态分析时动态分析中最为常见的一种分析过程。
在线性问题中,可以应用结构的固有频率和振型来定性它在载荷作用下的动态响应。
Abaqus针对动态问题采用了两种技术:一种是振型叠加技术,通过结构的振型组合来计算结构的变形,每一阶模态乘以一个标量因子。这种技术仅在模拟小变形,线弹性材料和无接触条件的情况下是有效的,即只适用于线性问题,因为线性动力学问题中结构的响应往往被相对较少的几阶振型控制,在计算这类系统的响应时,振型叠加是特别有效的办法,该法需在abaqus/standard下完成;另一种是直接积分技术,这种方法一般用于非线性动力学分析中,因为该类问题分析中固有频率会发生明显变化,因此振型叠加法不再使用,只能要求对动力平衡方程直接积分。
下面简单介绍一下abaqus线性动力学分析的一般过程。
abaqus在使用振型叠加法进行动态线性动态分析之前,需要进行频率提取分析,得到结构的振型和固有频率。
频率提取时,首先要在Property模块中定义材料的密度。然后在Step模块中设定频率提取分析步(Frequency),并选择合适的特征值求解器,包括Lansco(适用于模型规模较大,需要提取多振型时的情况)和子空间迭代法(适用于需要提取的振型少于20阶的情况)。
频率提取完成之后,可以根据情况选用特定的分析步如瞬时模态动态分析(Model
dynamic),基于模态的稳态动态分析(Steady-state dynamic, model),响应谱分析(Response
spectrum),随机响应分析(Random response)等线性动态分析。定义阻尼。
同时,可以根据需要设置相应的场变量和历程变量输出。
然后检查无误后就可以提交计算。
最后,可以在abaqus的Visualization模块下查看结构的固有频率,各阶模态振型,以及绘制频率-响应曲线等。
Abaqus拥有一套简单、完善的线性动态分析系统,并且它的所有单元都可以用于动态分析。