Abaqus-弹簧和质量块系统的自振分析2（用离散刚体来模拟质量块）

专业技术文章：Abaqus中离散刚体与解析刚体的分析与建模过程解析


引言

在复杂结构的有限元分析中，Abaqus提供了广泛的工具来应对各种现象的建模与求解。本篇文章聚焦于离散刚体（discrete rigid body）和解析刚体（analytical rigid body）在Abaqus中的应用，探讨了它们的共同点、区别以及在模拟质量块和碰撞等问题时的实用技巧。通过系统图示和具体的建模过程描述，我们将深入分析基于离散刚体的有限元模型，从而剖析不同参数设置对求解结果的影响。




共同点与区别

在Abaqus环境中，离散刚体与解析刚体的共同点在于两者在定义时都不需要提供材料属性和截面属性，简化了基础材料参数的设置过程。然而，它们在几何形状与详细程度上的差异显著：解析刚体通常用于模拟线性或点状结构，提供无网格计算的便利，而离散刚体则可以模拟任何形状复杂的物体，需要进行网格划分。

模型实例与建模技巧

在实际应用中，使用离散刚体作为质量块的模拟工具，特别是对于需要精确控制的碰撞事件或应力分析，显得尤为重要。建模过程涉及以下几个关键步骤：

1. 模型定义：构建模型时不引入`property`模块，旨在保持专注在结构与约束的定义上，剔除不必要的复杂性。

2. 竞技区结构化：在`part`模块中建立离散刚体实体后，它们不能直接递送至`assembly`模块进行组装。一个必需的过渡步骤是使用`partshapeshellfrom solid`将离散刚体转化为壳体结构，确保没有未定义的面区域，并且能够与其它组件正确集成。

3. 质量参考点：在离散刚体的定义过程中，建立质量参考点是必要的。不同于如图所示的端点可以在`assembly`模块下直接创建，参考点应与离散刚体在`part`模块中一同建立。通过选择离散刚体上的点来定义参考点，这样的选择使得后续对刚体的约束或自由度控制基于该选定的参考点，提高了模型的灵活性和精确性。

4. 质量分配：离散刚体的质量通常通过`point mass`信息进行添加，允许针对特定点施加质量，同时也探讨了通过此操作分配质量的合理性和限制性，确保模型结果的准确性和可复制性。

5. 求解稳定性与结果分析：在实际求解过程中，Abaqus展现出对不同参数（如弹簧刚度、刚体质量大小、以及解的阶数）调整的稳健性，结果与理论解的高度一致性表明，选取恰当的求解参数对于获得精确结果至关重要。事实上，本研究示例中，由于系统仅包含了单个模态，无论是通过设置不同的模态提取数量，求解结果都将呈现一致性，展现出线性系统清晰且易于管理的特点。

武汉格发信息技术有限公司，格发许可优化管理系统可以帮你评估贵公司软件许可的真实需求，再低成本合规性管理软件许可,帮助贵司提高软件投资回报率，为软件采购、使用提供科学决策依据。支持的软件有: CAD,CAE,PDM,PLM,Catia,Ugnx, AutoCAD, Pro/E, Solidworks ,Hyperworks, Protel,CAXA,OpenWorks LandMark,MATLAB,Enovia,Winchill,TeamCenter,MathCAD,Ansys, Abaqus,ls-dyna, Fluent, MSC,Bentley,License,UG,ug,catia,Dassault Systèmes,AutoDesk,Altair,autocad,PTC,SolidWorks,Ansys,Siemens PLM Software,Paradigm,Mathworks,Borland,AVEVA,ESRI,hP,Solibri,Progman,Leica,Cadence,IBM,SIMULIA,Citrix,Sybase,Schlumberger,MSC Products...