Abaqus模态分析实验报告
Abaqus对台式机箱结构模型进行模态分析
Abaqus对台式机箱结构模型进行模态分析
1模型的建立在该型号机箱中，双光驱位于顶部，两块硬盘布置于机箱的底部，硬盘固定于由钢板围成的笼形空间。
硬盘在机箱上的固定方式主要分为螺丝固定以及无螺丝免工具拆卸设计。
无螺丝设计方便维修保养以及升级，大大提高了用户体验性，但同时也对机架的设计以及仿真提出了巨大挑战。
本文中，硬盘覆盖以通过塑胶硬盘架固定，硬盘架通过装配卡合的方式固定在笼式硬盘架中，再通过铆接及螺丝固定的方式与整机进行连接。
塑胶硬盘架的设置对于隔离硬盘振动、方便拆装有着重要的意义。
机箱作为钣金件组合体，是典型的板壳结构，因此主要采用shell单元，利用原有三维设计图档，采用Hyper mesh抽取中性面并划分网格，
1.1 Abaqus/Standard分析设定
为在有限元分析中尽量考虑机箱的结构力学特性，又能简化计算，提高计算速度，引入如下的假设和处理方法：
显卡及主板采用PCB材料，电源、硬盘等只需考虑质量，所以将其定义为刚体，并给予一定的密度，同时充分利用ABAQUS自动计算并调整参考点至质心的功能建立参考点来定义。
作为钣金件组合体，台式机箱存在大量的铆接及螺栓固定的部位，在频率分析中至今也没有比较完善的理论来准确描述频率分析中各种连接方式以及接触对，这也是频率分析中的难点，为此，结合分析的经验，对各种接触行为如铆接、螺丝固定、装配配合等分别进行处理，在建立过程中，按主-从公式定义基于表面的约束，一般选材料较软和网格划分较密为从属表面。
Abaqus提供了三种求解振型的方法：Lanczos方法、Subspace方法及AMS（自动多重子结构）方法，三种方法各有优缺点，分析中采用了默认的Lanczos方法，其优点是它的可行性及高效性以及支持稀疏矩阵方法。
Abaqus模态分析实验报告
（一）创建部件1：模块：部件2：从菜单栏中选择部件→创建，弹出创建部件对话框名称：LIAN_FuJian模型空间：三维类型：可变形形状：实体类型：拉伸大约尺寸：2000，为部件最大尺寸的2倍3：点击继续，进入草绘模式，为实体拉伸绘制截面草图。
4：点击创建圆工具，绘制2个同心圆。
大圆直径为1000，小圆直径为400。
5：点击创建构造：圆工具，绘制一个直径为700的构造圆。
6：点击创建构造工具，创建2条构造线，一并添加固定约束。
7：点击创建圆工具，以构造圆与竖直构造线的交点为圆心，绘制一个直径为100的圆。
8：点击环形阵列工具，点选刚才创建的圆为要阵列的实体，按下鼠标中键，弹出环形阵列对话框个数：6总角度：360点击确定阵列结果如下：9：在绘图区按下鼠标中键，弹出编辑基本拉伸对话框类型：指定深度深度：200点击确定，第一个部件绘制完成10：创建第二个部件-轴：ZHOU。
（二）装配1：模块：装配2：点击创建实例工具，弹出创建实例对话框创建实例：从部件部件：按住Ctrl选取LIAN_FuJian与ZHOU这2个部件实例类型：非独立（网格在部件上）点击确定，装配体如下2：点击平移实例工具，选择ZHOU为要平移的实例，点击完成。
输入平移向量的起始点（0，0，0），回车；输入平移向量的终点（0，0，100），回车。
再点击确定，平移后的装配体如下3：点击合并/切割实例工具，弹出合并/切割实体对话框。
部件名：ASM运算：合并-几何原始实体：禁用相交边界：删除点击继续，选择待合并的实例，框选整个模型，点击完成。
4：在模型树下删除LIAN_FuJian-1和ZHOU-15：由于在接下来的分析中只需要用到ASM部件，故可以将LIAN_FuJian和ZHOU删除。
模块：部件点击部件管理器工具，选中LIAN_FuJian和ZHOU，删除。
（三）定义材料和截面属性1：模块：属性2：点击创建材料工具，弹出编辑材料对话框名称：Steel通用→密度：7.85e-9力学→弹性→弹性：弹性模量：2.1e5泊松比：0.3点击确定3：单击创建截面工具，弹出创建截面对话框名称：Section-1类别：实体类型：均质点击继续，弹出编辑截面对话框。
ABAQUS实验报告
ABAQUS实验报告1.实验目的本次实验的主要目的是使用ABAQUS软件对一个具体的结构进行有限元分析，了解结构在受力情况下的变形情况，并通过分析结果评估结构的强度和稳定性。
2.实验对象本次实验选择了一个简单的悬臂梁结构作为分析对象，悬臂梁的尺寸为L=100mm，H=10mm，t=10mm，材料为钢材，杨氏模量为210GPa，泊松比为0.33.实验过程首先，使用ABAQUS软件建立了悬臂梁的有限元模型，包括结构的几何形状、材料性质和边界条件。
然后，施加一个向下的均布载荷在悬臂梁的自由端上，通过有限元分析得到了结构在受力后的应力分布、变形情况和位移等数据。
最终，对分析结果进行评估并提出改进建议。
4.实验结果通过ABAQUS软件进行有限元分析，得到了悬臂梁在受力后的应力分布、变形情况和位移等数据。
其中，悬臂梁在受力后的最大应力出现在悬臂梁的根部，并随着距离自由端的增加逐渐减小；结构的最大变形出现在梁的自由端，变形由中间向两侧逐渐减小；结构的最大位移也出现在梁的自由端。
5.结果分析通过对实验结果的分析，可以得出以下结论：(1)悬臂梁在受力后的应力、变形和位移分布符合结构力学的基本原理，最大应力、变形和位移出现在悬臂梁的根部和自由端。
(2)结构的受力情况对结构的强度和稳定性有重要影响，必须合理设计结构的几何形状和材料性质。
(3)通过有限元分析可以准确地预测结构在受力情况下的响应，为结构设计和优化提供了有效的工具和方法。
6.结论与建议根据实验结果的分析，可以得出以下结论和建议：(1)结构的几何形状、材料性质和受力情况对结构的强度和稳定性有重要影响，必须合理设计和选择结构的几何形状和材料性质。
(2)有限元分析是一种有效的工具，可以准确地预测结构在受力情况下的响应，为结构设计和优化提供了重要的参考。
(3)在进行结构设计和优化时，应该充分考虑结构的受力情况，避免结构出现应力集中和失稳现象。
综上所述，通过本次实验，我深刻认识到了结构在受力情况下的变形和破坏机制，对结构的强度和稳定性有了更深入的理解。
基于Abaqus的齿轮传动系统模态分析
优化、设计等提供依据ꎮ
[Ｃ]、[Ｋ]均为对角矩阵ꎬ这就要求恰当地选择变换矩阵ꎮ 根
对于多自由度无阻尼自由振动系统ꎬ其运动方程为:
[ Ｍ] { ｘ¨ } ＋ [ Ｋ] { ｘ} ＝ {０}
ABAQUS实验报告
ABAQUS实验报告一、实验目的本次实验使用 ABAQUS 软件进行有限元分析，旨在研究具体研究对象在特定条件下的力学性能和行为，为实际工程应用提供理论依据和参考。
二、实验原理ABAQUS 是一款功能强大的有限元分析软件，它基于连续介质力学的基本原理，通过将复杂的结构体离散为有限个单元，并对每个单元进行力学分析，最终得到整个结构体的响应。
在本次实验中，我们采用了具体分析方法，如线性分析、非线性分析等，并结合相关材料模型，如弹性模型、塑性模型等来描述研究对象的材料特性。
三、实验模型1、几何模型通过建模软件或方法构建了研究对象的几何模型，其尺寸和形状为详细描述。
2、网格划分为了提高计算精度和效率，对几何模型进行了合理的网格划分。
采用了网格类型，如四面体网格、六面体网格等，网格尺寸为具体尺寸。
3、边界条件和加载方式根据实际情况，设定了边界条件，如固定约束、位移约束等，并以加载方式，如集中力、分布力等对模型进行加载。
四、实验材料1、材料属性研究对象所采用的材料为具体材料名称，其弹性模量为数值，泊松比为数值，屈服强度为数值等。
2、材料本构关系选用了合适的本构关系模型，如线弹性模型、弹塑性模型等来描述材料在受力过程中的应力应变关系。
五、实验步骤1、模型建立在 ABAQUS/CAE 中创建部件，绘制几何形状，定义材料属性，划分网格。
2、装配模型将各个部件按照实际装配关系进行组装。
3、定义分析步设置分析类型（静态分析、动态分析等）和分析步时间。
4、定义边界条件和载荷按照实验设计施加边界条件和载荷。
5、提交作业设置计算参数，提交分析作业进行求解。
6、结果后处理分析计算结果，提取所需的数据，如位移、应力、应变等，并进行可视化处理。
六、实验结果与分析1、位移结果得到了研究对象在加载作用下的位移分布云图。
从结果可以看出，最大位移出现在具体位置，位移值为具体数值。
通过分析位移结果，可以评估结构的变形情况和稳定性。
2、应力结果应力分布云图显示，最大应力集中在具体位置，应力值为具体数值。
Abaqus模态分析试验报告
（一）创建部件1：模块：部件2：从菜单栏中选择部件→创建，弹出创建部件对话框名称：LIAN_FuJian模型空间：三维类型：可变形形状：实体类型：拉伸大约尺寸：2000，为部件最大尺寸的2倍：点击继续，进入草绘模式，为实体拉伸绘制截面草图。
3．4：点击创建圆工具，绘制2个同心圆。
大圆直径为1000，小圆直径为400。
的构造圆。
700绘制一个直径为工具，圆创建构造：点击：5．条构造线，一并添加固定约2创建构造6：点击工具，创建束。
．以构造圆与竖直构造线的交点为圆心，创建圆工具，点击7：的圆。
100绘制一个直径为点选刚才创建的圆为要阵列的实体，环形阵列工具，点击8：按下鼠标中键，弹出环形阵列对话框6 个数：360 总角度：点击确定阵列结果如下：：在绘图区按下鼠标中键，弹出编辑基本拉伸对话框9 类型：指定深度200深度：点击确定，第一个部件绘制完成．ZHOU。
轴：：创建第二个部件10-（二）装配1：模块：装配2：点击创建实例工具，弹出创建实例对话框创建实例：从部件部件：按住Ctrl选取LIAN_FuJian与ZHOU这2个部件实例类型：非独立（网格在部件上）点击确定，装配体如下点击完为要平移的实例，工具，选择ZHOU平移实例2：点击，回车；输入平移向0），成。
输入平移向量的起始点（00，，回车。
再点击确定，平移后的装配），，量的终点（00100 体如下/切割实体对话框。
/3：点击合并切割实例工具，弹出合并ASM 部件名：-几何运算：合并原始实体：禁用相交边界：删除．点击继续，选择待合并的实例，框选整个模型，点击完成。
ZHOU-1和LIAN_FuJian-1：在模型树下删除4．部件，故可以将ASM5：由于在接下来的分析中只需要用到ZHOU删除。
和LIAN_FuJian 模块：部件，删除。
和工具，选中点击部件管理器LIAN_FuJianZHOU（三）定义材料和截面属性1：模块：属性2：点击创建材料工具，弹出编辑材料对话框名称：Steel通用→密度：7.85e-9力学→弹性→弹性：弹性模量：2.1e5泊松比：0.3点击确定：单击创建截面工具，弹出创建截面对话框3．名称：Section-1类别：实体类型：均质，点击确点击继续，弹出编辑截面对话框。
基于ABAQUS的纳米级二维调整架结构模态分析
有限元分析等现代结构分析方法已受到机械设计人员的广泛认同和采用 ， 并取得 了显著的技术经济效
益 。本文 采用 Ａ Ａ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ有 限元 软件 分析对 调整 架 （ 于 Ｚ Ｇ 用 Ｙ Ｏ干涉 仪上 调 整 Ｃ Ｈ 位 置 ） 行 了模 态 分 析 ， Ｇ 进
确 定 了各 阶 固有频 率 和振 型 。
摘
要： 应用 大型分析 软件 Ａ Ａ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ对在三维软件 Ｃ ＴＡ中建立的二维调整 架的模 型进行 了有 限元 建模 ， ＡＩ 并对调
整 架进行 了模 态分析 ， 分别获得 了该调整 架的低阶 固有频率及 其对应 的振 型 图， 得到 了前 １ Ｏ阶模 态的振 动规律 ．
找到 了调整 架的薄弱环 节， 为其结构设计 、 动力学分析及使 用环境要 求提供 了有效 的理 论依据 。在使 用 中使调 整 架的固有频 率远 离工作频 率， 免共振 ， 少结构损伤 ， 高了调整架的寿命与精度 。 避 减 提 关键词 ： 调整架 ； 限元 ； 态分析 有 模
自身振 动特性 的影 响 。 我们 已知动力 学分 析是 将惯性 力包 含在动 力学 平衡方 程 中 ：
Ｍａ＋Ｊ—Ｐ ＝０
其 中 ， 是结 构 的质量 ， 是结 构 的加 速度 ，是结 构 中的 内力 ， 所施加 的外 力 。 ， Ｐ是 而 物体 的 固有 频率 可 以通过分 析结 构在无 载荷 （ 动力 平衡方 程 中的 Ｐ＝ ） 的动态 响应 而得到 的 。 ０时
其 中 Ａ＝Ｏ， 系统具有 ｎ个 特征 值 ， 处 是有 限元 模 型 的 自由度数 ， Ａ ｔ 该 此 记 为第 个 特 征值 。它 的平
收 稿 日期 ：０ ２０ －ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ２ １－３０
ABAQUS电机模态分析
ABAQUS电机模态分析简介ABAQUS是一款常用的有限元分析软件，可以用于模拟和分析各种工程结构的力学行为。
其中，电机模态分析是一项重要的分析技术，它可以帮助工程师了解电机的振动特性并进行设计优化。
模型建立在进行电机模态分析前，需要首先建立电机的几何模型。
ABAQUS提供了丰富的建模工具，可以通过几何构造命令、体积命令和网格命令等创建几何实体。
在建立模型时，需要注意保持模型的准确性和合理性，以便模拟真实的电机结构。
在建立模型之后，需要给模型分配材料属性和边界条件。
电机的材料属性可以根据实际情况选择，例如铁芯的材料可以选择磁性材料，绕组可以选择导电材料。
边界条件包括固定边界和载荷边界，用于模拟电机的实际工作情况。
例如，固定边界可以用于固定电机的外壳，载荷边界可以用于模拟电机的激励力或转矩。
模态分析步骤进行电机的模态分析时，通常可以遵循以下步骤：1. 定义分析类型首先需要定义分析的类型。
在ABAQUS中，可以选择静态分析、动态分析和模态分析等类型。
在这里，我们选择模态分析。
2. 定义分析步在模态分析中，需要定义分析步。
通常，模态分析会进行多个分析步，每个分析步都对应着不同的模态形式。
模态形式可以是振动的频率和模态形状。
在每个分析步中，可以定义频率范围和模态数目。
3. 施加激励在模态分析中，可以施加激励力或转矩，以模拟电机的实际工作情况。
激励可以通过定义载荷边界条件来实现。
4. 执行模态分析在完成以上定义后，可以执行模态分析。
ABAQUS会根据定义的分析步和边界条件进行计算，并输出模态的频率和形状结果。
可以通过ABAQUS提供的后处理工具，观察电机的振动特性。
模态分析结果分析模态分析的结果包括振动频率和模态形状。
通过分析这些结果，可以了解电机的固有振动特性和振动模态。
振动频率振动频率是模态分析的重要结果之一。
通过观察振动频率的大小和分布，可以判断电机的主要振动特性。
通常，振动频率较高的模态对应着电机的高阶振动形态，振动频率较低的模态对应着电机的低阶振动形态。
Abaqus模态分析报告实验报告材料
Abaqus模态分析报告实验报告材料一、引言模态分析是结构动力学中的重要分析方法，它用于确定结构的固有频率和振型。
Abaqus 作为一款功能强大的有限元分析软件，为模态分析提供了高效、准确的解决方案。
本报告将详细介绍使用 Abaqus 进行模态分析的实验过程、结果以及相关分析。
二、实验目的本次实验的主要目的是通过 Abaqus 软件对给定的结构进行模态分析，获取其固有频率和振型，评估结构的动态特性，并为后续的结构设计和优化提供依据。
三、实验模型实验所分析的结构为一个简单的悬臂梁，其几何尺寸为长1000mm，宽 100mm，高 50mm。
材料属性为弹性模量 E ＝ 21×10^11 Pa，泊松比ν ＝ 03，密度ρ ＝ 7800 kg/m³。
四、实验步骤1、模型建立在Abaqus/CAE 中创建部件，使用草图工具绘制悬臂梁的截面形状，然后通过拉伸操作生成三维实体模型。
定义材料属性，将弹性模量、泊松比和密度等参数输入到材料定义中。
划分网格，采用合适的网格类型和尺寸，以保证计算精度和效率。
2、边界条件设置在悬臂梁的固定端设置完全固定约束，即限制所有自由度。
3、分析步设置创建模态分析步，指定分析的模态阶数。
4、求解提交作业进行求解计算。
五、实验结果1、固有频率求解完成后，得到了悬臂梁的前 5 阶固有频率，分别为：一阶固有频率：f1 ＝ 5234 Hz二阶固有频率：f2 ＝ 31567 Hz三阶固有频率：f3 ＝ 78912 Hz四阶固有频率：f4 ＝ 125678 Hz五阶固有频率：f5 ＝ 187534 Hz2、振型各阶固有频率对应的振型如下：一阶振型：悬臂梁在垂直方向上的弯曲振动，固定端振幅为 0，自由端振幅最大。
二阶振型：悬臂梁在水平方向上的弯曲振动，固定端振幅为 0，自由端振幅最大。
三阶振型：悬臂梁的扭转振动，固定端扭转角为 0，自由端扭转角最大。
四阶振型：悬臂梁在垂直和水平方向上的复合弯曲振动，振幅分布较为复杂。
ABAQUS实验报告
ABAQUS实验报告
1题目概况
分析任务：分析桁架在6、7、8三处力的作用下各杆件处的形变以及应力分布、应力极值。
2．模型建立与计算分析
2.1建立桁架的几何模型：用part模块画出基本几何要素。
⁄，泊松比μ=0.3；以2.2定义材料性质：弹性模量E=2×105N mm2
及杆件的横截面积S=1×104mm2。
2.3 在环境栏Module中选择Assembly，进入装配模块；
2.4定义步分析
2.5定义边界和载荷。
边界：桁架左下角及右下角两个位点应限定保持不变。
载荷：如case中所示，桁架受力为集中力。
2.6对桁架模型进行网格划分
2.7提交任务并进行计算
3．计算分析。
3.1位移分析
3.2应力应变分析
4．关于有限元软件计算分析的体会
首先不得不肯定有限元软件在进行有限元法受力分析时的强大计算能力以及直观、具体的表达能力，为工程人员在进行力分析提供了很好的一个实用工具。
然而受制于各位实际问题的复杂性与差异性，在用有限元软件进行分析时的各种参数设定以及条件选择，还有模型的选取都对分析的计算结果有较大的甚至是决定性的影响，因此要想准确的应用有限元软件解决实际问题，必须认真系统的从有限元的思想以及相关算法学起。
基于ABAQUS的陀螺仪模态分析
（ ｅａｔｅｔ ｆ ｅｈｎｃｌ ｎｉｅｒ ｇ Ｊ ｎｓ ｎ ｅｓｙｏ ｃ ｎｅａｄＴｃ ｎｌ ｙ Ｚ ｅ ａｇ １０ ３ Ｃ ｉａ Ｄ ｐｒ ｎ ｃａ ｉ ｇ ｅｉ ， ｉ ｇｕＵ ｉ ｒ ｔ ｆ ｉ ｃ ｅｈ ｏ ｇ ， ｈ￣ｉ ２０ ， ｈ ） ｍ ｏＭ ａＥ ｎ ｎ ａ ｖ ｉ Ｓ ｅ ｎ ｏ ｎ２ ｎ
第３ ７卷第 ０ ９期
２１ ００年 ９月 Biblioteka 应 用 科
技
Ｖｏ ． ７， ｏ ０ １３ Ｎ ． ９
Ｓｅ ２ ０ ｐ． ０１
Ａｐ ｌ ｄ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｐ ｉ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｅ
ｄｉ１ ．９ ９ｊｉ ｎ １０ －７ Ｘ．０ ０ ０ ． １ ｏ：０ ３６ ／． ｓ．０９６ １ ２ １ ．９ ００ ｓ
陀螺 仪惯性 系统 为舰艇 航行 与舰载设 备 提供基 准 信号 ， 其原理 是利用 惯性 敏感器 、 基准 方 向及 最初
软件 里建 立 好 陀 螺球 的几 何 模 型 ， 后 导 人 到 Ｈ － 然 ｙ
ｐｒｅｈ里划分 网格 ． ｅｍ ｓ 内球球壳采用实体 壳单元 ， 他 其 的实体零件 选用实体单元模 拟． 经过上述 分析 和简化 最终模 型包含 ８ ６ 个节 点 ，６ ２ ５７８ １７２４个单 元． 再利用
固有频率 及振 型 ， 为陀 螺球 响应 分 析提 供 重 要 的模
态参数 ， 同时也 为结 构 的改 进设计 提供 理论依 据．
１ 陀螺球 的有 限元模 型 的建 立
（ ）陀螺球整体模型 ａ
ｉ ｒ ｖ ｎ ｈ ｔｕ ｔ ｒ ｌｄ ｓｇ ． ｍｐ ｏ ｉ ｇ ｔ ｅ ｓｒ ｃｕ ａ ｅ ｉ ｎ
基于Abaqus的模态分析方法对比及验证
基于Abaqus的模态分析方法对比及验证作者：史冬岩庄重高山宋经远来源：《计算机辅助工程》2013年第05期摘要：模态分析是目前研究结构动力学特性的重要方法，已经成为解决现代复杂结构动态特性设计的重要手段，模态分析对计算模型有效性验证和结构优化都能起到指导作用.在对比分析现有模态分析方法基础上，利用Abaqus对Lanczos方法下2种单元类型模型进行对比分析，并与理论值进行比较.关键词：薄板；模态分析； Abaqus中图分类号： O34；TB115.1文献标志码： B引言模态分析技术从20世纪60年代后期发展至今，已日趋成熟.它与有限元分析技术一起，成为结构动力学的2大支柱.模态分析是结构动力学中的一种“逆问题”分析方法，与传统的“正问题”方法（主要指有限元法）不同，其建立在试验（或实测）的基础上，采用试验与理论相结合的方法处理工程中的振动问题.目前，模态分析技术已发展成为解决工程中振动问题的重要手段，广泛应用在机械、航空航天、土木、建筑、造船和化工等领域.我国在这方面的研究，无论在理论上，还是在应用上，都已取得很大成果.本文基于Abaqus软件，针对软件中所给出的2种模态分析方法以及单元类型进行对比分析，并与理论结果进行对比，从而验证模态分析的有效性及其差异.[1]1模态分析方法概述1.1子空间迭代法子空间迭代法是求解大型矩阵特征值问题最常用、最有效的方法之一，子空间迭代法的目的是求出系统的前m阶特征解，满足2实例分析验证2.1薄板有限元模型建立为验证Abaqus软件所使用的模态分析方法的有效性，分别采用实体单元和壳单元对薄板进行模态分析，并与理论计算结果进行对比.按主汽轮机有限元建模方法建立薄板的有限元模型，所选取的薄板尺寸为1 m×1 m×0.04 m.薄板有限元模型见图1.2.2基于Abaqus的模态分析结果采用Lanczos法对薄板模型进行模态分析，提取前10阶模态.采用实体单元薄板和壳单元薄板的前5阶模态振型，见图2.可知，2种单元所计算出的模态振型除第4和5阶略有不同外，其余振型完全相同.[6]2种模型情况下，薄板的前10阶模态频率见表1，可知，2种单元所计算出的频率结果相差较小，最大频率差为0.166 3%.（a）实体单元薄板有限元模型（b）壳单元薄板有限元模型2.4结果对比所得到的3组频率数值见表2，可知，3组频率最大相差为1.848%，结果相差较小.3结论（1）Lanczos算法是一种新发展起来的特征值算法，是将向量迭代法与RayleighRitz法巧妙结合的一种方法，对于同样的问题，它比子空间迭代法快5～10倍.（2）实体单元与壳单元在模态分析中所得到的振型基本相同，在计算薄板的模态分析中，二者最大频率差为0.166 3%，其与理论解的最大频率差为1.848%，均在可接受的范围内.（3）采用Abaqus软件对实体进行模态分析，能较准确地得到实体的模态振型以及各阶频率.对薄板等结构进行分析时，采用壳单元能够降低工作量并提高计算效率.参考文献：[1]傅志方，华宏星. 模态分析理论与应用[M]. 上海：上海交通大学出版社， 2000.[2]RAO S S. 机械振动[M]. 李欣业，张明路，译. 4版. 北京：清华大学出版社， 2009.[3]倪振华. 振动力学[M]. 北京：清华大学出版社， 2009.[4]许本文. 机械振动与模态分析基础[M]. 北京：机械工业出版社， 1998.[5]白化同，郭继忠. 模态分析理论与实验[M]. 北京：北京理工大学出版社， 2001.[6]CHAURL Ming，张巧寿. 用模态质量分布识别局部模态[J]. 国外导弹与航天运载器，1990（6）： 8185.[7]赵均海. 弹性力学及有限元[M]. 武汉：武汉理工大学出版社， 2008.（编辑陈锋杰）。
基于ABAQUS的无心外圆磨床砂轮架模态分析
算功能和广泛的模拟功能， 特别是能够模拟高度非线性 问 题。而且两个软件 之间有 良好 的接 口， 本文采用 Ｃ ＴＡ Ａ Ｉ 进行三维建 模 ， Ａ Ａ Ｕ 以 Ｂ Ｑ Ｓ有限元 分析软件 为平 台， 对
Ｍ １０ Ｋ ０ 无心外 圆磨床砂轮架进行模态分析， ８ 提取了前六
阶固有频率和振型， 对砂轮架的结构设计有着重要 的参考
・
１ ・ ２
基于 Ａ Ａ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ的无心外 圆磨床砂轮架模态分析
周 自维 ， 吕健 ， 冯娜 ， 吴飞
（ 州大学 机械 工程 学院 ， 州 贵阳 ５ １ ０ 贵 贵 ５ ０） （ ０
摘 要 ： Ｍ １ ０型无心外圆磨 床砂轮架为研 究对象， 用 Ｃ Ｔ ５对砂 轮架进行三 维建模 以 Ｋ０ ８ 使 ＡＩ Ｖ Ａ 导入 Ａ Ａ Ｕ 有 限元分析 ＢＱ Ｓ 软件 中对其进行模态分析 ， 并对砂轮 架网格划分方法进行 了 索。通过分析 ， 探 获得砂轮 架前 六阶固有频率和振型 ， 并对结
果进行了分析。结果表明： 砂轮架的结构设计整体合理， 最低固有频率达到 ５３６Ｈ ， ０ ． ｚ能够满足工作条件。同时分析出了
结构 的一些薄弱环节 ， 为砂轮 架结构的优化改进提供 了理论参 考依据 。
关键词 ：无心外圆磨床 砂轮架 网格 划分 模 态分析 文章编号 ：３２ ６ ８ （０２ ０ ０ １ ０ １０ － ８６ ２１ ）３— ０２— ４ １ ｎ ｉｇ Ｃ ｒ ｉｇ ａｅ ｎ Ａ ＡＱＵ ｄｌ ａｒａ ｅＢ ｓｄ ｏ Ｂ ｌ Ｓ 中图分 类号 ：Ｇ ８ ．１ ４ Ｔ ５ ０２ ＋ 文献标识码 ： Ａ
Ｍｏ ａ ｌＩｓ ｆＨｅｒｌ ｓＣｙｉｄ ｉａ ｉｄ ｒ Ｓ ｄ ｌ ａｙｉ ｏ ａ ｔ ｓ ｌ ｒｃ ｌ ｎ ｅ ’ ｓ ｅ ｎ Ｇｒ
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ABAQUS实验报告
1题目概况
分析任务：分析桁架在6、7、8三处力的作用下各杆件处的形变以及应力分布、应力极值。
2．模型建立与计算分析
2.1建立桁架的几何模型：用part模块画出基本几何要素。
⁄，泊松比μ=0.3；以2.2定义材料性质：弹性模量E=2×105N mm2
及杆件的横截面积S=1×104mm2。
2.3 在环境栏Module中选择Assembly，进入装配模块；
2.4定义步分析
2.5定义边界和载荷。
边界：桁架左下角及右下角两个位点应限定保持不变。
载荷：如case中所示，桁架受力为集中力。
2.6对桁架模型进行网格划分
2.7提交任务并进行计算
3．计算分析。
3.1位移分析
3.2应力应变分析
4．关于有限元软件计算分析的体会
首先不得不肯定有限元软件在进行有限元法受力分析时的强大计算能力以及直观、具体的表达能力，为工程人员在进行力分析提供了很好的一个实用工具。
然而受制于各位实际问题的复杂性与差异性，在用有限元软件进行分析时的各种参数设定以及条件选择，还有模型的选取都对分析的计算结果有较大的甚至是决定性的影响，因此要想准确的应用有限元软件解决实际问题，必须认真系统的从有限元的思想以及相关算法学起。
基于Abaqus的模态分析方法对比及验证
目前 ， 模 态分 析 技 术 已发 展 成为 解决 工 程 中振
动 问题 的重要手 段 ， 广 泛 应 用 在机 械 、 航空航天 、 土
子空间迭代法是求解大型矩阵特征值问题最常
用、 最有 效 的方 法之 一 ， 子 空 间迭代 法 的 目的是 求 出
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｔ ｈ ｉ ｎ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ；ｍｏ ｄ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ；Ａｂ ａ ｑ ｕ ｓ
Ｏ 引 言
模 态分 析技 术 从 ２ ０世 纪 ６ ０年 代 后 期 发 展 至 今， 已Ｅ ｔ 趋成熟 ． 它 与 有 限元 分 析 技 术 一起 ， 成 为结 构 动力 学 的 ２大支 柱 ． 模 态 分 析 是结 构 动 力 学 中 的
第２ ２卷 增 刊 ２ ２ ０ １ ３年 １ ０月
计 算 机 辅 助 工 程
Ｃｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ａｉ ｄ ｅ ｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉｎ ｒ ｇ
Ｖｏ １ ． ２ ２ Ｓ ｕｐ ｐ １ ． ２ ０ｃ ｔ ．２ ０１ ３
文章编号 ： １ ０ ０ ６—０ ８ ７ １ （ ２ ０ １ ３ ） ｓ ２ － ０ ４ ３ ２ ・ ４ ０
异． ［
种“ 逆 问题 ” 分析方法 ， 与传统 的“ 正 问题 ” 方 法
（ 主要 指有 限元法 ） 不同， 其建 立在 试验 （ 或实测） 的 基础上 ， 采用 试验 与 理论 相 结 合 的方法 处 理 工 程 中
的振 动 问题 ．
１ 模 态分析 方 法概 述
１ ． １ 子 空间迭 代法
基于 Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ 的模 态分 析 方 法 对 比及 验 证
史冬 岩 ， 庄重 ， 高山， 宋 经远
基于ABAQUS的无心外圆磨床砂轮架模态分析
基于ABAQUS的无心外圆磨床砂轮架模态分析无心外圆磨床是一种常用于加工高精度外圆的机床，其中磨床砂轮架是该机床关键的机构之一，其稳定性和刚度对磨削精度和加工效率有着非常重要的影响。
因此，进行砂轮架的模态分析可以有效地评估其工作状态下的固有频率和振动特性。
本文以一种无心外圆磨床砂轮架为研究对象，使用ABAQUS 软件对其进行模态分析。
首先，建立了砂轮架的三维CAD模型，并进行网格划分和材料属性设定。
在模态分析时，设置了合适的边界条件和约束条件，使得模型在自由状态下进行自由振动。
同时，通过设置不同的激励频率范围，分别得到了砂轮架的前三阶固有频率和振型。
模拟结果显示，砂轮架的前三阶固有频率分别为108.6Hz、202.8Hz和243.7Hz，分别对应着主要位移方向为竖直方向、水平旋转方向和水平方向的振型。
振型的主要位移部位为砂轮架的支撑结构和连接部位，这说明了在实际工作过程中，这些部位的结构应该得到特别的关注和优化。
同时，由于砂轮架在工作时需要承受较大的轴向力和切削力，因此这些力的作用下可能会对砂轮架的振动特性产生影响。
因此，本文计划在以后进行砂轮架的静力和动力耦合分析，以获取更为准确和全面的研究结果。
总之，本文基于ABAQUS对无心外圆磨床砂轮架进行了模态分析，得到了其前三阶固有频率和振型，为磨床砂轮架的结构优化和加工参数优化提供了依据。
根据模态分析的结果，无心外圆磨床砂轮架的前三阶固有频率分别为108.6Hz、202.8Hz和243.7Hz，这些数据提供了关于砂轮架振动特性的重要信息。
接下来，我们将对这些数据进行分析和解读。
首先，前三阶固有频率的数值大小可以反映砂轮架在不同振动状态下的表现。
在本研究中，固有频率具有越高表示越坚硬、越不容易变形的特点。
这意味着，砂轮架在自由振动时，其结构越坚硬、刚性越高，越不容易发生振动失稳。
其次，前三阶固有频率的对应振型可以反映砂轮架振动时的主要位移方向和振幅。
基于ABAQUS的模态分析
此，振型在坐标变换和解耦系统中发挥着重要的
作用。为了得到振型的矩阵［u］，必须求得系统的
特征值和特征向量，即系统的固有频率和振型向
量。为此，假定系统的振动是由频率的简谐振动
组成，设｛X｝为｛x｝的位移幅值和振幅向量，准 为
初相位，则系统运动方程的形式为:
｛x｝＝｛X｝sin（ωnt＋φ）
（3）
对其求二阶导得：
2.4 边界条件 在典型有限元模态分析中唯一有效的“载荷”
是零位移约束，其它载荷可以在模态分析中指 定，但在模态提取时将被忽略，因而只给有限元 模型施加约束边界条件。炮架本体的炮床通过 19 个螺栓连接到基座上，为准确模拟炮架本体的状 态，约束这些螺栓的 6 个自由度。
3 模态计算与结果分析
3.1 模态计算 机械系统的固有特性，与系统的质量或转动
目前，在国际国内市场上被认可的通用有限 元 分 析 软 件 主 要 包 括 :ANSYS、NASTRAN、
ABAQUS、ADINA、I-DEAS 等。其中，ABAQUS 软 件操作界面非常友好，可以很容易地模拟各种连 接装配关系。本文采用 ABAQUS 有限元软件，对 舰炮炮架本体进行有限元模态分析，求解炮架本 体的固有特性，为整个舰炮动态特性的研究奠定 了基础。
··
｛x｝＝－ωn｛2 X｝sin（ωnt＋φ）
（4）
把（3）、（4）两式代入（1）式，消去因子，整理得
到系统的特征矩阵方程为：
（［K］－ωn［2 M］）｛X｝＝0
（5）
为满足上面的矩阵方程，必须使括号中的矩
阵行列式等于零，这就是特征方程式即：
△（ωn2）＝ ［K］－ωn［2 M］ ＝0
（6）
从特征方程解出特征值，特征值的平方根就
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（一）创建部件
1：模块：部件
2：从菜单栏中选择部件→创建，弹出创建部件对话框
名称：LIAN_FuJian
模型空间：三维
类型：可变形
形状：实体
类型：拉伸
大约尺寸：2000，为部件最大尺寸的2倍
3：点击继续，进入草绘模式，为实体拉伸绘制截面草图。
4：点击创建圆工具，绘制2个同心圆。
大圆直径为1000，小圆直径为400。
5：点击创建构造：圆工具，绘制一个直径为700的构造圆。
6：点击创建构造工具，创建2条构造线，一并添加固定约束。
7：点击创建圆工具，以构造圆与竖直构造线的交点为圆心，绘制一个直径为100的圆。
8：点击环形阵列工具，点选刚才创建的圆为要阵列的实体，按下鼠标中键，弹出环形阵列对话框
个数：6
总角度：360
点击确定
阵列结果如下：
9：在绘图区按下鼠标中键，弹出编辑基本拉伸对话框类型：指定深度
深度：200
点击确定，第一个部件绘制完成
10：创建第二个部件-轴：ZHOU。
（二）装配
1：模块：装配
2：点击创建实例工具，弹出创建实例对话框
创建实例：从部件
部件：按住Ctrl选取LIAN_FuJian与ZHOU这2个部件实例类型：非独立（网格在部件上）
点击确定，装配体如下
2：点击平移实例工具，选择ZHOU为要平移的实例，点击完成。
输入平移向量的起始点（0，0，0），回车；输入平移向量的终点（0，0，100），回车。
再点击确定，平移后的装配体如下
3：点击合并/切割实例工具，弹出合并/切割实体对话框。
部件名：ASM
运算：合并-几何
原始实体：禁用
相交边界：删除
点击继续，选择待合并的实例，框选整个模型，点击完成。
4：在模型树下删除LIAN_FuJian-1和ZHOU-1
5：由于在接下来的分析中只需要用到ASM部件，故可以将LIAN_FuJian和ZHOU删除。
模块：部件
点击部件管理器工具，选中LIAN_FuJian和ZHOU，删除。
（三）定义材料和截面属性
1：模块：属性
2：点击创建材料工具，弹出编辑材料对话框名称：Steel
通用→密度：7.85e-9
力学→弹性→弹性：
弹性模量：2.1e5
泊松比：0.3
点击确定
3：单击创建截面工具，弹出创建截面对话框
名称：Section-1
类别：实体
类型：均质
点击继续，弹出编辑截面对话框。
材料选择Steel，点击确定。
4：点击指派截面工具，框选整个模型为要指派截面的区域，点击完成，弹出编辑截面指派对话框，点击确定，模型变为浅绿色
（四）定义分析步
1：模块：分析步
2：点击创建分析步工具，弹出创建分析步对话框
名称：Step-1
程序类型：线型摄动-频率
点击继续，弹出编辑分析步对话框特征值求解器：Lanczos
数值：20
其余选择默认设置，点击确定
（五）创建边界条件
1：模块：载荷
2：点击创建边界条件工具，弹出创建边界条件对话框名称：BC-1
分析步：Initial
类别：力学→位移/转角
点击继续，选择ZHOU的上表面为要施加边界条件的区域
点击完成，弹出编辑边界条件对话框，选中除UR3以外的所有自由度，点击确定。
对端面约束除了绕Z轴旋转自由度以外的所有自由度。
3：点击创建边界条件工具，弹出创建边界条件对话框名称：BC-2
分析步：Initial
类别：力学→对称/反对称/完全固定
点击继续，选择大圆柱的底面为要施加边界条件的区域
点击完成，弹出编辑边界条件对话框。
选中ZSYMM(U3=UR1=UR2=0),单击确定按钮，完成边界条件的施加。
（六）划分网格
1：模块：网格
对象：部件
2：点击指派网格控制属性工具，弹出网格控制属性对话框单元形状：四面体
其余采用默认设置
窗口中的模型变为粉色，说明能使用四面体单元对模型进行自由网格划分。
3：点击种子部件工具，弹出全局种子对话框
近视全局尺寸：20
其余采用默认设置
4：点击指派单元类型工具，框选整个模型为要指定单元类
型的区域，点击完成，弹出单元类型对话框
单元库：Standard
几何阶次：线性
族：三维应力
其余采用默认设置，点击确定
5：点击为部件划分网格工具，点选是为部件划分网格
（七）作业
1：模块：作业
2：点击创建作业工具，弹出创建作业对话框
点击继续弹出编辑作业对话框，采用默认设置，点击确定
3：点击作业管理器工具，弹出作业管理器对话框，选择Job-1,点击提交：
运行成功：
结果如下：
（八）可视化
1：模块：可视化
2：结果→场输出，弹出场输出对话框
点击分析步/帧工具，弹出分析步/帧对话框。
显示了模型的各阶频率值，共20阶。
选中第n阶，单击应用，即显示n阶模态附：
1：一阶模态
2：二阶模态
3：三阶模态
4：四阶模态
5：五阶模态
6：六阶模态
7：七阶模态
8：八阶模态
9：九阶模态
10：十阶模态
11：十一阶模态
12：十二阶模态
13：十三阶模态
14：十四阶模态
15：十五阶模态
16：十六阶模态
17：十七阶模态
18：十八阶模态
19：十九阶模态
20：二十阶模态
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。