在 Abaqus 中正确请求反作用力

发布日期:
2022-10-27
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什么是反作用力?

当外力作用于物体时,物体会产生反作用力。例如,如果你在街上行走,街道会产生反作用力。该反作用力有两个分量。首先,有一个垂直组件来支撑您的体重,第二是切向分量,摩擦。因此,从这个例子中,很明显这些力只存在于受约束的节点上,而不是自由的节点。这也是Abaqus计算反作用力的地方。

让我们看一下查找和绘制反作用力的两种方法,以及会选择其中一种方法的理由。

模型设置

下面的模型显示了在蹦床上弹跳的刚性球体的显式模拟。我们使用S4元素对蹦床的床和蹦床框架进行了建模。至于球体使用的是R3D4元素,最后,我们将弹簧建模为SPRINGA元素。

1666936245591600.png

蹦床框架的腿固定在所有自由度 ( ENCASTERED ),此外,框架的所有七个腿的底座都使用运动学耦合约束连接到参考点。由于这是一个跌落测试,我们将对刚体球施加 5 m/s 的初始速度,一个 gif 显示了模拟的动画,颜色场设置为von Mises应力。

1666936281456696.png


因为框架的腿在所有自由度上都受到约束,所以Abaqus将计算那里的反作用力。

反作用力的提取方法有两种:

1、为了以更高的采样率和更高的分辨率获得数据,可以请求在与腿相连的参考点处输出反作用力历史记录,可以调整频率以更高的采样率输出。

在 Abaqus/CAE 中,这是通过Output > History Output Requests > Create完成的,然后在Forces/Reactions下选择RF

在输入文件中:

*输出,历史,时间间隔=0.0005

*节点输出,nset=Set-1

RF1、RF2、RF3、RM1、RM2、RM3

(Set-1 包含前面提到的参考点)

图片 3.png

2、如果您忘记请求历史输出,Abaqus 默认会输出预选的字段输出变量。在第 4 步(如下)之后,请务必选择绑定到蹦床框架腿的参考节点,可以在元素/节点选项卡下找到它。

1666936352114826.png

绘制反作用力结果和讨论

为了突出两种获取反作用力的方法之间的差异,我将历史输出中的反作用力以及场输出中的反作用力叠加在一个图中。该图显示了从历史输出中获得的框架腿上的力,周期为 0.0005 秒,或采样频率为 2000 Hz,产生 2000 个点。此外,我们还会看到从场输出变量以低得多的采样频率获得相同的力,以黄色显示。

在 0.8 s 到 1 s 的范围内,很明显来自历史输出的力被很好地采样了,而从现场输出中获得的力是采样不足的,并不代表结构的完整行为。

以高采样率捕获反作用力通常只是高动态系统的关注点,使用 Abaqus/Standard 运行静态分析时情况并非如此。对于此类研究,因为最后一个增量很重要,观察来自场输出的反作用力就足够了。

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结论

总而言之,我建议您始终使用历史输出而不是现场输出来输出反作用力。根据您的应用,如果您想以高采样率输出反作用力,您可以在不牺牲磁盘内存的情况下执行此操作。

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