Проблемы с дэмпфированием в Abaqus.

[RealAmbal 0]

Добрый день!

Рассчитываю затухающие свободные колебания консольной балки в 3D (как обучение). Первый шаг - статический анализ, одна сторона заделана, к центру другой приложена сила. Второй шаг - динамический анализ этой же балки, только при деактивации силы. То есть как бы балку отклонили и отпустили.

В настройках динамического шага есть опция Time Integrator Parametr. Я правильно понимаю, что это Numerical Damping? То есть коэффициент затухания?

Ставлю я этот коэффициент допустим -0.5. Дальше считаю задачу для разных шагов интегрирования: от 0.000125 до 0.001 и получаю абсолютно разные результаты. Частота собственных колебаний балки примерно 100Гц. Рассматриваю промежуток времени 1с, то есть 100 колебаний.

Для шага 0.000125 за 1с практически нету никакого затухания. Невооруженным глазом оно и не видно в общем-то.

Для шага 0.001 за 1с происходит практически полное затухание.

Отсюда вопрос: это нормально? Может быть я что-то не так делаю? Какие у меня могут быть ошибки?

[Vova 419]

Вот Ваша проблема, только с балочными элементами:

********************************************************************

*HEADING

3. Balka

*NODE

1, 0.000, 0.000

3, 40.000, 0.000

5, 80.000, 0.000

7, 120.00, 0.000

9, 160.00, 0.000

11, 200.00, 0.000

*NSET,NSET=SPITZE

11

*ELEMENT,TYPE=B21,ELSET=BEAMS

1, 1, 3

2, 3, 5

3, 5, 7

4, 7, 9

5, 9, 11

*BEAM SECTION,SECTION=RECT,ELSET=BEAMS,MATERIAL=MATEA

50., 5.

*MATERIAL,NAME=MATEA

*ELASTIC

2.E5,.3

*DENSITY

2.3E-5

*DAMPING,ALPHA=0.25,BETA=0.003

*BOUNDARY

1,1,2

1,6

***************************

*STEP

AUSLENKUNG AUS DER RUHELAGE

*STATIC

*CLOAD

11, 2, -1200.

*OUTPUT,HISTORY,FREQUENCY=1

*NODE OUTPUT,NSET=SPITZE

U

*END STEP

*STEP,INC=100

AUSSCHWINGEN

*DYNAMIC,INITIAL=YES,HAFTOL=1200.

.1,5.0

*CLOAD

11,2,0.0

*END STEP

*********************************************

[RealAmbal 0]

То есть только с балочными элементами можно правильно описать затухающие колебания? А если это не балка, а более сложная 3Д конструкция? Например тело, в инертном газе. Газ можелировать не хочется, хочется просто заменить его вязким трением.

И почему коэффициентов демпирования два: это как в ANSYS массовый и жесткостной коэффициенты?

Изменено 17 июля 2012 пользователем RealAmbal

[Vova 419]

То есть только с балочными элементами можно правильно описать затухающие колебания? А если это не балка, а более сложная 3Д конструкция? Например тело, в инертном газе. Газ можелировать не хочется, хочется просто заменить его вязким трением.

Ну это только я для примера показал. Конечно можно и более сложную конструкцию посчитать. Только на простом примере легче осваивать программу.

И почему коэффициентов демпирования два: это как в ANSYS массовый и жесткостной коэффициенты?

Да они и есть.

Почему не считаете в Ансисе, если там в курсе, что и как?

В последних версиях Абакуса появился так же конвертер для Ансиса, почитайте про его возможности в хелпе, возможно Вам будет достаточно сделать модель в Ансис и перевести её в Абакус и посчитать. С Настраном конвертор хорошо работает, как с Ансисом пока не могу сказать.

[RealAmbal 0]

Я на самом деле неплохой "ансисовик". Просто там с этими коэффициентами не очень понятно. Конечно, там в хэлпе много чего понаписано, но мне конкретно в этом вопросе не очень помогло.

А тут узнал, что сложная динамика, вроде бы как, проще и нагляднее считается в Абакусе. Ну вот и начал осваивать. Потихоньку:) Потом где то увидел, что в динамическом анализе можно задать Numerical Damping Parametr (по-крайней мере в более ранних версиях он так назывался). Подумал, что это и есть коэффицент b из уравнения: x''+2bwx'+(w^2)x=f(t). То есть мне, как я уже писал, нужно заменить воздействие внешнего газа демпфированием.

Получается, в Абакусе тоже для динамики b никак не задать одним числом? Нужно тоже пересчитывать в коэффициенты? Если да, то не подскажите, где про них можно почитать, чтобы по понятнее было. А то и в Ансисе с этим тоже проблемы были.

Также Вы не подскажите, что у меня неправильно в задаче? (первый пост) Просто получается, что при стремлении шага интегрирования к 0, диссипация энергии вообще отсутствует. Как такое возможно? Что я мог не так задать?

Изменено 17 июля 2012 пользователем RealAmbal

[Гость suvorov.as]

Я на самом деле неплохой "ансисовик". Просто там с этими коэффициентами не очень понятно.

А что непонятно? Добротность колебаний знаете?

[RealAmbal 0]

Если бы там был один коэффициент, постоянный, то все было бы понятно. А так что-то не очень. Про добротность знаю. Не знаю как правильно пересчитать коэффициент вязкого трения в эти два, так чтобы физический смысл соответствовал поставленной задаче.

Изменено 17 июля 2012 пользователем RealAmbal

[Vova 419]

А тут узнал, что сложная динамика, вроде бы как, проще и нагляднее считается в Абакусе. Ну вот и начал осваивать. Потихоньку:) Потом где то увидел, что в динамическом анализе можно задать Numerical Damping Parametr (по-крайней мере в более ранних версиях он так назывался). Подумал, что это и есть коэффицент b из уравнения: x''+2bwx'+(w^2)x=f(t). То есть мне, как я уже писал, нужно заменить воздействие внешнего газа демпфированием.

Получается, в Абакусе тоже для динамики b никак не задать одним числом? Нужно тоже пересчитывать в коэффициенты? Если да, то не подскажите, где про них можно почитать, чтобы по понятнее было. А то и в Ансисе с этим тоже проблемы были.

Одним числом можно использовать структурное демпфирование

*DAMPING, STRUCTURAL=0.2

только я не уверен, что это есть Ваш коэффициент из формулы.

Также Вы не подскажите, что у меня неправильно в задаче? (первый пост) Просто получается, что при стремлении шага интегрирования к 0, диссипация энергии вообще отсутствует. Как такое возможно? Что я мог не так задать?

пока нет идей, мне нужно так же смотреть в хелпе как и Вам.

[Гость suvorov.as]

Если бы там был один коэффициент, постоянный, то все было бы понятно. А так что-то не очень. Про добротность знаю. Не знаю как правильно пересчитать коэффициент вязкого трения в эти два, так чтобы физический смысл соответствовал поставленной задаче.

Ансисовская ksi, например, - это единица, деленная на две добротности.

Если вас интересует моделирование заданной добротности в обределенном частотном интервале, то комбинацией ансисовских альфа и бетта потерь вы можете приблизиться к заданной добротности c помощью метода наименьших квадратов.

[soklakov 1 475]

RealAmbal, Numerical Damping - численное демпфирование. Термин не из Ансис или Абакус, а из математики. Икуственное отметание высокочастотной составляющей отклика в процессе решения. Что-то вроде частотного фильтра.

Совпадение способов описания демпфирования в разных пакетах вполне логично.

Вообще, дампинг разбит на куда болшее число коэффициентов, чем два. Но два основных - постоянный и зависящий от частоты(она же скорость). Вот второй - вязкий. С другой стороны, если в процессе расчета частота воздействия меняется не сильно, то можно обойтись постоянным дампингом для моделирования вязких потерь.

[RealAmbal 0]

Одним числом можно использовать структурное демпфирование

*DAMPING, STRUCTURAL=0.2

только я не уверен, что это есть Ваш коэффициент из формулы.

Ясно, спасибо. Попробую и посмотрю что будет.

пока нет идей, мне нужно так же смотреть в хелпе как и Вам.

Я подумал, что возможно это связано с методом решения Абакуса и областью его сходимости для шага интегрирования. В институте рассказывал мужик, что при введении демпфирования при неправильном выборе шага возможны всякие "бяки".

Ансисовская ksi, например, - это единица, деленная на две добротности.

Если вас интересует моделирование заданной добротности в обределенном частотном интервале, то комбинацией ансисовских альфа и бетта потерь вы можете приблизиться к заданной добротности c помощью метода наименьших квадратов.

Про ksi в хэлпе ничего не нашел. Буду более внимательно изучать хэлп про альфу и бэту.

RealAmbal, Numerical Damping - численное демпфирование. Термин не из Ансис или Абакус, а из математики. Икуственное отметание высокочастотной составляющей отклика в процессе решения. Что-то вроде частотного фильтра.

Совпадение способов описания демпфирования в разных пакетах вполне логично.

Вообще, дампинг разбит на куда болшее число коэффициентов, чем два. Но два основных - постоянный и зависящий от частоты(она же скорость). Вот второй - вязкий. С другой стороны, если в процессе расчета частота воздействия меняется не сильно, то можно обойтись постоянным дампингом для моделирования вязких потерь.

То есть для случая затухания свободных колебаний можно обойтись постоянным коэффициентом бэта?

[soklakov 1 475]

То есть для случая затухания свободных колебаний можно обойтись постоянным коэффициентом бэта?

Смотря, что Вы имеете в виду. Смотря, о какой задаче идет речь.

В любом случае, чего рассуждать. Попробуйте обойтись и узнаете.

[RealAmbal 0]

Смотря, что Вы имеете в виду. Смотря, о какой задаче идет речь.

В любом случае, чего рассуждать. Попробуйте обойтись и узнаете.

Проблема не в том, чтобы ввести само демпфирование. С этим нет проблем. Есть проблемы с сопоставлением этого демпфирования и коэффициентов уравнений, описывающих затухание вязких систем. А без этого не совсем понятно, какой процесс моделирует пользователь.

[soklakov 1 475]

RealAmbal , таки что Вам мешает попробовать определить соответствие? Не так уж и много расчетов понадобится. Или Вы предпочитаете бездействовать, ссылаясь на "непонятность определения параметров демпфирования в программах"? В любом случае, выполненная своими руками проверка лучше ответа на форуме.

[RealAmbal 0]

RealAmbal , таки что Вам мешает попробовать определить соответствие? Не так уж и много расчетов понадобится. Или Вы предпочитаете бездействовать, ссылаясь на "непонятность определения параметров демпфирования в программах"? В любом случае, выполненная своими руками проверка лучше ответа на форуме.

Я надеялся, что кто-нибудь уже задавался таким вопросом, и мне уже не придется самому проводить эксперименты.

А что Вы думаете по поводу проблемы с шагом интегрирования?