Abaqus怎么做频率分析 Abaqus频率提取结果该怎么判断

当设备结构出现振动、噪声或局部共振的时候，通常需要先搞清楚它的固有频率和振型。在Abaqus里做频率分析，以及拿到频率提取结果以后该怎么判断，关键都是要把质量、刚度和约束的关系建准确，再提取出需要关注的模态。而通过频率提取步骤得到的这些特征模态，往后还可以作为基础，用在基于模态叠加原理的那一类动力学分析里面。

一、Abaqus怎么做频率分析

频率分析的步骤看着不算多，但材料密度、连接关系和边界条件只要有一项漏掉或者设错了，结果就会跑偏得比较明显。所以建模的时候，不要上来就急着提交计算，应该先把整个结构的状态理一遍。

1、把材料参数补全

进到【Property】模块，给每个零件都配上弹性模量、泊松比，还有密度。静力分析里头，密度这个参数是很容易被忽略的，因为那时候不用考虑质量，可频率分析一旦没有密度，就缺少了质量信息，算出来的结果自然就不可靠了。如果材料没填密度，或者整个单位体系是乱的，那得到的固有频率数值也就没什么参考意义。

2、检查装配和连接

接着到【Interaction】模块里，把Tie约束、Coupling约束、Connector连接单元、接触对以及螺栓连接，逐项确认是不是都照着实际情况设置好了。两个零件在图形窗口里看着像是挨在一起的，并不等于它们在计算里已经真正连上了。要是装配中存在着没有连接好的独立零件，那前几阶频率就很可能会接近于零。

3、创建频率提取步骤

然后切换进【Step】模块，点一下【Create Step】，在弹出选项里选【Linear perturbation】→【Frequency】。如果不是特别复杂的模型，可以直接用Lanczos这种求解方法，填上打算提取的模态数量；要是模型比较大，也可以通过设定一个关心的频率区间来限制提取范围。Abaqus提供了Lanczos、AMS等好几种频率提取方法，具体选哪一种，要根据模型规模和后面的分析需要来定。

4、施加边界约束并划分网格

转到【Load】模块，给模型加上固定、铰接或者按实际安装情况来设约束，之后再到【Mesh】模块里把网格画出来。要留意的是，频率计算的结果对薄壁结构、连接部位和局部刚度比较敏感，这些关键地方的网格不能太粗糙。都设置好以后，创建一个Job，提交给计算机去求解就行了。

二、Abaqus频率提取结果该怎么判断

计算跑完之后，不要只抄下一串频率数值就完事。真正需要去判断的，是这些频率到底合不合理、振型的样子符不符合结构本来的特征，还要看看前几阶的结果有没有被建模错误给拖累了。

1、查看频率和振型

进到【Visualization】模块，打开ODB结果文件，在不同的Frame之间切换。每一个Frame对应一个模态，在这里面既能读到频率数值，也能看到变形动画。不过要记住，振型显示的是相对变形的趋势，并不是结构在真实工况下的实际位移。

2、关注前几阶模态

多数情况下，低阶模态更容易被运行中的载荷激发出来。查看的时候，要记下频率值、主要变形发生的位置和运动方向，例如整体弯曲、扭转或者局部板件的振动，然后把这些频率拿去和电机转速、齿轮啮合频率、脉冲频率这些激励源的频率作比较。

3、检查接近零的频率

如果一个模型本来应该被固定牢靠，结果却出现了好几阶频率都特别小、接近零，那通常要检查是不是约束有遗漏、连接失效了，或者存在没有连上的独立零件。官方资料也指出，约束不够时，会提取出刚体模态，这种模态的频率就是零，有时候也可能表现为很小的正值或负特征值。

4、不要只看一次的结果

可以试着把网格加密再去算一次，比较一下前后两次前几阶频率的变化幅度。要是网格细化之后频率还有明显跳动，那就要继续往下查网格的质量、连接方式，还有局部结构简化是不是有问题。

三、Abaqus频率分析结果异常怎么排查

频率值算出来过高、过低，或者振型看着很奇怪的时候，先别急着去动求解器设置，因为大部分问题还是出在模型本身上面。

1、频率整体偏高

先回去检查材料的刚度是不是填大了，单位有没有用错，还有约束是不是给得太强了。如果把本来能转动或滑移的地方都设成了完全固定，那算出来的结构就会显得太刚硬，频率自然整体偏高。

2、频率整体偏低

这时候重点要查密度、连接和边界条件。材料密度填得过大，零件之间漏了连接，或者接触关系设得不完整，都会降低整体刚度或增加质量，表现出来的就是频率整体偏低。

3、局部振型异常

假如在前几阶模态里，看到某个很小的零件单独大幅度晃动，这多半说明它没有和周围结构正确连接。这时可以把其他零件先隐藏掉，单独去看异常区域的Tie约束、接触面和耦合节点，核对设置有没有问题。

4、要把结果和实际工况放到一起看

单靠频率提取，只能告诉我们结构自身有哪些模态特征。要想判断设备运转时会不会发生共振，还需要把固有频率和外部的激励频率摆在一起比较。如果情况需要，还应该继续去做稳态动力学分析或者瞬态动力学分析。

总结

总的来说，Abaqus怎么做频率分析，以及频率提取结果该怎么判断，从操作上讲并不复杂。先把材料密度、连接关系、约束条件和网格都设置妥当，再创建一个【Frequency】分析步把模态提取出来。查看结果时，重点盯住低阶频率、振型位置、有没有接近零的模态，以及网格变化后频率波动的情况。只要模型的边界和连接关系可靠，频率分析就能真正在共振排查和结构优化里派上用场。