Abaqus/Explicit分析重要概念（2）：各种阻尼的功能及设置方法
本文摘要（由AI生成）：
本文主要介绍了Abaqus/Explicit分析中定义阻尼的三种方法，包括体积粘性、材料阻尼和阻尼器单元。体积粘性用于引入由于体积应变引起的阻尼，材料阻尼通常需要由实验数据来确定，阻尼器单元可以仅在必要的节点上定义阻尼。用户应该区分三种阻尼的定义模块，并注意阻尼系数的取值。若要查阅包含阻尼关键字的INP文件，可以利用abaqus find keyword命令快速查找，然后利用abaqus fetch job=***命令提取对应的INP文件。
在 Abaqus/Explicit 分析中，为了避免数值振荡，一般都需要定义模型的阻尼，定义方法主要包括以下几种：
1）体积粘性（bulk viscosity）
体积粘性用于引入由于体积应变引起的阻尼，在研究高速动力分析的高阶性能时，体积粘性是尤其必要的。体积粘性只是作为一个数值效应被引入，因此，材料点上的应力并不考虑体积粘性压力的影响。Abaqus/Explicit 有两种体积粘性参数：线性体积粘性和二次体积粘性，可以在 Step 功能模块中进行设置（如图1所示）。一般情况下，采用 Abaqus 的默认设置即可。
图1 设置体积粘性参数
2）材料阻尼
常用的材料阻尼是瑞利（Rayleigh）阻尼，在Property模块的Mechanical菜单下定义（如图2所示），它包含两个阻尼参数：质量比例阻尼是关于质量矩阵的比例系数，主要用于消除低阶振荡；刚度比例阻尼是关于刚度矩阵的比例系数，主要用于消除高阶振荡。
图2 设置材料阻尼
关于材料阻尼的详细介绍，请参见 Abaqus 帮助文档《Abaqus Analysis User’s Manual》第20.1.1节“Material damping”和《Abaqus Keywords User’s Manual》中的关键词* DAMPING。
3）阻尼器（dashpot）单元
在 Property 功能模块和 Interaction 功能模块的Special菜单中都可以定义阻尼器单元（如图3所示），其优点是可以仅在必要的节点上定义阻尼，其阻尼力与单元的两个节点相对速度成正比。阻尼器单元必须与其他单元（如弹簧单元或桁架单元）同时使用，一般不会引起稳定极限值的显著变化。
图3 定义阻尼器单元
归纳总结：
1、三种阻尼分别在不同的模块中定义，用户应该区分。与材料特性相关的阻尼应该在Property功能模块定义；与分析求解相关，帮助Abaqus求解器求解分析的阻尼应该在Step模块中定义；而与局部效应和相互作用相关的阻尼，则在Property功能模块和Interaction功能模块的Speicial菜单中定义；
2、Step模块中的阻尼系数通常取默认值即可；Property功能模块中的材料阻尼通常需要由实验数据来确定，如果需要定义局部节点和单元的阻尼，也应由实验数据或经验确定；
3、如果用户希望查阅包含阻尼关键字的INP文件，可以利用abaqus find keyword快速查找（如图4所示），然后利用abaqus fetch job=***命令提取对应的INP文件（如图5所示）：
图4 利用abaqus findkeywor命令快速查阅包含所需关键词的INP文件
图5 利用abaqus fetch job=*** 命令提取包含所需关键词的INP文件
作者：曹金凤 仿真秀专栏作者
