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Hallo!

Ich arbeite das erste Mal mit Abaqus und soll eine Modalanalyse durchführen. Ich habe mich nach Kapitel 6.3.5 natural frequency extraction gerichtet.
Aus der experimentellen Modalanalyse weiß ich, dass die relavanten Eigenfrequenzen zwischen 1000 Hz und 4000Hz liegen. Ich habe mehrere Fragen:

(i) wenn ich alle Angaben in mm gemacht habe (Größe des Bauteils, Dichte und E-Modul), muss ich dann bei max. und min. frequency of interest 4000 und 1000 eingeben? Oder stimmt das mit den 10er-Potenzen nicht?

(ii) was wären mit meinen experimentellen Vorkenntnissen die besten Parameter, um den Rechenaufwand zu minimieren?

(iii) für eine Modalanalyse muss ich kein load definieren, oder? Es reicht, wenn ich es auf der einen Seite einspanne?

Gruß, Merten

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i) Ja, wenn du mit Sekunde als Zeit rechnest.

ii) Schwer zu beantworten wenn man das Modell nicht kennt. Bei mittleren und großen Modellen den Lanczos-Solver verwenden (default). Bei sehr großen Modellen oder vielen gesuchten Eigenfrequenzen kann man überlegen den optionalen AMS-Solver zu lizensieren. Außerdem nur im gewünschten Frequenzbereich suchen:
*Frequency
, 1000, 4000, , ,

iii) Korrekt. Du solltest aber natürlich probieren die Lagerung deines Bauteiles möglichst realitätsnah zu definieren.

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Danke für die schnelle Hilfe!

Bei mir wird die Berechnung sofort am Anfang abgebrochen.

Fehlermeldung: The lanczos solver has failed to find all the eigenvalues within the specified range

Das verstehe ich nicht. Habe den Bereich auf 800Hz bis 4000Hz eingeschränkt. Da können doch nicht so viele Werte liegen. Nach den Experimenten müssten es nur 4 sein!

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Ich glaube, dass ich den Fehler selber in den warnings gefunden habe:

The bias parameter has no effect and will be ignored since there is only one frequency interval

The shift value may not be less than the lowest frequency.

The bias parameter has no effect and will be ignored since there is only one frequency interval

Degree of freedom 4 is not active in this model and can not be restrained

Degree of freedom 5 is not active in this model and can not be restrained

Degree of freedom 6 is not active in this model and can not be restrained

12 elements are distorted. Either the interior angles are out of the suggested limits or the triangular or tetrahedral quality measure is bad. The elements have been identified in element set WarnElemDistorted.

There are no eigenvalues within the specified range

Die letzte Warnung müsste die Ursache sein.

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Wenn ich mir die ersten zehn moden berechnen lasse, dann rechnet er das durch. Die Werte liegen allerdings zwischen 1.3E-02Hz und 0.2Hz! Wie kann das sein? Was habe ich falsche gemacht?

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In welchen Einheiten hast du Bauteilabmessung, Dichte und E-Modul definiert?

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Da hatte sich noch ein kleiner Fehler eingeschlichen, aber auch wenn ich ihn korrigiere, ist die 10te Mode bei 200Hz.
Meine Eingaben:
Die Bauteilabmessungen habe ich in mm. Als mass density habe ich daher 7.85E-006. Als young's modulus 210000 und als poissons ratio 0.3!

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Da bist Du mit deinen Einehiten nicht konsistent.
Änder die Dichte zu 7.85E-09. Dann sollte es funktionieren.

Grüße

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Zitat:

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Original erstellt von hempres:
Da bist Du mit deinen Einehiten nicht konsistent.
Änder die Dichte zu 7.85E-09. Dann sollte es funktionieren.

Grüße

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Korrekt. Aber eine Erklärung wäre auch gut, damit klar wird warum das so ist.

@Merten
Um auf ein konsistentes System zu kommen, musst du bei der Verwendung von mm (anstatt m) die Masse auf tonne (anstatt kg) ändern. Das ergibt dann mm, s, tonne -> N.
Deine Dichte musst du also in tonne/mm³ eingeben.

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Hier kann man das mit den Einheiten nachlesen: http://www.smart-fem.de/support/faq/einheiten.pdf

Gruß
cadruso

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Heute ich Morgen Du

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Danke für die vielen Antworten!

Jetzt funktioniert es wunderbar!

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Ich habe da ein ganz ähnliches Problem.
Aus Messungen weiss ich das der Klangkörper den ich simuliere bei etwa 2155Hz seine dominante Eigenfrequenz hat. Diese sollte betragsmäßig etwa 100 mal größer sein als die nächst kleinere.
Da mein Klangkörper ein CAD Import ist und von dort aus in mm bemaßt ist, müsste ich folglich in mm,t,N,s rechnen.
Das hiese für das Material Messing:
Dichte: 8.5E-9
Emodul: 105000

Dem Natural frequency extraction step schließe ich dann noch einen Stedy State dynamics, Modal step an. Dabei untersuche ich jeweils einen Frequenzbereich von 500Hz bis 4500Hz

Wenn ich mit diesen Materialwerten simuliere bekomme ich aber unsinnige Ergebnisse.

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Tja, schwer zu sagen woran das liegt. Die Materialdaten scheinen erstmal in den richtigen Einheiten zu sein. Passen die Ergebnisse der Eigenfrequenzanalyse? Sind die Randbedingungen korrekt? Fein genug vernetzt?

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Nachdem ich jetzt zufriedenstellende Ergebnisse bei der Modalanalyse habe, möchte ich nun gucken, wie sich das System verhält, wenn ich Kräfte draufgebe (Mode-based steady-state dynamic analysis).

Aber ich verstehe nicht, wie ich meine vorhandenen Daten (Mittelwert der Kraft + Frequenz und Amplitude der Sinusschwingung) in die im Manual geforderte Form bringe:

These loads are assumed to vary sinusoidally with time over a user-specified range of frequencies. Loads are given in terms of their real and imaginary components.

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Im Prinzip gibt es nicht mehr viel zu erklären. Du definierst die Last, welche mit einer Sinusfunktion aufgebracht wird. Das wird aber nicht nur in einer Frequenz gemacht, sondern gleich in einem ganzen Frequenzbereich, welchen du definieren kannst. Interessant wird es natürlich da, wo die Erregerfrequenz auf eine Eigenfrequenz trifft. Damit du bei einem Frequenzverhältnis von eins eine Lösung errechnet werden kann, musst du natürlich auch Dämpfung definieren.

Beachte, dass du mit der vorherigen Eigenfrequenzanalyse genügend "Informationen" über dein System ermitteln musst, damit mit diesen Informationen das "korrekte" Verhalten des Systems in der modal basierten SSD-Analyse berechnet werden kann.

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Das ist mir alles aber relativ klar.

Ich verstehe nicht, wie ich in der Form x + y*i meine Kraft definieren kann? Im Manual steht, dass x der in-phase-Teil und y der nicht-in-phase-Teil ist. Aber das hilft mir irgendwie alles nicht.
Ich will ne Kraft von 370N aufbringen, die mit 2Hz und der Amplitude von 80N um diesen Wert schwankt. Also 370 + 80*sin()!

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Das was du machen willst müsste so gehen:

Step-1: General Static Step, mit NLGEOM, Last von 370 N
Step-2: Eigenfrequenzanalyse
Step-3: SSD, mit zweiter zusätzlicher Last von 80 N (nur real)

Probier es mal aus.

[Diese Nachricht wurde von Mustaine am 12. Nov. 2008 editiert.]

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amplitudenspektrum.png

Vielen Dank! Das müsste es wirklich sein!

Im Viewer sieht das jetzt alles ganz toll aus, aber ich wollte mir jetzt zwei Knoten rausnehmen und displacement über der frequency plotten, um das Spektrum zu sehen, in dem die Knoten schwingen.

Aber da kommt irgendwie nur Quatsch raus.

Wäre für Hilfe dankbar!

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Ich denke der Plot ist korrekt. Du hast nur eine Frequenz angefordert, und für diese siehst du jeweils die maximale Auslenkung eines Knotens. Das sind nun mal die Ergebnisse wenn man im Frequenzbereich arbeitet.

Du hattest bestimmt auf mehr gehofft, da dir die Animation eine schöne Schwingung zeigt. Aber das ist eben auch nur eine lineare Skalierung zwischen dem berechneten Zustand und dem Zustand des Modelles am Anfang des Steps. Die ganzen Zwischenbilder in der Animation sind also keine Berechnungsergebnisse.

Falls du eine wirklich zeitlich veränderliche Bewegung sehen willst, musst du im Zeitbereich (transient) rechnen. Das geht, ist aber wesentlich rechenintensiver.

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schwingung.png

Danke!

Ich habe jetzt einen "Modal dynamic" - Step eingefügt. Aber es treten  schon wieder neue Probleme auf. Ich rege das System in x,y,z mit unterschiedlichen Kräften, aber der gleichen Frequenz von 2Hz an. Aber wiederum erhalte ich ein Ergebnis, dass nicht richtig sein kann oder das ich zumindest nicht verstehe. Die Bewegung klingt vollkommen ab nach 0.05s, also mitten im Anstieg der 2Hz-Sinuslast. Was danach passiert, konnte ich leider noch nicht berechnen. Ich wollte bis zu 1s berechnen lassen, also 2 Anregungsschwingungen, aber da das sehr rechenintensiv ist, konnte ich das unter der Woche nicht machen.

Vielleicht hat ja jemand eine Idee!

Hier mein inputfile (ohne Geometrie):

*Amplitude, name=Amp-x, definition=PERIODIC
1, 12.57, 0., 370.
80., 0.
*Amplitude, name=Amp-y, definition=PERIODIC
1, 12.57, 0., 40.
5., 0.
*Amplitude, name=Amp-z, definition=PERIODIC
1, 12.57, 0., 250.
50., 0.
**
** MATERIALS
**
*Material, name="Stahl C-15"
*Density
7.85e-09,
*Elastic
210000., 0.3
** ----------------------------------------------------------------
**
** STEP: Step Modal
**
*Step, name="Step Modal", perturbation
*Frequency, eigensolver=Lanczos, acoustic coupling=on, normalization=displacement, number interval=1, bias=1.
10, , , , ,
**
** BOUNDARY CONDITIONS
**
** Name: einspannung_xz-Ebene_1 Type: Displacement/Rotation
*Boundary
_PickedSet50, 1, 1
** Name: einspannung_xz-Ebene_2 Type: Displacement/Rotation
*Boundary
_PickedSet51, 1, 1
_PickedSet51, 2, 2
_PickedSet51, 3, 3
** Name: einspannung_yz-Ebene_1 Type: Displacement/Rotation
*Boundary
_PickedSet49, 2, 2
** Name: einspannung_yz-Ebene_2 Type: Displacement/Rotation
*Boundary
_PickedSet52, 1, 1
_PickedSet52, 2, 2
_PickedSet52, 3, 3
**
** OUTPUT REQUESTS
**
*Restart, write, frequency=0
**
** FIELD OUTPUT: F-Output-1
**
*Output, field
*Node Output
U, UR, UT
*Element Output, directions=YES
ELEDEN, ELEN, ENER
*End Step
** ----------------------------------------------------------------
**
** STEP: Step-modaldynamics
**
*Step, name=Step-modaldynamics, perturbation
*Modal dynamic, continue=NO
1e-05, 0.05
*Modal Damping
1, 10, 0.01
**
** LOADS
**
** Name: Load-x  Type: Concentrated force
*Cload, amplitude=Amp-x
_PickedSet67, 1, 1.
** Name: Load-y  Type: Concentrated force
*Cload, amplitude=Amp-y
_PickedSet68, 2, 1.
** Name: Load-z  Type: Concentrated force
*Cload, amplitude=Amp-z
_PickedSet69, 3, 1.
**
** OUTPUT REQUESTS
**
**
** FIELD OUTPUT: F-Output-4
**
*Output, field
*Node Output
A, AR, AT, TA, TU, TV, U, UR
UT, V, VR, VT
*Element Output, directions=YES
DAMAGEC, DAMAGET, E, EE, ER, IE, LE, MISESMAX, NE, PE, PEEQ, PEEQMAX, PEEQT, PEMAG, PEQC, S
SALPHA, SDEG, SE, SEE, SEP, SEPE, SPE, THE, VE, VEEQ
**
** HISTORY OUTPUT: H-Output-3
**
*Output, history
*Modal Output
BM, GA, GU, GV
*End Step

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Kann mir wirklich niemand helfen? Ich komme echt nicht weiter. Wäre für jede Hilfe dankbar.

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