【经验分享】用Abaqus模拟出吉他声音？

前言

   

入行CAE很久了，我斗胆来谈谈这方面的学习经验吧，因为总有朋友留言问起，今天我来回应一下。由于工作原因我也接触过不少别的软件，但用的不多，不便多说，今天的经验就只是Abaqus方面的，希望对一些正在学习这个软件的朋友们有所帮助。

大概15年开始，出于兴趣，我在工作之余做了一些有意思的Abaqus仿真，后来一位好友到十部出差，看到之后建议我发个公众号，我觉得这个主意不错就发了，有幸通过这个媒介认识了一些业内前辈和朋友们。

由于工作性质，上班做的军工产品仿真绝对不能公开，不过事实证明，发一些其他类型的案例也是有用的，因为原理相通，搞定一个可以举一反三，应用到自己的工作中去。几年来，还是有不少人从我提供的模型和建模方法中得到了帮助，这一点让我觉得这样做是有价值的。

要说Abaqus学习经验的话，我愿意从以下3个方面来讲：入门、筑基和发挥。

 

向前辈学习

 

我记得研究生阶段第一次去教研室，于老师安排师兄为我们几个新生讲Patran，虽然是一个小算例，但是对于新手来说是非常重要的，因为学习任何一项技能，不会总是有人能手把手带你入门的，这样的机会很少，很幸运参加工作之后我也能有这样的机会，十部的师兄领导也教我学会很多Abaqus技能。

在Simwe仿真论坛/技术邻上也有很多非常优秀的仿真专家、前辈，有时一个烧脑的概念想不明白了，搜一下就有一针见血的回答，运气好的话还有大佬提供的模型可以下载学习。

就我个人而言，因为公众号这个平台，也结识了以前只在论坛上听说过的大神、Abaqus畅销书作者以及达索系统的一些前辈和朋友们，他们也给过我很多学习的机会和便利，在此我深表感谢。

 

多看帮助文档

 

所谓“师傅领进门，修行在个人”，如何修行筑基？我的建议是一定要多看帮助文档，一些新手听见让看帮助文档就很烦，但我负责任的告诉你，这是学好Abaqus永远绕不开的话题，因为究极Abaqus主要应用，无非是把你的想法通过一定的手段，转换成inp文件中的关键字与数据行，具体怎么转换全部都写在帮助文档里了。

Abaqus有哪些关键字？格式如何？什么情况下能够使用？帮助文档里写的清清楚楚、明明白白，并附有实例文件供下载，对于Abaqus学习来说，这就是一个大宝藏。

建议按下图的官方指示使用帮助文档，入门时学习一下Getting Started，这部分有Step By Step的建模教学，并教你如何运行和查看计算结果，接下来可以借助提供的案例模型，探索使用界面和编辑关键字两种手段涉及到的建模技术，有了一定基础便可尝试拓展至前后处理或求解层面的二次开发。

Abaqus帮助文档使用方式简介

Abaqus的帮助文档具有非常强大的搜索和inp抓取功能，它还是多维度的说明书，一个关键应用，会从理论、分析技术（建模、求解控制、单元、接触、约束等）、案例模型（例题、基准、验证）、关键字格式乃至二次开发接口等几个方面进行详细说明，用户可以通过超链接瞬间跳转到另一个维度，最重要的是目前它是免费的，不管你有没有License都可以浏览在线版帮助文档。由于其较强的学术性，很多高校都开放了这个门户，网上一搜就有很多在线版可用，比如abaqus-docs.mit.edu，而官方的在线帮助文档只需注册一个达索3DEXPERIENCE ID就能浏览。要知道早期的帮助文档是收费的！而且价格不菲，下面是通过网站时光机（Wayback Machine）穿越到HKS公司1997年的网页，可以看到ABAQUS 5.6版帮助文档的报价明细，美国境外购买全套是1502美元，按当时的汇率就是12451人民币，97年啊朋友们，是不是很贵？

早期的Abaqus帮助文档价格

 

兴趣的力量

 

在兴趣的加持下，人可以变得专注，一旦专注起来，很多困难会迎刃而解。我做的很多仿真实际上就是始于兴趣，再结合自己经验和知识进行的发挥。搞仿真之前，我的兴趣是物理，因为中学读了一本书，作者讲述爱因斯坦一生的同时，在书中夹带的关于宇宙时空的想象，差点使我走火入魔，当时看完后非常兴奋，立志要当物理学家，专门画了一幅爱因斯坦的肖像贴在卧室，表达崇敬，直到高二时还满脑子都是光速、时间机器，专门让我哥帮忙从北京王府井书店买了另外三本书：《自然哲学的数学原理》、《狭义与广义相对论浅说》，《微积分教程》，上课时偷偷地看。

年少时的做过梦

中二的物理学家幻想之毒，能持续很久，大学时人家抱起吉他在想如何把妹，我抱起来在疑惑吉他指板上的品格长度为什么会越来越短？然后就假装自己是物理学家推导了一下品格长度和泛音点，计算结果和我实际测量的是一样的！这个过程给我带来一种无法言喻的奇妙乐趣。

后来这种乐趣转移到了Abaqus建模上了，比如用有限元计算出吉他的振动，再转换成声音。下面这个工况是空弦琶音，和之前那篇Abaqus模拟欧拉盘的声音不同之处是，这次没有用那个Python脚本，因为经过多次确认我发现它没考虑音高，最后用我媳妇写的MATLAB程序转的，通过校音器和别的音频软件测了一下转换的声音，和吉他标准调弦音（EADGBE）是完全一致的，如果你有绝对音感，那打开下面的视频链接听一下就知道了：

Abaqus模拟出的吉他声音

吉他是全尺寸建模：考虑了音梁、弦枕、琴径内的拉力钢筋、琴弦直径等细节，并且弦的预紧力是严格按照标准调弦的拉力计算的，只是这个模型里没考虑声学单元，提取的数据是琴头的振动响应，所以音色非常单薄，没有声腔的共鸣效果，这些工作去年的一月份就完成了，一直没跟大家分享就是觉得还不完美。下一步我的想法是把声场加进去，提取声压数据做出逼真的吉他声。其实已经初步做一个声固耦合模型了，但是声音有点诡异，跟恐怖片背景音一样，有点吓人，就先不放出来了，我再找找问题吧。

我做的可以公开的模型还有很多，目前发到公众号里的不到30%，我也想多发一些，一方面不是总有时间给大家分享，另一方面我看到有少数人拿我提供的模型肆意交易，也慢慢的失去动力了，哎，我看我还是调整一下心态吧，尽量不那么小气。

一些别的模型

话说回来，我也不会因少数人忘了创办这个公众号的初心，下期我会给大家分享一下如何来实现一个工程应用：产品包装袋填充-切割一体化生产线模拟。

产品包装袋填充-切割一体化生产线

另外，我之前承诺要录制的Abaqus免费基础课视频已经上线，7月7号的时候已经在技术邻发帖，但视频播放出了点问题，目前已经可以看了~想入门Abaqus或夯实Abaqus基础的可以点击传送门直接跳转→基础课。