• 动力学分析通常分析下 列物理现象:
– 振动 – 模态分析，如由 于旋转机械引起的振动 – 冲击 -瞬态动力学分析， 如汽车碰撞，锤击 – 交变作用力 – 谐分析， 如各种曲轴以及其它回 转机械等 – 地震载荷 – 谱分析，如 地震，冲击波等 – 随机振动 -随机振动分析， 如火箭发射，太空船和 飞机等
选择分析类型和选项
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选择分析类型和选项： • 进入求解器并选择模态分析 • 模态提取选项* • 模态扩展选项* • 其它选项*
典型命令：
/SOLU ANTYPE，MODAL
选择分析类型和选项 （接上页）
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模态分析
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模态分析是用来确定结构的振动特性的一种技术： – 自然频率 – 振型 – 振型参与系数 （即在特定方向上某个振型在多大程 度上参与了振动） 模态分析是所有动力学分析的基础和前提。 模态分析的好处： • 使结构设计避免共振或以特定频率进行振动（例如扬声 器）； • 使工程师可以认识到结构对于不同类型的动力载荷是如 何响应的； • 有助于在其它动力分析中估算求解控制参数（如时间步 长）。
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飞机机翼的有限元模型
飞机机翼的前5阶固有频率
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飞机机翼的前4阶模态图
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动力学分析的意义
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静力分析也许能确保一个 结构可以承受稳定载荷的 条件，但这些还远远不够， 尤其在载荷随时间变化时 更是如此。 著名的美国塔科马海峡吊 桥（Galloping Gertie） 在 1940年11月7日，也就是在 它刚建成4个月后，受到风 速为42英里/小时的平稳载 荷时发生了倒塌。
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位移约束（接上页）： • 对称边界条件只产生对称的振 型，所以将会丢失一些振型。
完整模型
对称边界
反对称边界

观察结果
• • • • 进入通用后处理器POST1 列出各自然频率 观察振型 观察模态应力
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MXPAND，...
施加边界条件并求解
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位移约束： • 施加必需的约束来模拟实际的固定情况； • 除位移约束之外的其他载荷将被忽略； • 不允许有非零位移约束。
施加边界条件并求解（接上页）
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模态提取选项： • 方法： 建议对大多数情况使用 Block Lanczos 法 • 振型数目： 必须指定（缩减法 除外） • 频率范围： 缺省为全部，但可 以限定于某个范围内 （FREQB to FREQE）
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选择分析类型和选项 （接上页）
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模态扩展： • 对于缩减法而言，扩展意味着从缩减振型中计算出全 部振型； • 对于其它方法而言，扩展意味着将振型写入结果文件 中； • 如果想进行下面任何一项工作，必须扩展模态： – 在后处理中观察振型； – 计算单元应力； – 进行后继的频谱分析。 典型命令：
模态分析实例-----飞机机翼 的模态分析
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参数:E=30GPa，v=0.26，DENS=1580kg/m3 A(0,0), B(2,0), C(2.5,0.2), D(1.8,0.45), E(1.1,0.3)
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• 注意图例中给出了振型 序号 （SUB = ） 和频率 （FREQ = ）。
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观察结果（接上页）
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观察振型 （接上页）： • 振型可以制作动画： Utility Menu > PlotCtrls > Animate > Mode Shape...
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模态分析步骤
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模态分析中的四个主要步骤： • 建模(与静力分析一样)
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• 选择分析类型和分析选项
• 施加边界条件并求解 • 评价结果 建模： • 需要杨氏模量和密度, 必须定义密度 • 只能使用线性单元和线性材料，非线性性质将被忽略 • 有关建模要考虑的因素与静力分析一致
列出自然频率： • 在通用后处理器菜单中选择 “Results Summary”； • 注意，每一个模态都保存在单独的子步中。
观察结果 （接上页）
观察振型： • 首先采用“ First Set”、 “ Next Set” 或“By Load Step” • 然后绘制模态变形图： shape： General Postproc > Plot Results > Deformed Shape…
观察结果（接上页）
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模态应力： • 如果在选择分析选项时激活了单元应力计算选项，则可以得到模 态应力 • 应力值并没有实际意义，但如果振型是相对于单位矩阵归一的， 则可以在给定的振型中比较不同点的应力，从而发现可能存在的 应力集中。
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