S14-8
从大结构的瞬态分析中创建频谱
● 响应谱分析分两个步骤
Step 1：创建频谱，即用瞬态分析创建频谱 Step 2：应用频谱，即用第一步创建的频谱来评估结构响应
● 通过确定大结构和与其连接的结构的响应来创建频谱，如发动机和 泵
● 频谱创建后，应用于一系列单自由度振荡器系统，作用在小结构和 大结构的连接位置。每个单自由度振荡器的峰值响应由它的瞬态响 应ui(t)计算得到。振荡器的基础运动uB(t)来源于大结构(如建筑物， 地球)的载荷或基础激励。
1 Hz Model
2 Hz Model
4 Hz Model
.5 Hz Model 10 Hz Model
20 Hz Model
40 Hz Model
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S14-7
S14-11
从大结构的瞬态分析中创建频谱(续)
● 工况控制段
● OUTPUT(XYPLOT) ● XYPLOT DISP SPECTRAL (计算位移谱) ● XYPUNCH DISP SPECTRAL (生成包含谱数据的文件)
● 例如
● XYPUNCH ACCELERATION SPECTRAL 1/1 (T1RM) 该命令使用节点1在X(T1)方向的运动，在DTI,SPSEL卡的记录号1处， 创建一个包含绝对(RM)加速度谱数据的.pch文件。 如果是T1IP则代表X 方向的相对(IP)响应谱。
响应谱方法(续)
● 响应谱用于提供结构每阶模态的最大响应。 ● 结构的响应通过最大模态响应的组合得到。组合方法有
许多种。因而，响应谱分析求得的是近似值。
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S14-4
.. max
ua.
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S14-6
4Hz脉冲的单自由度响应
Zeta=.05, 4Hz单循环激励，不同单自由度系统的瞬态响应
(注意: Y轴应实际大小而变化；黑线为强迫加速度激励曲线)
● SOL 109直接瞬态分析 ● SOL 112模态瞬态分析
● 更多信息参见MSC Nastran Advanced Dynamics User’s Guide.
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0%
2
3%
3
5%
最大响应和相对响应
● 从ui(t)计算每个振荡器的最大位移响应uimax 。同样的，计 算每个振荡器和其基础(振动结构上的一个点)之间的最大 相对位移urimax.
● 最大相对速度和绝对加速度，与最大相对位移之间有如下 近似关系。
●
设计谱通常用这些变量表示umrax,
.max
ur ,
● 例子：由地震引起的电厂的运动。在机械设备(如机器、管道系统)的安 装位置计算频谱，然后用这些频谱来进行响应谱分析以帮助设备设计。
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S14-9
从大结构的瞬态分析中创建频谱(续)
S14-10
从大结构的瞬态分析中创建频谱(续)
● 确定结构(可以包括小结构)的瞬态响应
● 结构激励可以是力，也可以是强迫运动 ● 求解序列SOL 109, SOL 112
● 执行控制段
● SOL 109 ● 例如：
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第14章 冲击响应谱分析
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S14-1
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● 这里存在一个暗含的假设，即振荡器系统的质量相对于大结构(基 础结构)质量而言非常小，所以两者之间没有动力学耦合现象。 (因而小结构应用频谱来计算响应的过程可以从总体结构的瞬态分 析中解耦出来单独进行计算)。
● 使用模型中选定自由度的瞬态响应作为输入时间历程,生成频谱曲 线。
● 任何一个瞬态求解序列都可以生成频谱
S14-2
响应谱方法
● 响应谱描述的是单自由度系统的峰值响应的近似方法， 是基础激励和固有频率的函数。
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uB(t)
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u3(t) u3max
t =>

响应谱方法(续)
● 对于不同的阻尼值，重复响应谱分析产生一簇曲线。 因而提供模态响应的最大值是必须的。
*振荡器阻尼；临界阻尼
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S14-5
Curve 1
Damping (*)
4Hz脉冲的单自由度响应(续)
0.35
1.15
2.70
1.57
1.05
1.05
Zeta= 0% Zeta= 2% Zeta= 5%
Acceleration (in/sec**2)
2.00
4.00
20.0
40.0
Frequency (Hz)
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● 例子
DISPLACEMENT(plot,SORT2,REAL)=ALL VELOCITY(plot,SORT2,REAL)=ALL OUTPUT (XYPLOT) XYPLOT ACCE SPECTRAL 1/57 (T3RM) XYPUNCH ACCE SPECTRAL 1/57 (T3RM)