…选择分析类型和选项
分析选项 • • • 求解方法 - 完整法、缩减法和模态叠加法。缺省为完整法 自由度输出格式 - 主要用于批处理方式中 集中质量矩阵
– 推荐用于如果结构的一个方向的尺寸远小于另两个方向的尺寸的情况中。 例如：细长梁与薄壳
Training Manual
DYNAMICS 5.7
…进入第二个对话框
缩减法
较快 较容易 不允许 允许 不允许 能 能 不允许 不需要 需要
模态叠加法
最快 难 允许 (一个载荷向量) 不允许 允许 能 不能 不允许
* generally not recommended
需要
需要 (如果选用缩减法 ) Inventory #001447
January 30, 2001 3-11
谐响应分析
谐响应分析
A.谐响应分析的定义和目的 B.关于谐响应分析的基本术语和概念 C.在ANSYS中如何进行谐响应分析 D.谐响应分析的实例练习
Training Manual
January 30, 2001 Inventory #001447 3-2
DYNAMICS 5.7
谐响应分析
A.定义和目的
January 30, 2001 Inventory #001447 3-10
谐响应分析-术语和概念
求解方法
Training Manual
DYNAMICS 5.7
完整法
相对求解时间 相对的使用容易程度 允许元素载荷（例如压强）吗？ 允许非零位移载荷吗？ 允许模态阻尼吗？ 能处理预应力吗？ 能进行“Restart“吗？ 允许非对称矩阵吗？ 需要为了求解而选择模态吗？ 需要选择主自由度吗？ 慢 最容易 允许 允许 不允许 不能 能 允许 不需要 不需要
January 30, 2001 Inventory #001447 3-27
DYNAMICS 5.7
谐响应分析-步骤
…观看结果 - POST26
• 定义变量 • 画变量关系图
Training Manual
DYNAMICS 5.7
A Graphed Response in the Frequency Domain
谐响应分析-步骤
观看结果
健摸 选择分析类型和选项 施加简谐载荷并求解
Training Manual
DYNAMICS 5.7
观看结果 • 分三步
Use POST26, the timehistory postprocessor
– 绘制结构上的特殊点处的位移-频率曲线 – 确定各临界频率和相应的相角 – 观看整个结构在各临界频率和相角时的位移和应 力
January 30, 2001 Inventory #001447 3-22
谐响应分析-步骤
…施加简谐载荷并求解
阶梯载荷对线性变化载荷：
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DYNAMICS 5.7
• 采用若干子步，可以逐渐地施加载荷（线性变化载荷），或者在第一个 子步立刻施加载荷（阶梯载荷） • 简谐载荷通常是阶梯加载，因为载荷值代表的是最大振幅
谐响应分析-步骤
选择分析类型和选项
建模
Training Manual
DYNAMICS 5.7
选择分析类型和选项 • 输入求解器，选择谐响应分析
• 主要分析选项是求解方法-在后面讨 论
• 规定阻尼-在后面讨论
January 30, 2001 Inventory #001447 3-14
谐 #001447 3-21
DYNAMICS 5.7
谐响应分析-步骤
…施加简谐载荷并求解
简谐载荷的频率： • • 通过频率范围和在频率范围内的子步数量来规定每秒的循环次数（赫兹）
Training Manual
DYNAMICS 5.7
例如，在0-50频率范围内有10个子步时将给出在5，10，15...45和50Hz等频率上 的解；而同一频率范围只有一个子步时，则只给出50Hz频率上的解
Imaginary
Training Manual
DYNAMICS 5.7

Real
January 30, 2001 Inventory #001447 3-8
谐响应分析-术语和概念
复位移
• 在下列情况下计算出的位移将是复数
– 具有阻尼 – 施加载荷是复数载荷（例如：虚部为非零的载荷）
Training Manual
DYNAMICS 5.7
• 复位移滞后一个相位角（相对于某一个基准而言） • 可以用实部和虚部或振幅和相角的形式来查看
January 30, 2001 Inventory #001447 3-9
谐响应分析-术语和概念
求解方法
求解简谐运动方程的三种方法： • 完整法
– 为缺省方法，是最容易的方法 – 使用完整的结构矩阵，且允许非对称矩阵（例如：声学矩阵）
谐响应分析-术语和概念
运动方程
• 通用运动方程:
Training Manual
DYNAMICS 5.7
Cu Ku F M u
• [F]矩阵和 {u}矩阵是简谐的，频率为 w :
F Fmax ei eit (F1 iF2 )eit u u max ei eit (u1 iu 2 )eit
谐响应分析-步骤
…施加简谐载荷并求解
规定简谐载荷时要包括:
Training Manual
DYNAMICS 5.7
• 振幅和相角
• 频率
Imaginary
• 阶梯载荷对线性变化载荷的说明 振幅和相角 • 载荷值（大小）代表振幅 Fmax
F2max
y
Real
F1max
• 相角 f 是在两个或两个以上简谐载荷间的相 位差.单一载荷不需要相角 f . 非零 Y 仅对 力和位移简谐载荷有效
January 30, 2001 Inventory #001447 3-23
谐响应分析-步骤
…施加简谐载荷并求解
• 在施加简谐载荷后，下一步就是 开始求解
Training Manual
DYNAMICS 5.7
•
通常采用一个载荷步，但是可以 采用若干子步，且每个子步具有 不同的频率范围
January 30, 2001 Inventory #001447 3-24
Training Manual
January 30, 2001 Inventory #001447 3-26
DYNAMICS 5.7
谐响应分析-步骤
…观看结果 - POST26
• 定义变量（接上页）
– 挑选可能发生最大变形的节点，然后选择自由度的方向 – 定义变量的列表被更新
Training Manual
January 30, 2001 Inventory #001447 3-3
谐响应分析
…定义和目的
谐响应分析用于设计：
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DYNAMICS 5.7
• 旋转设备（如压缩机、发动机、泵、涡轮机械等）的支座、固定装置和 部件 • 受涡流（流体的漩涡运动）影响的结构，例如涡轮叶片、飞机机翼、桥 和塔等
Training Manual
DYNAMICS 5.7
施加简谐载荷并求解 • 所有施加的载荷以规定的频率（或频率范围）简谐地变化 • “载荷”包括：
– 位移约束-零或非零的 – 作用力 – 压强
• 注意： 虑！
如果要施加重力和热载荷，它们也被当作简谐变化的载荷来考
January 30, 2001 Inventory #001447 3-18
谐响应分析
C.步骤
四个主要步骤： • 建模 • 选择分析类型和选项 • 施加简谐载荷并求解
Training Manual
DYNAMICS 5.7
• 观看结果
January 30, 2001 Inventory #001447 3-12
谐响应分析-步骤
建模
模型 • 只能用于线性单元和材料，忽略各种非线性 • 记住要输入密度
Training Manual
DYNAMICS 5.7
•
缩减法*
– 使用缩减矩阵，比完整法更快 – 需要选择主自由度，据主自由度得到近似的 [M]矩阵和[C]矩阵
•
模态叠加法**
– 从前面的模态分析中得到各模态；再求乘以系数的各模态之和 – 所有求解方法中最快的
*未包括在本手册中；请参看ANSYS结构分析指南。 **将在第六章中讨论。
Use POST1, the general postprocessor
January 30, 2001 Inventory #001447 3-25
谐响应分析-步骤
观看结果 - POST26
位移-频率图 • 首先定义 POST26 变量
– 节点和单元数据表 – 用大于等于二的数据识别 – 变量1包含各频率，并是预先定义了的
January 30, 2001 Inventory #001447 3-4
谐响应分析
…定义和目的
为什么要作谐响应分析？
Training Manual
DYNAMICS 5.7
• 确保一个给定的结构能经受住不同频率的各种正弦载荷（例如：以不同 速度运行的发动机） • 探测共振响应，并在必要时避免其发生（例如：借助于阻尼器来避免共 振）
• 谐响应分析的运动方程:
(2 M iC K)(u1 iu 2 ) (F1 iF2 )
January 30, 2001 Inventory #001447 3-7
谐响应分析-术语和概念
谐载荷的本性
• 在已知频率下正弦变化 • 相角y允许不同相的多个载荷同时 作用， y缺省值为零 • 施加的全部载荷都假设是简谐的， 包括温度和重力