ansys瞬态缩减法分析简支梁实例

瞬态缩减法分析简支梁－质量系统实例
在这个实例中要用缩减法进行瞬态动力学分析以确定对有有限上升时间的恒定力的动力学响应。

问题的实际结构是一根钢梁支撑着集中质量并承受一个动态
载荷。

钢梁长为，支撑着一个集中质量。

这根梁承受着一个上升时间为，
最大值为的动载荷。

梁的重量可以忽略，确定产生最大位移响应时的时
间及响应。

同时要确定梁中的最大弯曲应力。

求解过程中用不到梁的特性，其截面积可随意输入一个单位值。

取加载结束时间为0.1秒以使质量体达到最大弯曲。

在质量体的侧向设定一个主自由度。

第一个载荷步用于静力学求解。

可以在此模型中可以使用对称性。

选定在最大响应时间（0.092秒）处做扩展处理计算。

已知下列数据：
材料特性：
=30×103=0.0259067
几何数据：
载荷：
图9钢梁支撑集中质量的几何模型
§1GUI方式分析过程
第 1步：指定分析标题
1.选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title。

2.输入文字“瞬态response to a constant force with a finite rise time.”
单击OK。

第 2步：指定单元类型
1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Element
Type>Add/Edit/Delete。

Element Type对话框将出现。

2.单击Add。

Library of Element Types对话框出现。

3.在左边的滚动框中，单击“Structural Beam”。

4.在右边的滚动框中，单击“2D elastic 3”，然后单击Apply。

5.在左边的滚动框中，单击“Structural Mass”。

6.在右边的滚动框中，单击“3D mass21”，然后单击OK。

7.在Element Types对话框中，在“Type2”上单击仅一次，然后单击Options。

8.在Rotary inertia options下拉列表中，滚动到“2-D w/o rot iner”并选中它。

9.单击OK并在Element Type对话框中单击Close。

第 3步：定义实常数
1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Real Constants。

Real Constants对话框将出现。

2.单击Add。

Element Type for Real Constant对话框出现。

3.单击OK。

Real Constants for BEAM3对话框出现。

4.在Area处输入1，在IZZ输入800.6，在Height输入18。

5.单击OK。

6.在Real Constants对话框中单击Add。

7.单击Type 2 MASS21并单击OK。

Real Constants for MASS21对话框出现。

8.在mass处输入.0259067然后单击OK。

9.单击Close。

第 4步：指定材料性质
1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Material
Props>-Constant-Isotropic。

Isotropic Material Properties对话框将出现。

2.单击OK。

第二个对话框出现。

3.在EX处输入30e3然后单击OK。

第 5步：定义节点
1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Create>Nodes>In Active CS。

Create Nodes in Active Coordinate System对话框出现。

2.在node number处输入1然后单击Apply在0,0,0处定义节点1。

3.在node number处输入3。

4.在X,Y,Z坐标处输入240,0,0然后单击OK。

5.选取菜单途径Main menu>Preprocessor>-Modeling-Create>Nodes>Fill between Nds。

Fill between Nds对话框出现。

6.在节点1和3上都单击一次，然后单击OK。

Create Nodes Between 2 Nodes对话框出现。

7.单击OK接受缺省的设置。

第 6步：定义单元
1.选取菜单途径Main
Menu>Preprocessor>-Modeling-Create>Elements>-Auto Numbered-Thru Nodes。

Element from Nodes拾取菜单出现。

2.在节点1和2上都单击一次，然后单击Apply。

3.在节点2和3上都单击一次，然后单击OK。

4.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Create>Elements> Elem Aitributes。

Element Attributes对话框出现。

5.在Element type number处输入2。

6.在Real constant set no处输入2，然后单击OK。

7.选取菜单途径Main
Menu>Preprocessor>-Modeling-Create>Elements>-Auto Numbered-Thru Nodes。

Elements from Nodes拾取菜单出现。

8.在节点2上单击一次然后单击OK。

第 7步：指定分析类型及分析选项
1.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Aualysis Type-New Analysis。

2.单击“瞬态”以选中它，然后单击OK。

3.选取菜单途径Main Menu>Solution>Analysis Options。

瞬态Analysis对话框出现。

4.单击“Reduced”然后单击OK。

Reduced瞬态Analysis对话框出现。

5.在Damping effects的滚动框中滚动到“Ignore”且选中它。

6.单击OK。

第 8步：定义主自由度
1.选取菜单途径Main Menu>Solution>Master DOFs>-User
Selected-Define。

Define Master DOFs拾取菜单将会出现。

2.单击节点2然后单击OK。

Define Master DOFs对话框出现。

3.下拉菜单1st degree of freedom中，滚动到“UY”并选中它。

4.单击OK。

第 9步：设置载荷步选项
1.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Load Step
Opts-Time/Frequenc > Time & Time Step。

2.在Time step size处输入.004。

第 10步：施加第一个载荷步
1.选取菜单途径Main
Menu>Solution>-Loads-Apply>-Structural-Displacement>On Nodes。

Apply U,ROT on Nodes拾取菜单出现。

2.单击节点1，然后单击Apply。

Apply U,ROT on Nodes对话框出现。

3.单击“UY”以选中它，然后单击Apply。

4.单击节点3，然后单击OK。

Apply U,ROT on Nodes对话框出现。

5.单击“UX”以选中它。

“UY”应当保持为选中状态。

单击OK。

6.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Structural-Force/ Moment>On Nodes。

Apply F/M on Nodes拾取菜单出现。

7.单击节点2然后单击OK。

Apply F/M on Nodes对话框出现。

8.在下拉菜单Direction of force/mom中，滚动到“FY”并选中它。

使initial static solution栏为空（零）。

9.单击OK，然后单击ANSYS Toolbar上的SAVE_DB。

第 11步：输出设置
1.选取菜单途径Main menu>Solution>-Load Step Opts-Output
Ctrls> DB/Results File。

Controls for Database and Results
file Writing对话框出现。

2.单击“Every substep”以选中它，然后单击OK。

第 12步：求解第一载荷步
1.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Solve-Current LS。

2.检查状态窗口中的信息，然后单击Close。

3.单击Solve Current Load Step对话框上的OK开始求解。

4.当求解完成时单击close。

第 13步：施加下一个载荷步
1.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Load Step
Opts-Time/Frequent> Time & time Step。

Time & Time Step Options对话框出现。

2.在Time at the end of Load Step处输入.075，然后单击OK。

3.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Structural-Force/ Moment>On Nodes。

Apply F/M on Nodes拾取菜单出现。

4.单击节点2然后单击OK。

Apply F/M on Nodes对话框出现。

5.在Force/Moment value处输入20，然后单击OK。

第 14步：求解当前载荷步
1.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Solve-Current LS。

2.检查状态窗口中的信息，然后单击close。

3.单击Solve Current Load Step对话框上的OK开始求解。

4.当求解完成时单击Close。

第 15步：设置下一个时间步并求解
1.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Load Step
Opts-Time/Frequenc> Time & time step。

Time & Time step Options 对话框出现。

2.在Time at the end of Load step处输入1，然后单击OK。

3.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Solve-Current LS。

4.检查状态窗口中的信息，然后单击close。

5.单击Solve Current Load Step对话框上的OK开始求解。

6.当求解完成时单击close。

7.选取菜单途径Main Menu>Finish。

第 16步：执行扩展处理并求解
1.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Analysis Type-Expansion Pass。

将Expansion pass设为ON，然后单击OK。

2.选取菜单途径Main menu>Solution>-Load Step Opts-Expansion Pass>-Single Expand>By Time/Freq。

Expand Single Solution by
Time/Frequency对话框出现。

3.在Time-point/Frequenty处输入0.092然后单击OK。

4.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Solve-Current LS。

5.检查状态窗口中的信息，然后单击close。

6.单击Solve Current Load Step对话框上的OK开始求解。

7.求解结束时单击close。

第 17步：在POST26中观察结果
1.选取菜单途径Main Menu>TimeHist Postpro>Settings>File。

File Setting对话框出现。

2.在滚动框Files中，滚动到且选中“file.rdsp”然后单击OK。

3.选取菜单途径Main Menu>TimeHist Postpro>Define Variables。

Defined Time-History Variables对话框出现。

4.单击Add。

Add Time-History Variable对话框出现。

5.单击OK接受缺省选项Nodal DOF Results。

Define Nodal Data对话框出现。

6.接受reference number of variable处的缺省值2。

7.在nodal number处输入2。

8.在user-specified Label处输入NSOL。

9.在右边的滚动框中，单击“Translation UY”并选中它。

10.单击OK，然后在Defined Time-History Variable对话框中单击close。

11.选取菜单途径Main Menu>TimeHist Postproc>Graph Variables。

12.在1st Variable to graph处输入2，然后单击OK。

在ANSYS图形窗口中将出现绘制出的曲线图。

13.选取菜单途径Main Menu>TimeHist Postpro>List Variables。

14.在1st variable to list处输入2并单击OK。

15.检查状态窗口中的信息然后单击close。

第 18步：用POST1观察结果
1.选取菜单途径Main Menu>General Postproc>-Read Results-First Set。

2.选取菜单途径Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shope。

Plot Deformed Shape对话框出现。

3.单击“Def+ undeformed”然后单击OK。

第 19步：退出ANSYS
1.在ANSYS Toolbar中选择QUIT。

2.选择所需保存选项，然后单击OK。

§2批处理方式命令流
可以用下面给出的ANSYS命令流代替GUI选择来进行对一个支架的瞬态动力学分析。

以感叹号（!）开头的行是注释行。

/PREP7
/TITLE,瞬态Response to a Constant Force with a Finite Rise Time
ET,1,BEAM3! Two-dimensional beam
ET,2,MASS21,,,4! Two-dimensional mass
R,1,1,800.6,18! Beam area = 1, I = 800.6, h = 18
R,2,.0259067! Mass
MP,EX,1,30e3
N,1
N,3,240
FILL
E,1,2! Beam elements
EGEN,2,1,1
TYPE,2
REAL,2
E,2! Type 2 element with real constant 2
M,2,UY! Master DOF in Y direction at middle of beam FINISH
/SOLU
ANTYPE,TRANS!瞬态动力分析
TRNOPT,REDUC,,NODAMP! Reduced瞬态analysis, ignore damping DELTIM,.004! Integration time step size
D,1,UY
D,3,UX,,,,,UY
OUTPR,BASIC,1
OUTRES,ALL,1
F,2,FY,0! Force = 0 at Time = 0
SOLVE
TIME,.075! Time at end of load step
F,2,FY,20! Force is ramped to 20
SOLVE
TIME,.1! Constant force until time = 0.1
SOLVE
FINISH
/SOLU
! The following is the expansion pass using BEAM3 and MASS21 elements
EXPASS,ON! Expansion pass on
EXPSOL,,,0.092! Time of maximum response
SOLVE
FINISH
/POST26
NUMVAR,0
FILE,file,rdsp
NSOL,2,2,U,Y,NSOL! Define the variables
PLVAR,2! Graph the variables
PRVAR,2! List the variables
FINISH
/POST1
SET,FIRST! Read in results
PLDISP,1! Display deformed and undeformed shape
FINISH。