ANSYS中的模态分析与谐响应分析

ANSYS中的模态分析与谐响应分析
模态分析是分析结构的动力特性，与结构受什么样的荷载没有关系，只要给定了质量、弹性模量、泊松比等材料参数，并施加了边界约束就可以得到此状态下的各阶自振频率和振型（也称为模态）。

谐响应分析是分析结构在不同频率的简谐荷载作用下的动力响应，是与结构所受荷载相关的，只是结构所受荷载的都是简谐荷载，而且荷载频率的变化范围在谐响应分析时要给出来。

比如，在ANSYS谐响应分析中要给出这样的语句
FK,3,FX,7071,7071 ！指定点荷载的实部和虚部（或者幅值和相位角）
HARFRQ,0,2.5, ！指定荷载频率的变化范围，也就是说只分析结构所受频率从0到2.5HZ之间的荷载
NSUBST,100, ！指定频率从0到2.5之间分100步进行计算
这样，结构所受的这个点荷载的表达式实际上是
F=(7071+i*7071)*exp(i*omiga*t) !式中omiga从0到2.5*2*3.1415926变化
分析得到结果是各点物理量随频率变化的，但物理量的值一般为复数，包括实部的虚部，这可以从后处理LIST结点值看出来。

个人认为进行谐响应分析并不一定要先进行模态分析（也叫振型分析、振型分解等），而直接进行谐响应分析后查看结构的物理量随频率变化曲线时也会看到在结构的自振频率处响应会放大（共振）。

如果已经进行过模态分析的话，会发现谐响应分析时的共振频率和模态分析提到的自振频率是一致的。

但有些时候模态分析中得到的有些频率在谐响应分析的频响曲线里可能很不明显。

因此，只能说在谐响应分析前进行一下模态分析可以对结构的自振特性有个了解，以便验证谐响应分析结果是否合理。

另外，谐响应分析应该是频域分析方法的一个部分。

对于相地震那样的时间过程线，直接进行时域分析（ANSYS里用暂态分析）可得到结构随时间的响应。

而如果进行频域分析，就应该通过傅立叶变换把时域地震曲线变为由多个简谐荷载的叠加，然后再以此简谐荷载做为谐响应分析时的荷载进行谐响应分析，最后再对谐响应分析得到的结果进行傅立叶逆变换得到时域的结果。

不知道这种理解是否正确，我也没有用ANSYS这样做过。

如果正确的话，时域分析和频域分析的结果应该是一致的。

一个谐响应分析的例子
/BATCH
KEYW,PR_SET,1
KEYW,PR_STRUC,1
KEYW,PR_THERM,0
KEYW,PR_FLUID,0
KEYW,PR_ELMAG,0
KEYW,MAGNOD,0
KEYW,MAGEDG,0
KEYW,MAGHFE,0
KEYW,MAGELC,0
KEYW,PR_MULTI,0
KEYW,PR_CFD,0
/GO
!*
/prep7
!* define material proterties
mp,dens,1,2490 !mat 1 for dam
mp,ex,1,20e9
mp,prxy,1,.167
mp,dens,2,2660 !mat 2 for foundation mp,ex,2,10e9
mp,prxy,2,.28
!* define element type
et,1,PLANE42
!* define geometry
k, 1, 0.000000, 0.000000,0.000000
k, 2, 85.00000, 0.000000,0.000000
k, 3, 0.000000, 90.00000,0.000000
k, 4, 15.00000, 90.00000,0.000000
k, 5, 0.000000, 100.0000,0.000000
k, 6, 15.00000, 100.0000,0.000000
k, 7,-600.0000, 0.000000,0.000000
k, 8,-600.0000,-500.0000,0.000000
k, 9, 0.000000,-500.0000,0.000000
k,10, 85.00000,-500.0000,0.000000
k,11, 685.0000,-500.0000,0.000000
k,12, 685.0000, 0.000000,0.000000
a, 1, 2, 4, 3
a, 3, 4, 6, 5
a, 8, 9, 1, 7
a, 9,10, 2, 1
a,10,11,12, 2
asel,s,loc,y,0.,100.
aatt,1,,1
cm,adam,area
asel,s,loc,y,-500.,0
aatt,2,,1
cm,afound,area
allsel,all
!* mesh geometry
ESIZE,0,10
lsel,s,loc,y,91.,99.
lesize,all,,,4
mshape,0,2D
mshkey,1
allsel,all
amesh,all
finish
/solu
antype,3
HROPT,FULL
HROUT,ON
EQSLV,FRONT,0,
PSTRES,0
! define constrains condition lsel,s,loc,x,-601.,-599. lsel,a,loc,x,684,686
lsel,a,loc,y,-501,-499
cm,uxy,line
DL,all, ,all,0
allsel,all
! define harmonic force
FK,3,FX,7071,7071
HARFRQ,0,2.5,
NSUBST,100,
KBC,0
save
solve。