ansys瞬态分析解析

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ANSYS80瞬态分析——段志东制作
瞬态分析- 术语和概念
…积分时间步长
• 积分时间步长（ITS） 应小到足够获取下列数据： – 响应频率 – 接触频率（如果存在的话） – 波传播效应（如果存在的话）
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ANSYS80瞬态分析——段志东制作
– 非线性响应 (塑性、蠕变和接触状态)
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响应周期
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瞬态分析 - 术语和概念
…积分时间步长 • 响应频率 (接上页)
培训手册
ANSYS80瞬态分析——段志东制作
– 求解时，完全法给出响应频率和在每个周期的点数 – 目的是保持每个周期20个点 – ANSYS自动增加或减少ITS来保证每个周期默认有 20个点。 – 需要加速度结果时ITS要更小些
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瞬态分析- 术语和概念
…求解方法
培训手册
• 求解时即可用缩减结构矩阵，也可用完整结构矩阵。 • 缩减法 – 用于快速求解 – 不允许非线性 (除间隙之外) – 根据主自由度写出[K]、[C]和[M]等矩阵，主自由度是所有自 由度的一个子集 – 缩减的 [K] 是精确的，但缩减的 [C] 和 [M] 是近似的。此外 ，还有其它的一些缺陷，但不在此讲座讨论 • 完全法 – 不进行缩减。 采用完整的[K]、 [C] 和 [M]矩阵 – 允许非线性特性 – 在本手册中的全部讨论都是基于此种方法
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瞬态分析- 术语和概念
…积分时间步长
接触频率
• 当两个物体发生接触，间隙或 接触表面通常用刚度（间隙刚 度）来描述 • ITS应足够小到获取间隙“弹 簧”频率 • 建议每个循环三十个点，这才 足以获取在两物体间的动量传 递，比此更大的ITS 会造成能 量损失，并且冲击可能不是完 全弹性的 • 求解过程中，将给出响应频率 和接触频率
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ITS
• 这是瞬态分析的最一般形式，载荷可为时间的任意函 数 • 在瞬态动力分析中，不同的分析方法允许包括各种类 型的非线性特性（大变形、接触、塑性等）
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瞬态分析- 术语和概念
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ求解方法
求解运动方程
培训手册
ANSYS80瞬态分析——段志东制作
直接积分法
模态叠加法
隐式积分
显式积分
完全法
缩减法
完全法
缩减法
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瞬态分析 – 术语和概念
…求解方法
运动方程的两种求解法： • 模态叠加法（稍候做专题讨论） • 直接积分法
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– 运动方程直接对时间分步积分，并在每个时间点( time = 0, Dt , 2Dt, 3Dt,….)求解一组同时发生的静 态平衡方程 (F=ma) • 提供了不同的积分方法：比如Central difference, Average acceleration, Houbolt, WilsonQ, Newmark 等
瞬态分析 - 术语和概念
…积分时间步长
响应频率
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• 不同类型载荷会在结构中激发不 同的自然频率
• 响应频率是载荷引起全部频率的 加权频率 • ITS应足够小到获取所关心的最高 响应频率 • 每个循环中有20个时间点应是足 够的，即： Dt = 1/20f 式中 f 是所关心的响应频率
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ANSYS80瞬态分析——段志东制作
瞬态分析- 术语和概念
积分时间步长
培训手册
• 积分时间步长（亦称为ITS 或 Dt ）是时间积分法中的 一个重要概念 – ITS 是从一个时间点到另一个时间点的时间增量 Dt – 积分时间步长决定求解的精确度，因而其数值应仔 细选取 – 瞬态分析中，对于缩减法和模态叠加法， ITS 是一 个常数 – 瞬态分析中，对于完全法, 在使用者定义的范围（ 以后讨论）内，ANSYS能够自动调节时间步长
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瞬态分析
B.术语和概念
包括的主题如下： • 运动方程
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• 求解方法
• 积分时间步长
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瞬态分析 – 术语和概念
运动方程
• 瞬态动力分析的运动方程和通用运动方程相同。
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C u K u F t M u
•
不同的a和d值将导致积分方法的变化（显式 /隐式/平均加速度 )，ansys 可以使用替代参数γ(gamma),只要将γ设置为大于0的数，则方程就是无 条件稳定的。通常设置γ为0.005。
• •
Newmark 是一种隐式方法。 ANSYS/LS-DYNA 使用显式方法（向前差分时间积分）。见第一章关于 隐式和显式的讨论。
– 作为时间函数的载荷（稍候详细说明）
• 输出数据
– 随时间变化的位移和其它的导出量，如：应力和应变
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瞬态分析
…定义和目的
瞬态动力分析用在以下的设计中：
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• 承受各种冲击载荷的结构，如:汽车中的门和缓冲器、 建筑框架以及悬挂系统等 • 承受各种随时间变化载荷的结构，如：桥梁、地面移 动装置以及其它机器部件 • 承受撞击和颠簸的家庭和办公设备，如：便携式电话 、笔记本电脑和真空吸尘器等
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瞬态分析- 术语和概念
…求解方法
• ANSYS 用 Newmark积分方法：
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M u C u K u F t t Dt t Dt t Dt Dt [(1 / 2 a )u au u u u ]Dt 2 t Dt t t t t Dt [(1 d )u du u u ]Dt t Dt t t t Dt
瞬态动力分析
段志东制作
瞬态动力分析
A.瞬态动力分析的定义和目的 B.瞬态分析的基本术语和概念 C.在ANSYS中如何进行瞬态分析 D.瞬态分析实例
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瞬态分析
定义和目的
什么是瞬态动力分析?
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• 分析结构在任意随时间变化载荷作用下的响应的技术 • 输入数据