ansys谐响应分析

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
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ANSYS80谐响应分析——段志东制作
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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
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•
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 比full法难
•
模态叠加法**
– – – 从前面的模态分析中得到各模态；再乘以相应系数后求模态和 是所有求解方法中是最快的 在三种方法中最难使用
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谐响应分析
…定义和目的
为什么要作谐响应分析? • •
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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）
•
谐响应分析的目的在于计算线性结构在不同频率下的响应，并获取响应 量随频率变化的图像。
• [F]矩阵和 {u}矩阵是简谐的，频率为 w :
F Fmax ei eiwt (F1 iF2 )eiwt u u max ei eiwt (u1 iu 2 )eiwt
• 谐响应分析的运动方程:
(w2 M iwC K)(u1 iu 2 ) (F1 iF2 )
– 具有阻尼 – 施加载荷是复数载荷（例如：虚部为非零的载荷）
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• •
复位移滞后一个相位角(相对于某施加的力而言). 可以用实部和虚部或振幅和相位角的形式来查看
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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）
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谐响应分析-术语和概念
谐载荷
• 随时间成正弦或余弦变化的载荷 • 同时作用的谐载荷必须是相同频率 的载荷 • 相位角ψ 允许不同相位的多个载荷 同时作用，ψ 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。
虚部
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实部
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谐响应分析-术语和概念
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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 (载荷向量 LVSCALE) 不允许 允许 能 不能 不允许 需要 需要 (not 如果选用缩减法 ) * generally recommended
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Haropt, Msup Hrout, on •共振频率是激起结构激烈响应的载荷频率，也就是结构的固有频率。 •施加谐载荷时并不需要输入载荷的频率，只需在分析过程中指定感兴趣的频 率范围。结构上可能作用的激励的频率范围就是用户感兴趣的频率范围。
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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
*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。
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谐响应分析-术语和概念
…求解方法
完整法
相对求解时间 相对的使用容易程度 允许单元载荷（例如压力）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？ 快 最容易 允许 允许 不允许 不能 能 允许 不需要 不需要
频率
频率
•频率反映载荷随时间变化的快慢 •谐响应分析输出的是响应量随频率的变化关系图 •在谐分析中，所有节点振动的频率都相同，但振动的相位可能不同 •在谐分析中，必须指定频率范围及其分割数(nsubst)。
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•Ansys谐分析中的自动频率分割法能自动大致估计并选择共振频率，有效避 免无关频率分析过细，重要频带（共振频率附近的频率）分析较少的现象。
确定一个线性结构在持续的周期性（随时间成正弦或余弦变化）荷载作用下的持 续的周期性响应（稳态响应）。 谐响应分析只能计算结构的稳态响应，不考虑发生在激励开始时的瞬态振动。 谐响应分析是一种线性分析，任何非线性环节即使定义也会被忽略。 输入：
– – 已知大小和频率的谐载荷（力、压力和强迫位移） 同一频率的多种载荷，力和位移可以是同相或不同相的。表面载荷和体载荷的相位角度 可以指定为零。
•
输出：
– – 每一个自由度上的谐位移，通常和施加的载荷不同相 其它多种导出量，例如应力和应变等
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谐响应分析
…定义和目的
谐响应分析用于设计： • •
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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
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谐响应分析
术语和概念
包含的主题： • • • 运动方程 谐载荷 频率
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•
•
复位移
求解方法
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谐响应分析-术语和概念
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运动方程
• 通用运动方程： :
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Cu Ku F M u
注意： 如果ALPX（热膨胀系数）和T均不为零，就有可能不经意地包
含了简谐热载荷。为了避免这种事情发生，请将ALPX设置为零
请参阅第一章中的建模需要考虑的问题
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谐响应分析-步骤
选择分析类型和选项
建模
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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、谐响应分析在ANSYS中的应用 D、谐响应分析的实例练习
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谐响应分析
定义和目的
什么是谐响应分析？ • • • •
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