基于ANSYS的香蕉筛谐响应分析_柴保明

合集下载

基于ANSYS层状磁电耦合器件谐响应分析

真，并制作了相应器件验证。实验结果表明，谐振频率的仿真结果与实际测试数据误差在６以内，Ｌ — Ｔ与ｕｎｉｍｏｒ — ｐｈ最大磁电耦合系数比值的仿真结果与理论计算和测试结果误差为分别为５．５和１１．２７。关键词：ＡＮＳＹＳ；磁电耦合；Ｌ — Ｔ；ｕｎｉｍｏｒｐｈ
２０１７年６月

广西师范学院学报（自然科学版）
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕａｎｇｘｉＴｅａｃｈｅｒｓＥｄｕｃａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｓｉｒｔｙ：ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ
此，笔者在已有的模拟仿真的基础上，利用有限元软件ＡＮＳＹＳ１２．０，系统地对两种体系进行了谐响应
分析，并制作了相应的样品进行比对。实验结果表明，模拟结果与测试数据符合得很好，这为设计新型
收稿日期：２０１７ — ０３ — １６
＊
基金项目：国家自然科学基金项目（批准号：２１４６５０Ｏ４）
磁电复合的磁电系数提供了非常便利的手段。随着计算机技术的进步，使得利用有限元技术来计算磁电复合材料的磁电系数变成了可能。有学者利用计算机对２－２型磁电材料进行仿真建模，预测其磁电

Ansys 动力学谐响应分析

M3-5
谐响应分析
第二节：术语和概念
包含的主题： • 运动方程 • 谐波载荷的本性 • 复位移 • 求解方法
M3-6
谐响应分析-术语和概念
运动方程
• 通用运动方程：
C u K u F M u
[F]矩阵和 {u}矩阵是简谐的，频率为 w:
•
F Fmaxe e u umaxei eiw t
观看结果 - POST1
观看整个结构的结果 • 进入POST1，且列出结果综述表，确定临界频率的载荷步和子步序号；
典型命令: /POST1 SET,LIST
M3-33
谐响应分析-步骤
观看结果 - POST1（接上页）
• 使用 HRCPLX 命令读入在期望频率和相角时的结果： – HRCPLX, LOADSTEP, SUBSTEP, PHASE, ... – 例如： HRCPLX,2,4,85.7 绘制变形图，应力等值线图和其它期望的结果。典型命令:
M3-36
M3-24
谐响应分析-步骤
施加谐波载荷并求解（接上页）
阶梯载荷对线性变化载荷： • 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）； • 谐波载荷通常是阶梯加载，因为载荷值代表的是最大振幅。
M3-25
谐响应分析-步骤
施加谐波载荷并求解（接上页）
• • 在施加谐波载荷后，下一步就是开始求解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
HRCPLX,…
PLDISP,2 PLNSOL,… FINISH
•
M3-34
谐响应分析步骤
建立模型选择分析类型和选项施加谐波载荷和求解观看结果

]ansys谐响应分析7-实例

]ansys谐响应分析7-实例问题描述本实例是对如下图所示的有预应力的吉他弦进行谐响应分析。

形状均匀的吉他弦直径为d ，长为l 。

在施加上拉伸力F1后紧绷在两个刚性支点间，用于调出C 音阶的E 音符。

在弦的四分之一长度处以力F2弹击此弦，要求计算弦的一阶固有频率f1，并验证仅当弹击力的频率为弦的奇数阶固有频率时才会产生谐响应。

几何尺寸：l ＝710mm c ＝165mm d ＝0.254mm材料特性：杨氏模量EX ＝1.9E5 Mpa ，泊松比PRXY ＝0.3，密度DENS ＝7.92E-9Tn/mm 3。

载荷为：F1＝84N F2＝1N取弹击力的频率范围为从0到2000Hz ，并求解频率间隔为2000/8＝250Hz 的所有解，以便观察在弦的前几阶固有频率处的响应，并用POST26时间－历程后处理器绘制出位移响应与频率的关系曲线。

一．选取菜单路径Utility Menu | File | Change Jobname ，将弹出Change Jobname (修改文件名)对话框，如图13.2所示。

在Enter new jobname (输入新文件名)文本框中输入文字“CH13”，然后单击对话框中的ok 按钮，完成对本实例数据库文件名的修改。

选取菜单路径Main Menu | Preference ，将弹出Preference of GUI Filtering (菜单过滤参数选择)对话框，单击Structural(结构)选项使之被选中，以将菜单设置为与结构分析相关的选项。

单击按钮，完成分析范畴的指定。

二.定义单元类型1．选取菜单路径Main Menu | Preprocessor | Element Type |Add/Edit/Delete ，将弹出Element Types (单元类型定义)对话框。

单击对话框中的按钮，将会弹出Library of Element Types (单元类型库)对话框2．在图13.4所示的对话框左边的滚动框中单击“Structural Link ”，选择结构连接单元类型。

(仅供参考)]ansys谐响应分析7-实例

问题描述本实例是对如下图所示的有预应力的吉他弦进行谐响应分析。

形状均匀的吉他弦直径为d ，长为l 。

在施加上拉伸力F1后紧绷在两个刚性支点间，用于调出C 音阶的E 音符。

在弦的四分之一长度处以力F2弹击此弦，要求计算弦的一阶固有频率f1，并验证仅当弹击力的频率为弦的奇数阶固有频率时才会产生谐响应。

几何尺寸：l ＝710mm c ＝165mm d ＝0.254mm材料特性：杨氏模量EX ＝1.9E5 Mpa ，泊松比PRXY ＝0.3，密度DENS ＝7.92E-9Tn/mm 3。

一．选取菜单路径Utility Menu | File | Change Jobname ，将弹出Change Jobname (修改文件名)对话框，如图13.2所示。

在Enter new jobname (输入新文件名)文本框中输入文字“CH13”，然后单击对话框中的ok 按钮，完成对本实例数据库文件名的修改。

单击按钮，完成分析范畴的指定。

二.定义单元类型1．选取菜单路径Main Menu | Preprocessor | Element Type | Add/Edit/Delete ，将弹出Element Types (单元类型定义)对话框。

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。

ZX13061振动香蕉筛动态特性分析

ZX13061振动香蕉筛动态特性分析【摘要】介绍了ZX13061型香蕉筛的技术特征、工作原理。

利用有限元软件ANSYS对振动香蕉筛进行实体建模，采用有限元软件计算出了筛体结构的固有频率、固有振型和应力分布，为振动筛的大型化设计提供了理论指导。

【关键词】振动筛;有限元分析;强度;优化设计0.引言振动香蕉筛是目前广泛应用于各大选煤厂的重要筛分设备，以其处理能力大、筛分效率高和可靠性高等优点，越来越受到市场的欢迎。

香蕉筛在相同条件下，与其他类型的筛机相比，单位面积可增加处理能力40%～60% ，筛分效率可达到90%以上。

笔者以ZX13061振动香蕉筛为例，利用有限元分析软件，对香蕉振动筛运动情况作了计算和分析，求出固有频率，找出其动态特性的规律，使其固有频率远离工作频率上下10%以上，有效地提高了振动筛性能。

1.ZX13061振动香蕉筛结构特点及运动原理图1为振动香蕉筛的结构图，其结构主要由筛箱、激振器和弹簧等部件组成。

筛箱是由驱动梁、侧板、支撑梁和加强梁等零部件组成的板梁结合的铆固结构。

整个筛箱由12根弹簧支撑在底座上。

一台振动筛上有安装有两个激振器，安装与水平成45度，四个偏心块成双的布置在激振器的外部，箱体内有一啮合的齿轮，其作用是使在各瞬时位置上，两组偏心块相对转动，产生的离心力在振动方向的分力总是互相叠加，而在其法向离心力的分力总是互相抵消，从而产生单方向的激振力，使振动筛作往复直线振动。

在激振力的作用下，物料在筛面上作连续斜上抛运动，物料在抛起时被松散，在与筛面相遇撞击时，小于筛孔粒级通过筛孔，从而实现物料的分级、脱水、脱泥、脱介。

ZX13061型香蕉筛技术特征如下：入料粒度/mm 0～300筛面面积/m2 18.3工作振幅/mm 9工作频率/Hz 15生产能力/t·h 550电机型号Y225S-437Kw整机质量/kg 13000图1振动香蕉筛结构图2.ZX13061振动香蕉筛的有限元模型2.1单元划分ANSYS软件可以根据结构的形状进行智能划分，构件的连接处或者结构有突变的位置处会自动将网格细化，而在构件上不易产生应力集中的位置，其网格可以比较稀疏，这样可以得到更加准确的结果，减少不必要的单元网格，提高验算效率。

ANSYS动力分析—谐响应分析（转载）

ANSYS动力分析—谐响应分析（转载）谐响应分析1.谐响应分析的定义：谐响应分析是用于确定线性结构在承受随时间按正弦（简谐）规律变化的载荷时稳态响应的一种技术。

分析的目的是计算结构在几种频率下的响应并得到一些响应值对频率的曲线。

该技术只计算结构的稳态受迫振动，不考虑结构发在激励开始时的瞬态振动。

谐响应分析使设计人员能预测结构的持续动力特性，从而使设计人员能够验证其设计是否能够克服，疲劳，共振，及其他受迫振动应起的有害效果。

谐响应分析是一种线性分析，非线性特性被忽略。

2.谐响应分析的求解方法。

full（完全法）reduced（缩减法）mode superpos'n(模态叠加法)full（完全法）允许定义各种类型的荷载；预应力选项不可用；reduced（缩减法）可以考虑预应力；只能施加单元荷载（压力，温度等）mode superpos'n(模态叠加法)通过对模态分析的道德振型（特征向量）乘以因子并求和来计算出结果的响应。

可以包含预应力，可以考虑振型阻尼，不能施加非零位移谐响应分析的基本步骤：完全法分析过程有3个主要步骤：建模，加载求解，结果后处理1.建立模型同样非线性行为将被忽略2.加载求解*指定分析类型为：harmonic*指定分析选项：包括solution method和dof printout format （解的输出形式）及use lumped mass approx？（质量矩阵形成方式）*在模型上加载：谐响应分析所加的载荷随时间按正弦规律变化。

指定一个完整的简谐荷载需要输入3条信息。

幅值(amplitude)、相位角(phase angle)、强制频率范围(forcing frequency range) 注意：谐响应分析不能同时计算多个频率的荷载作用，但可以分别计算，后叠加。

*谐响应分析荷载步选项普通选项：number of substebs(谐响应节数目)，选择加载方式stepped or ramped动力学选项：频率范围 frequence range ，阻尼(damping)输出控制选项：*开始求解3.观察结果缩减法谐响应分析步骤1.建模2.加载并得减缩解3.观察节缩解结果4.扩展解5.观察扩展的解结果与full法不同的是，要定义主自由度。

基于ANSYS的六缸压缩机连杆模态分析及谐响应分析

论依据。
关键词：连杆；振动；模态分析；谐响应分析中图分类号：ＴＨ１６；ＴＨ４５７文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ３９９７（２０１３）０３ — ００２６ — ０４
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｒｏｄｓｉｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｓｉｎｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｓ．Ｔｈｅｍａｉｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎｆｏｏｆｔｈｏｓｅｔｈａｔｈａｖｉｎｇ
ｓｉｘｏｒｍｏｒｅｔｈａｎｓｘｉｃｙｌｉｎｄｅｒｓｉｓｖｉｂｒａｔｉｏｎ．ｈｅＴｍａｉｎｆａｃｔｏｒｔｈａｔａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｒｏｄ ’ ｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｔｈｅｍｏｄｅｏｆｉｔ．Ｆｏｒｔｈｉｓｐｕｒｐｏｓｅ，ｉｔｔｏｏｋｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｒｏｄｆｏｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｔｈａｔｈａｖｉｎｇｓｉｘｃｙｌｉｎｄｅｒｓａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ．Ｂｙｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇｔｈｅｖｉｂｒｔｉａｏｎｅｑｕｔａｉｏｎｓａｎｄｕｓｉｎｇｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｍｏｄａｌｏｆｉｔＷａＳａｎｌａｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈｔａｂｙｉｎｃｒｅｃａ￣ｉｎｇｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｆｏｔｈｅｓｍｌａｌｈｏｌｅｏｆｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｒｏｄ，ｔ￣ｉｎｇｔｈｅｎｉｔｒｉｄｉｎｇ，ｒｏｌｌｉｎｇｈａｎｄｌｉｎｇｆｏｉｔ，ｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｆｏｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｃｒａｃｋｓｆｏｉｔＣｎａｂｅａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，，ｂｙｔｈｅｈｒｍａｏｎｉｃｒｅｓｐｏｓｅｎｎａａｌｙｓｉｓｆｏｉｔ，ｔｈｅｒｅｓｏｎａｎｃｅｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓｎｄａａｍｐｌｉｔｕｄｅｓｆｏｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｒｏｄ，ａｎｄｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｆｏｔｈｅｍｔｌ，￣ｉｍｕｍｒｅｓｏｎａｎｃｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｗｅｒｅｃｌａｃｕｌｔａｅｄ．ＴｈｅｙＣｎａｐｒｏｖｉｄｅａｔｈｅｏｒｅｔｉｃｌａｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｌａｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｈｅｆｕｒｔｈｅｒｄｅｓｉｎｇｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｔｏｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｒｏｄ．

Ansys-谐响应分析

Type of Load Acceleration Load Standard Earth Gravity Load Pressure Load Force Load Bearing Load Moment Load Given Displacement Support Phase Input No No Yes Yes No No Yes Solution Method Full or Mode Superposition Full or Mode Superposition Full or Mode Superposition Full or Mode Superposition Full or Mode Superposition Full or Mode Superposition Full Only
Training Manual
ANSYS Workbench - DesignModeler
f max f min DW 2 n
• DS将从 WDW.开始，求解n个频率
In the example above, with a frequency range of 0 – 10,000 Hz at 10 intervals, this means that Design Simulation will solve for 10 excitation frequencies of 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, and 10000 Hz.
谐响应分析基础
• 例如，考虑如右图所示的两力共同作用在同一结构上的工况
– 两力都有受到同一频率W激励。但是.,”Force 2”滞后于“Force 1”45度的相位差，“Force 2”的相位角y度。 – 以上的叙述可通过复数标记的方法表示。因此，可写成:

基于ANSYS的振动电机轴谐响应之有限元分析

通解时不发生扭曲；同时也限制了单元的个数，从而提高计算机的计算速度和精度。如图２所示。
用
图２振动电机轴的截面图
（３）将带网格的面旋转成体，并利用扫掠网格划分法划分该体，形成带网格的体。如图３所示。
图３振动电机轴的网格划分图
３．３边界条件和载荷处理
在轴肩处安装滚动轴承，因此，对该表面进行刚
图５振动电机轴的应力响应图本例中可以进一步研究一阶固有频率附近的响应特性，从而确定共振发生时的断裂点，本文对此不作进一步讨论。
４结论
ＡＮＳＹＳ有限元分析相对于传统的计算技术有着无可比拟的优势，而有限元分析中最关键的工作是前处理阶段，即建立模型、单元和材料特性选取、网格离散以及工况和边界条件确定。其中模型的建立、单元的划分直接关系到计算的速度和计算结果的精度，本文采用ＡＮＳＹＳ软件对振动电机轴进行谐响应分析的有限元解和谐响应理论解基本吻合，表明了应用ＡＮＳＹＳ求解阶梯轴谐响应问题的正确性。此分析结果也在若干变载荷振动机械中得以认证。
图１振动电机轴受力图
３．１定义材料特性、选取单元类型
根据工程实际，此轴材料为４５钢，其弹性模量Ｅ＝２００×１０９ＭＰａ；泊松比υ ＝０．３，材料密度ρ＝７８００ｋｇ／ｍ３。选用ＳＯＬＩＤ４５结构实体单元，该单元是分析弹性结构空间问题中应用较广的一种元素，由于该单元具有８个节点，故能利用更复杂的形状函数，使结构较好的表达实际变形，因而计算精度较高。
有限元分析快速、准确，若建模和网格划分方法不
网格形状尽量接近单元形状，从而进入后处理求解时
当，极易出现求解速度慢、误差大等情况，更严重者出现求解中止。鉴之于此，结合工程实践，本文就基

基于ANSYS_Workbench的激振力作用下香蕉筛疲劳分析

基于ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ的激振力作用下香蕉筛疲劳分析收稿日期：２０２３－１０－０３；修回日期：２０２３－１２－１３作者简介：徐世群（１９８６—），男，工程师，硕士，从事新型选矿装备的研究和设计工作；Ｅｍａｉｌ：ｘｕｓｈｉｑｕｎ＠ｓｄｇｏｌｄ．ｃｏｍ徐世群，孙　伟（山金重工有限公司）摘要：香蕉筛被广泛应用于选矿作业流程，其关键部件的设计影响整机的使用寿命。

基于ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ进行静力学分析，并利用ＦａｔｉｇｕｅＴｏｏｌ进行疲劳寿命模拟计算，得到香蕉筛结构件的寿命云图，从而确定香蕉筛结构件的薄弱环节，为优化设计提供了理论依据。

关键词：香蕉筛；静力学分析；疲劳分析；优化设计；ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ中图分类号：ＴＤ４５２文章编号：１００１－１２７７（２０２４）０２－００２９－０４文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１１７９２／ｈｊ２０２４０２０６引　言香蕉筛是一种重型等厚振动筛［１］，广泛应用于分级、脱泥、脱介及脱水等工艺环节。

在香蕉筛的使用过程中，主梁在疲劳和重复加载的情况下容易发生断裂，疲劳裂纹通常出现在结构危险位置的周围区域内，因此，对结构恶化的过程进行侦测是相当困难的。

此外，结构件的累积损伤并不会自行恢复，因此香蕉筛灾难性事故发生之前通常没有任何预兆。

随着虚拟仿真技术的推广应用，疲劳寿命分析技术也日渐成熟，本文提出基于ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ的疲劳寿命模拟［２］，分析了香蕉筛寿命薄弱点，为优化设计提供了理论依据。

１　香蕉筛激振力计算香蕉筛工作时由电动机带动带轮和三角带传递动力，再通过万向联轴器将动力传递给激振器，激振器带动２个偏心块运转，相同质量的２个偏心块作同步反向旋转运动，产生的离心力在轴向上相互抵消，从而使得物料作直线运动。

激振力的大小和作用方式对香蕉筛的工作性能和筛分效果有着至关重要的影响，在实际应用中，常常需要根据筛分物料的特性和生产需求，选择合适的激振力类型和大小，以达到筛分要求；同时，香蕉筛的激振力大小也影响着自身的结构强度和使用寿命。

ansys谐响应分析演示文稿

– 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
谐响应分析
…定义和目的
谐响应分析用于设计：
• 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
谐响应分析
…定义和目的
• 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：
ansys谐响应分析演示文稿
ansys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
谐响应分析
定义和目的
什么是谐响应分析？
• 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）。
虚部
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
的载荷实部
• 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。
谐响应分析-术语和概念
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)。 •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。

ANSYS中谐响应分析

Availability
x x x
… 材料属性
• 在谐分析中，要求输入杨氏弹性模量，泊松比和密度
– 其它所有材料的属性可以指定，但它们不会参与谐分析 – 后面将说明，阻尼不是作为材料的属性输入，而是作为全局属性被输入
ANSYS License DesignSpace Entra DesignSpace Professional Structural Mechanical/Multiphysics
ANSYS WORKBENCH 11.0 培训教程（DS）
第十章
谐响应分析
本章内容
• 本章中，DS的谐响应分析将会涉及到以下内容:
– 假定用户已经了解了第四章的线性静态结构分析和第五章的模态分析所涉及的内容.
• 在本章中，将会涵盖如下内容:
– – – – 建立谐响应分析谐响应求解方法阻尼查看结果
Type of Load Acceleration Load Standard Earth Gravity Load Pressure Load Force Load Bearing Load Moment Load Given Displacement Support Phase Input No No Yes Yes No No Yes Solution Method Full or Mode Superposition Full or Mode Superposition Full or Mode Superposition Full or Mode Superposition Full or Mode Superposition Full or Mode Superposition Full Only
谐响应分析基础

基于ANSYS对橡胶制品动态分析的谐响应法研究

度代表的位移，ｍｍ；ｍ／ｂ为椭圆图上纵坐标单位长度代表的力，ｍｍ；为位移达到最大值时Ｎ／Ｆ的传递力，Ｎ．
损耗因子
一ＦＤ一百百Ｃ
一
（ｚ２）
角，其表现在力一位移曲线上就是形成了一个迟滞
在文献［］给出了根据迟滞回线计算动刚２中
度、耗因子的方法，体计算公式如下．损具
动刚度
ＫＦＴ
和简谐载荷的随意组合作用下的随时间变化的位移、变、应应力和力，且完全法的瞬态动力学分而
一・万鲁Ｂ
２１建立模型．
得出该橡胶组件在频率２Ｈｚ振幅０２、．５ｍｍ下的动刚度Ｋ一６２ ×１ｋｍ、耗因子刀．３０Ｎ／损一
０．２．３３６
由于问题中重点考虑的是力一位移迟滞回线
１橡胶的动态特性
当橡胶承受周期变化的正弦波应力时，橡胶也会产生周期性正弦波的应变．因橡胶中存在但着粘弹性，应变常落后于应力，力的正弦波与应应
变的正弦波之间有相位差，即为损耗因子或滞后
回线，图１示．如所
－
式中：Ｃ为位移为零时传递力在迟滞回线上的双幅长度，ｍｍ；。为位移为零时对应的传递力，ＦＮ．
２橡胶制品动刚度及损耗因子的具

Ansys中谐响应分析理论概述

* 谐响应分析的概述* 1谐响应分析的概念谐响应分析（Harmonic Response Analysis）用于确定线性结构在承受一个或多个随时间按正弦（简谐）规律变化的载荷时的稳态响应的一种技术，分析过程中只计算结构的稳态受迫振动，不考虑激振开始时的瞬态振动，谐响应分析的目的在于计算出结构在几种频率下得响应值（通常是位移）对频率的曲线，从这些曲线上可以找到“峰值”响应，并进一步考虑频率对应的应力。

从而使设计人员能预测结构的持续性动力特性，验证设计是否能克服共振、疲劳以及其他受迫振动引起的有害效果。

谐响应分析技术只计算结构的稳态受迫振动。

发生在激励开始时的瞬态振动不在谐响应分析中考虑。

谐响应分析是一种线性分析。

任何非线性特性，如塑性和接触单元，即使定义了也被忽略，但在分析中可以包含非对称系统矩阵。

谐响应分析同样也可分析有预应力的结构。

* 2谐响应分析的理论基础谐响应分析的基本运动方程为：(4-1)通用运动方程为：（4-2）简谐运动的分析方程为：（4-3）（4-4）其中：—激振力矩阵—刚度矩阵—质量矩阵—位移矩阵—载荷幅值—实部载荷—虚部载荷—载荷函数的相位角—位移幅值这里假设刚度矩阵、质量矩阵是定值，要求材料是线弹性的、使用最小位移理论（不包括非线性）、阻尼为、激振力（简谐载荷）为。

谐响应分析的输入条件包括：（1）已知幅值和频率的简谐载荷（力、压力和强迫位移）（2）简谐载荷可以是具有多种频率的多种载荷，力和位移可以相同或者不相同，但是压力分布载荷只能指定零相位角。

谐响应分析的输出结果分析包括：（1）每个自由度的谐响应位移，通常情况下谐响应位移和施加的载荷是不相同的。

（2）应力和应变等其它导出值。

* 3谐响应分析的求解基本方法（1）完整法(full)—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）。

—允许定义各种类型的荷载；预应力选项不可用；（2）缩减法(reduced)—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。

ANSYS动力学分析指南-谐响分析

§2.1谐响应分析的定义与应用任何持续的周期载荷将在结构系统中产生持续的周期响应（谐响应）。

谐响应分析是用于确定线性结构在承受随时间按正弦（简谐）规律变化的载荷时的稳态响应的一种技术。

分析的目的是计算出结构在几种频率下的响应并得到一些响应值（通常是位移）对频率的曲线。

从这些曲线上可以找到“峰值”响应，并进一步观察峰值频率对应的应力。

该技术只计算结构的稳态受迫振动，而不考虑发生在激励开始时的瞬态振动。

（见图1）。

谐响应分析使设计人员能预测结构的持续动力特性，从而使设计人员能够验证其设计能否成功地克服共振、疲劳，及其它受迫振动引起的有害效果。

图1（a）典型谐响应系统。

F0及ω已知，u0和Φ未知。

（b）结构的瞬态和稳态动力学响应。

谐响应分析是一种线性分析。

任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。

分析中可以包含非对称系统矩阵，如分析在流体─结构相互作用中问题（参见<<ANSYS耦合场分析指南>>的第5章）。

谐响应分析也可以分析有预应力结构，如小提琴的弦（假定简谐应力比预加的拉伸应力小得多）。

§2.2谐响应分析中用到的命令建模过程与执行谐响应分析可以使用其它类型分析相同的命令。

同样，无论进行何种类型的分析，均可以从用户图形界面（GUI）中选择等效的选项来建模和求解。

在后面的“谐响应分析实例（命令或批处理方式）”中，将会给出进行一个谐响应分析需要执行的命令（GUI方式或者批处理方式运行ANSYS时用到的）。

而“谐响应分析实例（GUI方式）”则描述了如何用ANSYS用户图形界面的菜单执行同样实例分析的过程。

（要了解如何用命令和用户图形界面进行建模，请参阅《ANSYS建模与网格指南》）。

《ANSYS命令参考手册》中有更为详细的ANSYS命令说明，它们是按字母顺序进行组织的。

§2.3三种求解方法谐响应分析可采用三种方法：完全法（Full）、缩减法（Reduced）、模态叠加法（Mode Superposition）。

基于ANSYS的矿用连接臂模态及谐响应分析

基于ANSYS的矿用连接臂模态及谐响应分析目录一、内容概览 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的与意义 (4)1.3 国内外研究现状 (5)二、ANSYS软件简介 (6)2.1 ANSYS软件的发展历程 (7)2.2 ANSYS软件的功能特点 (9)2.3 ANSYS在矿业工程中的应用 (11)三、矿用连接臂结构建模 (11)3.1 连接臂材料选择 (12)3.2 连接臂结构设计 (13)3.3 连接臂有限元模型建立 (14)四、模态分析 (16)4.1 模态分析理论基础 (17)4.2 ANSYS模态分析步骤 (18)4.3 模态分析结果解读 (19)五、谐响应分析 (20)5.1 谐响应分析理论基础 (21)5.2 ANSYS谐响应分析步骤 (22)5.3 谐响应分析结果解读 (23)六、矿用连接臂优化设计 (24)6.1 模态分析与谐响应分析结果综合分析 (26)6.2 连接臂结构优化建议 (27)七、结论与展望 (28)7.1 研究成果总结 (29)7.2 研究不足与局限性 (30)7.3 未来研究方向展望 (31)一、内容概览本篇文档主要围绕基于ANSYS的矿用连接臂模态及谐响应分析展开，详细介绍了在进行矿用连接臂结构分析时，如何利用ANSYS软件进行模态分析、谐响应分析以及相关参数的设定和结果输出。

文档会阐述矿用连接臂在矿业机械中的重要性，以及其在工作过程中所承受的载荷和环境条件。

文档将介绍ANSYS软件在矿业机械结构分析中的应用，包括其强大的前处理功能、求解器以及后处理功能，能够有效地模拟矿用连接臂的实际工作状态。

在模态分析部分，文档将讲解如何设置合理的边界条件、载荷情况，并选择合适的模态提取方法，以获得矿用连接臂的前几阶模态特性。

这些模态特性包括频率、振型以及阻尼比等，对于理解结构的振动特性和稳定性具有重要意义。

在谐响应分析部分，文档将介绍如何施加周期性载荷，以模拟矿用连接臂在实际工作过程中的动态响应。

ANSYS谐响应分析步骤

ANSYS模态分析步骤第1步：载入模型Plot>Volumes，输入/units , SI （即统一单位M/Kg/S ）。

若为组件，则进行布尔运算：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue（或Add）>V olumes第2步：指定分析标题/工作名/工作路径，并设置分析范畴1 设置标题等Utility Men u>File>Cha nge Title/ Cha nge Job name/ Cha nge Directory2 设置分析范畴Main Menu>Preferenee，单击Structure，OK第3步：定义单元类型Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete , Element Types 对话框，单击AddLibrary of Element Types对话框，选择Structural Solid，再右滚动栏选择Brick 20node 95，然后单击OK，单击Element Types对话框中的Close按钮就完成这项设置了。

第4步：指定材料性能Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models Define Material Model Behavior，右侧Structural>Linear>Elastic>lsotropic，指定弹性模量EX、泊松系数PRXY ; Structural>Density 指定密度。

第5步：划分网格Ma in Men u>Preprocessor>Meshi ng>MeshTool，出现MeshTool 对话框，一般采用只能划分网格，点击SmartSize，下面可选择网格的相对大小，保留其他选项，单击Mesh出现Mesh Volumes对话框，其他保持不变单击Pick All，完成网格划分。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

分　
选
测结构的持续动力特性，从而验证其结构能否克服共振、疲劳及其他受迫振动引起的有害效果[5]，同时也可以利用共振的危害与应用，使结构设计更加合理。

在谐响应分析中，模态分析作为结构动力学分析的起2.2　谐响应分析的求解
在 ANSYS 中，谐响应分析的求解有 3 种方法：完全法、缩减法和模态叠加法[6]。

(1) 完全法　最简单、最易使用的方法。

求解精 (a) 结构模型 (b) 时间历程
图 2　谐响应分析
Fig. 2 Harmonic response analysis
1. 后挡板横梁
2. 支撑
3. 筛板
图 1　香蕉筛结构
Fig. 1 Structural sketch of banana screen
The harmonic response analysis of the sieving box of a banana screen was carried out by using
表 2　3 种求解方法的比较
图 3　节点 3000 的 x 方向位移的曲线 - 频率变化关系曲线Fig. 3 Displacement variation curve of node 3 000 at direction
with frequency
图 4　节点 3000 的 y 方向位移的曲线 - 频率变化关系曲线Fig. 4 Displacement variation curve of node 3 000 at direction
with frequency
图 5　节点 480 的 x 方向位移 - 频率变化关系曲线Fig. 5 Displacement variation curve of node 480
at direction x with frequency
图 6　节点 480 的 y 方向位移 - 频率变化关系曲线Fig. 6 Displacement variation curve of node 480
at direction y with frequency
图 7　节点 455 的 x 方向位移的 - 频率变化关系曲线Fig. 7 Displacement variation curve of node 455
at direction x with frequency
分　选
图 12　节点 475 的 y 方向位移 - 频率变化关系曲线Fig. 12 Displacement variation curve of node 475
at direction y with frequency
率都在 40 Hz 以上，远远大于工作频率 16 Hz，说明该处在香蕉筛工作过程中，结构不会发生共振现象。

由以上对香蕉筛几个关键节点的谐响应分析可知，筛体在一般工作中产生谐响应共振现象的可能性不大。

频率在 14 Hz 处，振幅筛体后挡板的横梁中部存在振幅较小的共振现象，对横梁的影响不大。

说明图 8　节点 455 的 y 方向位移 - 频率变化关系曲线Fig. 8 Displacement variation curve of node 455
at direction y with frequency
图 9　节点 3025 的 x 方向位移 - 频率变化关系曲线
Fig. 9 Displacement variation curve of node 3 025
at direction x with frequency 图 10　节点 3025 的 y 方向位移 - 频率变化关系曲线Fig. 10 Displacement variation curve of node 3 025
at direction y with frequency
图 11　节点 475 的 x 方向位移 - 频率变化关系曲线Fig. 11 Displacement variation curve of node 475
at direction x with frequency
3　结语
通过对 BRU-1-360/6l0-2XHE80LS 香蕉筛筛箱的谐响应分析，得到了筛体上几个关键点的位移 - 频率变化曲线，并得出以下结论：
该横梁的固有频率与工作频率比较接近，容易发生共振现象，因此应避免筛体在此频率附近工作。

此。