ansys动力学分析简介
ansys 静力学 显式动力学
ANSYS静力学显式动力学1. 引言ANSYS是一款多功能的工程仿真软件，广泛应用于不同行业的产品设计、分析和优化中。
其中，静力学和显式动力学是ANSYS的两个重要模块，本文将对这两个模块进行全面、详细、完整且深入的探讨。
2. 静力学2.1 概述静力学是研究物体在静止状态下受力平衡的学科。
通过静力学分析，可以确定物体的受力情况、结构的稳定性以及构件的强度等信息。
2.2 ANSYS中的静力学分析ANSYS中的静力学分析模块可以通过建立几何模型、定义材料和边界条件来进行分析。
在分析过程中，可以考虑不同的加载情况，如静力加载和重力加载。
2.3 静力学分析的步骤静力学分析通常包括以下步骤： 1. 建立或导入模型：使用ANSYS的建模工具创建几何模型或导入现有模型。
2. 定义材料和属性：为模型定义材料特性和材料属性。
3. 定义边界条件：为模型的边界定义约束和加载条件。
4. 网格划分：将模型划分为离散的网格单元。
5. 求解分析：通过求解静力学方程，得到模型的受力状态。
6. 后处理：分析结果的可视化和数据输出。
3. 显式动力学3.1 概述显式动力学是一种研究物体在动力加载作用下的运动和响应的学科。
与静力学不同，显式动力学考虑了时间因素，可以模拟和预测物体在瞬态加载情况下的动态响应。
3.2 ANSYS中的显式动力学分析ANSYS中的显式动力学分析模块可以模拟各种动力加载条件下的物体运动和响应。
该模块可以用于模拟撞击、爆炸、碰撞、结构破坏等情况，并可以为工程师提供重要的设计参考信息。
3.3 显式动力学分析的步骤显式动力学分析通常包括以下步骤： 1. 建立或导入模型：与静力学分析相同，需要建立或导入模型。
2. 定义材料和属性：为模型定义材料特性和材料属性，以便模拟加载情况下的材料响应。
3. 定义边界条件：为模型的边界定义约束和加载条件，包括初始速度和力。
4. 网格划分：将模型划分为离散的网格单元。
5. 求解分析：通过求解显式动力学方程，得到模型在不同时间步长下的运动和响应。
ANSYS动力学分析汇总
ANSYS动力学分析汇总ANSYS动力学分析是一种用于研究和分析物体运动和受力的工程分析方法。
它可以帮助工程师和设计师理解和优化物体在运动过程中的性能和可靠性。
ANSYS软件提供了丰富的工具和功能，用于进行各种类型的动力学分析，包括刚体动力学、柔性体动力学、液体动力学等。
本文将对ANSYS动力学分析的基本原理和方法进行总结。
ANSYS动力学分析的基本原理是基于牛顿力学定律和动力学方程。
牛顿力学定律可以用来描述物体在受到力的作用下的运动状态。
动力学方程可以用来计算物体在运动过程中的加速度、速度和位移等参数。
在ANSYS 中，可以通过建立适当的模型和应用适当的边界条件来模拟物体的运动和受力情况，并使用动力学方程进行计算和分析。
在进行ANSYS动力学分析时，首先需要建立几何模型。
可以使用ANSYS的几何建模工具来绘制物体的几何形状，并定义其材料属性、边界条件等。
然后，需要定义物体的运动约束和受力条件。
运动约束可以用来限制物体的运动自由度，例如固定物体的特定点或轴。
受力条件可以用来模拟物体受到的外部力和力矩的作用，例如重力、摩擦力、碰撞力等。
在进行ANSYS动力学分析之前，需要定义问题的初始条件和边界条件。
初始条件是指物体在分析开始时的状态，例如初始位置、速度和加速度等。
边界条件是指物体与外界或其他物体之间的相互作用条件。
例如，在液体动力学分析中，可以定义物体与周围液体之间的流体力学条件，例如流速、压力和粘性等。
完成模型和条件的定义后，可以进行ANSYS动力学分析。
ANSYS提供了一系列求解器和分析工具，用于计算物体在运动过程中的运动和受力情况。
可以通过选择适当的求解器和设置计算参数来进行分析。
在分析过程中，可以观察物体的运动轨迹、变形情况、受力分布等变化，并根据需要进行结果的后处理和解读。
ANSYS动力学分析可以应用于多个领域和行业，例如机械工程、汽车工程、航空航天工程等。
它可以用于优化产品的设计和性能，预测物体的运动和受力情况，评估产品的可靠性和安全性等。
ansys动力学分析简介
教程目标
培训（教程）结束后，您将能够利用ANSYS做以下工作： • • • 模态、谐波、瞬态和谱分析的前处理、求解和后处理 重启动允许从已存在载荷历程的时间点或恢复不收敛的求解继续求解 使用模态叠加方法可以减少瞬态或谐响应分析的求解时间
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
•
•
使用模态综合法求解大模型模态
动力学
A. 定义、目的和特点
什么是动力学分析？ •
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
用来确定惯量（质量/转动惯量）和阻尼起重要作用时结构或构件动力学 行为的技术 通常有两类研究对象：一类是在运动状态下工作的机械或结构，另一类 是承受动力载荷作用的工程结构 。
•
•
“动力学行为” ，如：
1-21
动力学 - 基本定义和术语
…建模注意事项
非线性（大变形，接触，塑性等等） • • 仅在完全瞬态动力学分析中允许使用。
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
在其他动力学类型中（如模态、谐波分析、频谱分析以及简化的模态叠 加瞬态分析等），非线性问题均被忽略掉，也就是说，在整个求解过程 中一直保持最初的非线性状态。
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
可轻松处理非线性问题（无收敛问题 ） 积分时间步Dt 必须很小(1e-6或9 秒较 典型） 对于短时间的瞬态分析有效，如波的 传播、冲击载荷以及高度非线性问题 （如金属成型） 这种方法不是我们主要讨论的。它将 在ANSYS-LS/DYNA 中详细讲解。
1-18
动力学 - 基本定义和术语
…求解方法
隐式求解方法 • • • • • 要求矩阵求逆 非线性要求平衡叠代（收敛问题） 积分时间步Dt可以很大，但由于收敛问 题而受到限制。 除了Dt 要求很小的情况外，隐式积分法 对多数问题都有效。 这种方法是我们主要讨论的。 • • • • 显式求解方法 不要求矩阵求逆
Ansys动力学瞬态动力的分析
将结果以图表或报告的形式输出，便于分析和评 估。
05 案例分析
案例一：桥梁的瞬态动力分析
总结词
复杂结构模型，高精度模拟，长 期稳定性
详细描述
使用ANSYS动力学瞬态分析对大 型桥梁进行模拟，考虑风载、车 流等动态因素，评估桥梁在不同 频率下的振动响应和稳定性。
案例二：汽车碰撞的瞬态动力分析
根据实际系统建立数学模型，包括确定系统的自由度和约束条件， 以及选择合适的单元类型和材料属性。
加载和求解
根据问题的实际情况，施加适当的边界条件和载荷，然后使用 ANSYS等有限元分析软件进行求解。
结果后处理
对求解结果进行后处理，包括查看位移、应力、应变等输出结果， 并进行必要的分析和评估。
瞬态动力学的应用场景
瞬态动力学是研究系统在随时间变化的载荷作用下的动力响应，其基本原理基于牛 顿第二定律和弹性力学的基本方程。
瞬态动力学考虑了时间的因素，因此需要考虑系统的初始条件和边界条件，以及载 荷随时间的变化。
瞬态动力学中，系统的响应不仅与当前时刻的载荷有关，还与之前的载荷历史有关。
瞬态动力学的分析步骤
建立模型
求解设置
选择求解器
01
根据模型特点选择合适的求解器，如直接求解器或迭代求解器。
设置求解参数
02
设置合适的求解参数，如时间步长、积分器等。
开始求解
03
启动求解过程，ANSYS将计算并输出结果。
结果后处理
查看结果
在后处理模块中查看计算结果，如位移、应力、 应变等。
分析结果
对结果进行分析，判断结构的响应和性能。
06 结论与展望
瞬态动力学的未来发展方向
更加精确的模型
ANSYS结构静力学与动力学分析教程
ANSYS结构静力学与动力学分析教程第一章：ANSYS结构静力学分析基础ANSYS是一种常用的工程仿真软件，可以进行结构静力学分析，帮助工程师分析和优化设计。
本章将介绍ANSYS的基本概念、步骤和常用命令。
1.1 ANSYS的基本概念ANSYS是一款基于有限元方法的仿真软件，可以用于解决各种工程问题。
其核心思想是将结构分割成有限数量的离散单元，并通过求解线性或非线性方程组来评估结构的行为。
1.2 结构静力学分析的步骤进行结构静力学分析一般包括以下步骤：1）几何建模：创建结构的几何模型，包括构件的位置、大小和形状等信息。
2）网格划分：将结构离散为有限元网格，常见的有线性和非线性单元。
3）边界条件：定义结构的边界条件，如固定支座、力、力矩等。
4）材料属性：定义结构的材料属性，如弹性模量、泊松比等。
5）加载条件：施加外部加载条件，如力、压力、温度等。
6）求解方程：根据模型的边界条件和加载条件，通过求解线性或非线性方程组得到结构的响应。
7）结果分析：分析模拟结果，如应力、应变、变形等。
1.3 ANSYS常用命令ANSYS提供了丰富的命令，用于设置分析模型和求解方程。
以下是一些常用命令的示例：1）/PREP7：进入前处理模块，用于设置模型的几何、边界条件和材料属性等。
2）/SOLU：进入求解模块，用于设置加载条件和求解方程组。
3）/POST1：进入后处理模块，用于分析和可视化模拟结果。
4）ET：定义单元类型，如BEAM、SOLID等。
5）REAL：定义单元材料属性，如弹性模量、泊松比等。
6）D命令：定义位移边界条件。
7）F命令：定义力或压力加载条件。
第二章：ANSYS结构动力学分析基础ANSYS还可以进行结构动力学分析，用于评估结构在动态载荷下的响应和振动特性。
本章将介绍ANSYS的动力学分析理论和实践应用。
2.1 结构动力学分析的理论基础结构动力学分析是研究结构在动态载荷下的响应和振动特性的学科。
它基于质量、刚度和阻尼三个基本量，通过求解动态方程来描述结构的振动行为。
（完整版）ansys动力学瞬态分析详解
（完整版）ansys动⼒学瞬态分析详解§3.1瞬态动⼒学分析的定义瞬态动⼒学分析（亦称时间历程分析）是⽤于确定承受任意的随时间变化载荷结构的动⼒学响应的⼀种⽅法。
可以⽤瞬态动⼒学分析确定结构在稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作⽤下的随时间变化的位移、应变、应⼒及⼒。
载荷和时间的相关性使得惯性⼒和阻尼作⽤⽐较重要。
如果惯性⼒和阻尼作⽤不重要，就可以⽤静⼒学分析代替瞬态分析。
瞬态动⼒学的基本运动⽅程是：其中：[M] =质量矩阵[C] =阻尼矩阵[K] =刚度矩阵{}=节点加速度向量{}=节点速度向量{u} =节点位移向量在任意给定的时间，这些⽅程可看作是⼀系列考虑了惯性⼒（[M]{}）和阻尼⼒（[C]{}）的静⼒学平衡⽅程。
ANSYS程序使⽤Newmark时间积分⽅法在离散的时间点上求解这些⽅程。
两个连续时间点间的时间增量称为积分时间步长（integration time step）。
§3.2学习瞬态动⼒学的预备⼯作瞬态动⼒学分析⽐静⼒学分析更复杂，因为按“⼯程”时间计算，瞬态动⼒学分析通常要占⽤更多的计算机资源和更多的⼈⼒。
可以先做⼀些预备⼯作以理解问题的物理意义，从⽽节省⼤量资源。
例如，可以做以下预备⼯作：1.⾸先分析⼀个较简单模型。
创建梁、质量体和弹簧组成的模型，以最⼩的代价深⼊的理解动⼒学认识，简单模型更有利于全⾯了解所有的动⼒学响应所需要的。
2.如果分析包括⾮线性特性，建议⾸先利⽤静⼒学分析掌握⾮线性特性对结构响应的影响规律。
在某些场合，动⼒学分析中是没必要包括⾮线性特性的。
3.掌握结构动⼒学特性。
通过做模态分析计算结构的固有频率和振型，了解这些模态被激活时结构的响应状态。
同时，固有频率对计算正确的积分时间步长⼗分有⽤。
4.对于⾮线性问题，考虑将模型的线性部分⼦结构化以降低分析代价。
<<⾼级技术分指南>>中将讲述⼦结构。
§3.3三种求解⽅法瞬态动⼒学分析可采⽤三种⽅法：完全（Full）法、缩减（Reduced）法及模态叠加法。
ANSYS结构动力学分析
ANSYS结构动力学分析ANSYS（Analysis System）是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件。
它可以用于解决多种工程问题，包括结构动力学分析。
结构动力学分析是研究结构物在外部载荷作用下的响应和行为的过程。
通过使用ANSYS进行结构动力学分析，可以更好地理解结构物的振动特性、响应状况和其对外部激励的耐受能力。
ANSYS结构动力学分析的基本原理是有限元分析。
有限元分析是一种将结构物划分为多个小单元，然后通过数学模型对这些单元进行计算的方法。
在结构动力学分析中，需要考虑结构物的材料特性、物理特性以及外部载荷的作用。
ANSYS提供了丰富的材料模型和边界条件设置，可以满足不同结构物的分析需求。
1.建立模型：首先需要根据实际结构物的几何形状和尺寸，在ANSYS中建立结构物的有限元模型。
可以通过几何建模工具进行模型构建，也可以导入CAD软件中的模型。
2.材料定义：根据结构物的实际材料特性，在ANSYS中定义材料属性。
可以选择已有材料库中的材料，也可以自定义材料特性。
3.网格划分：将结构物分割为小单元，即有限元网格。
网格划分的质量和密度对分析结果影响很大，需要根据结构物的特点进行合理划分。
4.条件加载：设置结构物的边界条件和加载条件。
边界条件包括约束条件和加载条件。
约束条件固定结构物的一些边界或节点，而加载条件是施加在结构物上的外部载荷。
5.求解器设置：选择适当的求解器来求解结构动力学问题。
ANSYS提供了多种求解器，包括静态求解器和动态求解器。
6.分析和评估：运行结构动力学分析，获得结构物在外部载荷下的响应结果。
可以通过动力响应、位移、应力、变形等指标来评估结构物的性能。
7.结果后处理：根据分析结果进行后处理，生成相应的报告和图形。
可以通过ANSYS提供的后处理工具进行结果可视化和数据分析。
ANSYS结构动力学分析在工程领域有着广泛的应用。
例如，可以用于评估建筑物、桥梁、风力发电机组等结构物的自然频率、模态形态和振动特性，从而进行设计优化和结构安全性评估。
ANSYS结构动力学分析
substeps (6) 求解 求解当前载荷步。
命令：SOLVE GUI：Main Menu>Solution>Solve>Current Ls (7) 结果后处理和分析 瞬态动力学分析结果保存于结果文件Jobname.RST中。可以用POST1和 POST26观察和分析。其中，POST1用于观察在给定时间整个模型的结果， POST26用于观察模型中指定处(节点、单元等)响应随频率变化的历程分 析结果。
Kx F
(11)
如果惯性力或阻尼力足够大到必须加以考虑时，那么系统 的受力平衡方程式必须写成：
MxCxKx F (1 2)
动力效应什么时侯需考虑在力平衡方程式中？什么时侯动力效应才称为 “足够大”？
一个最保险的方法是：时刻不忽略动力效应；或者是静力分析及动力分 析各做一次，当两次分析的结果差异在可接受范围时(结果差异5%以内)， 即表示动力效应是可以忽略的，反之则是不可忽略的。
3 结构模态分析(Modal Analysis)
当外力是0时，方程式1-2即为代表模态分析的控制方程式：
MxCxKx 0 (13)
从数学的观点来看，式1-3是一个特征值问题(eigenvalue problem)，其特征值代表结构的自然振动频率(natural frequencies)和模态阻尼(Modal damping)，而每一个特征值相 对的特征向量(eigenvector)代表振动形状(vibration shapes)。所 以模态分析的结果是自然振动频率、模态阻尼和对应的振动 形状。
4 结构谐响应分析(Harmonic Response Analysis)
ansys动力学分析全套讲解
ansys动⼒学分析全套讲解. .第⼀章模态分析§1.1模态分析的定义及其应⽤模态分析⽤于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。
同时，也可以作为其它动⼒学分析问题的起点，例如瞬态动⼒学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进⾏谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动⼒学分析所必需的前期分析过程。
ANSYS的模态分析可以对有预应⼒的结构进⾏模态分析和循环对称结构模态分析。
前者有旋转的涡轮叶⽚等的模态分析，后者则允在建⽴⼀部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。
ANSYS产品家族中的模态分析是⼀个线性分析。
任⾮线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。
ANSYS提供了七种模态提取法，它们分别是⼦空间法、分块Lanczos法、PowerDynamics 法、缩减法、⾮对称法、阻尼法和QR阻尼法。
阻尼法和QR阻尼法允在结构中存在阻尼。
后⾯将详细介绍模态提取法。
§1.2模态分析中⽤到的命令模态分析使⽤所有其它分析类型相同的命令来建模和进⾏分析。
同样，⽆论进⾏种类型的分析，均可从⽤户图形界⾯（GUI）上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题。
后⾯的“模态分析实例（命令流或批处理式）”将给出进⾏该实例模态分析时要输⼊的命令（⼿⼯或以批处理式运⾏ANSYS 时）。
⽽“模态分析实例（GUI式）” 则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项式进⾏同⼀实例分析的步骤。
（要想了解如使⽤命令和GUI选项建模，请参阅<>）。
<>中有更详细的按字母顺序列出的ANSYS命令说明。
§1.3模态提取法典型的⽆阻尼模态分析求解的基本程是经典的特征值问题：其中：=刚度矩阵,=第阶模态的振型向量（特征向量）,=第阶模态的固有频率（是特征值）,=质量矩阵。
有多数值法可⽤于求解上⾯的程。
WORKBENCH中的动力学分析简介
…求解结果
• 对应于Frequency Finder 分支得ANSYS 命令如下:
– 假如Frequency Finder 分支被选上, 对应于ANTYPE,MODAL 命令 – 定义模态得阶数使用 nmodes 命令, 定义“搜索频率”得最小和最大范围使
用MODOPT,,nmodes,freqb,freqe 命令得freqb 和 freqe,振型被放大通过 MXPAND 命令、 为了节省磁盘空间和计算时间,单元求解选项不能打开,除 非需要得到应力或者应变结果、
影响。 – FE Modeler 用来把Nastran得网格转化到ANSYS中使用。
WORKBENCH中得动力学分析
… ANSYS WORKBENCH概述
Design Simulation ANSYS Workbench
DesignXplorer
DesignModeler
FE Modeler
WORKBENCH中得动力学分析
– 边界条件对于模态分析来说,就是很重要得。因为她们能影响部件得振型和固 有频率、 因此需要仔细考虑模型就是如何被约束得、
– 压缩约束就是非线性得,因此在此分析中将不能被使用、 • 如果存在得话, 压缩约束通常会表现出与无摩擦约束相似、
ANSYS License DesignSpace Entra DesignSpace Professional Structural Mechanical/Multiphysics
们会转化为绑定或者无间隙接触方式来替代并产生作用、
– 假如有间隙存在, 非线性得接触行为将就是自由无约束得(也就就是说, 好像 就是没有接触一样)、 绑定得和无间隙得接触将取决于pinball 区域得大小、
• pinball 区域由缺省值自动产生
ANSYS workbench 多体动力学分析功能说明
刚体动力学分析模块（ANSYS Rigid Dynamics）
ANSYS Rigid Dynamics是ANSYS 产品的一个附加模块，它集成于ANSYS Workbench环境下（继承了 Workbench与各种CAD软件之间的良好接口能力，如双向参数链接和互动等），在ANSYS 所具有的柔性 体动力学（瞬态动力学）分析功能的基础上，基于全新的模型处理方法和求解算法（显式积分技术），专 用于模拟由运动副和弹簧连接起来的刚性组件的动力学响应。其功能简述如下：
自动探测运动副 利用自动探测运动副功能来建立零件之间的连接关系。 根据自动探测的结果，可以快速修改运动副的连接关系。 完整的运动副类型和弹簧
利用完整的运动副类型（固定、转动、柱面滑动和转动、平动、滑槽、万向连接、球铰、平 面运动、自定义等） 和弹簧来建立零件之间的连接，提供精确的定位方法保证零件间的定位。 提供体对体(BTB)和体对地(BTG)等连接方法。 与Flexible Dynamics直接耦合 可以和ANSYS 模块的Flexible Dynamics功能在Workbench中实现无缝集成，一次求解同时 得到结构运动结果和强度/变形结果等，并支持柔性体的各种非线性特性（如接触、大变形、 材料非线性等）。 用户可自由定义零件为刚体或柔体，设置相关求解属性，直接计算刚体的位移、速度、加速 度和反作用力以及柔体的变形和应力。真正意义上实现了刚柔动力学分析的直接耦合。 Rigid Dynamics独特的前后处理 Windows操作风格 目录树管理模型数据库 支持两个零件连接面（运动关系）的清晰显示 快速高质量的动画显示效果 支持多窗口画面分割显示 自动生成计算报告
© 2008 PERA Global
ANSYS刚柔混合多体动力学分析技术
Joint Features—Redundancy Analysis
• 进行过约束分析，改善约束条件
Joint Features—Configuration Tool
• 单摆处于自由状态的位置. • 通过“Configure” 可改
变初始位置.
• 先选择configue，然后选 择具体运动副，出现调整 的坐标
边界条件和载荷
• 边界条件或者载荷可定义常数，表格或者函数 • 可以抑制某一载荷步的边界
约束方程
• 用于创建运动副之间的关系: • – 可以是位移，速度，角速度等 • 例如对图中齿轮减速机构: • - 小齿轮10个齿，大齿轮50个齿
后处理
大纲
• 多体动力学分析组成 • 多体动力学分析流程
大纲
• 多体动力学分析组成 • 多体动力学分析流程
• 多体动力学和其他模块的连接
运动副
• Revolute • Cylindrical • Spherical • Translational • Slot • Planar • Universal • General • Bushing
Revolute Translational
• 多体动力学和其他模块的连接
输出运动载荷进行静力分析
• 针对多体中某个柔性部件输出某个时刻动载荷进 行静力分析
连接参数优化模块DX
子结构刚柔耦合(NEW)
Demo
感谢聆听
Linear Transient Dynamic
Spectrum
Harmonic Response
Response Spectrum
Random Vibration
A. 多体动力学简介
Ansys中有两种多体动力学分析:
ANSYS结构动力学分析解析
ANSYS结构动力学分析解析结构动力学分析是研究结构在受到外力作用下的振动和响应情况。
在ANSYS中，结构动力学分析可以用于预测结构在振动或冲击载荷下的响应情况，进一步了解结构的强度和稳定性。
在这种分析中，结构通常被建模为弹性体，可以考虑材料的非线性性能和几何形状的复杂性。
要进行结构动力学分析，首先需要建立结构的有限元模型。
在ANSYS 中，可以使用多种方法进行建模，包括直接建模、利用CAD软件导入几何模型、导入现有的有限元模型等。
建模的关键是准确描述结构的几何形状、材料属性、约束条件等。
在建立了结构的有限元模型之后，就可以定义载荷和边界条件。
在结构动力学分析中，载荷通常包括外力和初始条件。
外力可以是静力或动力加载，可以通过施加比例和非比例的负载，来模拟不同的工况。
初始条件包括结构的初始位移、速度和加速度等。
通过定义这些载荷和边界条件，可以模拟出结构在不同工况下的运动和响应。
完成载荷和边界条件的定义后，就可以进行结构动力学分析了。
在ANSYS中，可以选择多种求解方法，包括模态分析、频率响应分析和时程分析等。
模态分析是结构动力学分析的基础，可以得到结构的固有频率、振型和模态质量等信息。
频率响应分析是针对特定的激励频率进行的分析，可以得到结构的频率响应函数和响应谱等信息。
时程分析是根据实际的载荷时间历程进行的分析，可以得到结构在时间上的响应情况。
在进行结构动力学分析时，需要对结果进行后处理和分析。
ANSYS提供了丰富的后处理工具，可以对结构的位移、应力、应变、振动模态等进行可视化和统计分析。
可以通过这些分析结果，进一步评估结构的强度、稳定性和可靠性等。
总之，ANSYS提供了强大的结构动力学分析解析方案，可用于预测结构在振动和冲击载荷下的响应情况。
通过建立有限元模型、定义载荷和边界条件、进行求解和后处理，可以对结构的运动和响应进行深入分析和评估。
这些分析结果对于设计优化、故障诊断和结构安全评估等方面具有重要意义。
ANSYS动力学分析
结构动力分析研究结构在动荷载作用的响应(如位移、应力、加速度等的时间历程)，以确定结构的承载能力和动力特性等。
ANSYS动力分析方法有以下几种,现分别做简要介绍.1.模态分析用模态分析可以确定设计中的结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型）.它也可以作为其他更详细的动力学分析的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析、谱分析。
用模态分析可以确定一个结构的固有频率和振型。
固有频率和振型是承受动态荷载结构设计中的重要参数.如果要进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析，固有频率和振型也是必要的。
ANSYS的模态分析是一线性分析,任何非线性特性（如塑性和接触单元）即使定义了也将忽略。
可进行有预应力模态分析、大变形静力分析后有预应力模态分析、循环对称结构的模态分析、有预应力的循环对称结构的模态分析、无阻尼和有阻尼结构的模态分析。
模态分析中模态的提取方法有七种，即分块兰索斯法、子空间迭代法、缩减法或凝聚法、PowerDynamics 法、非对称法、阻尼法、QR阻尼法,缺省时采用分块兰索斯法。
2。
谐响应分析任何持续的周期荷载将在结构中产生持续的周期响应（谐响应）。
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、疲劳及其他受迫振动引起的有害效果。
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）规律变化的荷载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，并进一步观察频率对应的应力。
这种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（间隙）单元，即使被定义了也将被忽略，但在分析中可以包含非对称系统矩阵，如分析流体-结构相互作用问题。
谐响应分析同样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)。
ANSYS动力分析
ANSYS动力分析动力分析是指利用ANSYS软件进行物体的动力学分析。
动力学分析是一种通过分析物体所受的力以及物体内部的应力和位移等参数，来研究物体在运动过程中的行为的方法。
在进行动力学分析之前，需要先对物体进行建模和网格划分。
在ANSYS软件中，可以使用不同的建模工具来绘制模型，如实体建模工具、面片建模工具等，然后使用网格划分工具将模型划分为有限元网格。
有限元网格是动力学分析的基础，通过在网格单元上建立方程组，并对其进行离散化，可以得到物体在动力学分析过程中对应的位移、速度和加速度等信息。
在进行动力学分析时，需要先定义物体所受的外力。
外力可以分为静力和动力两种。
静力是指不随时间变化的力，如重力、约束力等。
动力是指随时间变化的力，如冲击力、振荡力等。
外力可以通过加载和施加相应的约束来定义。
在动力学分析过程中，可以通过求解物体上的运动方程来获得物体的位移、速度和加速度等信息。
根据牛顿第二定律，可以得到物体的运动方程：F=m*a，其中F为物体所受的力，m为物体的质量，a为物体的加速度。
通过求解运动方程，可以得到物体在动力学分析过程中的运动情况。
动力学分析可以用于多种应用场景，如汽车碰撞分析、风力发电机械分析、飞机结构分析等。
在汽车碰撞分析中，可以通过动力学分析来模拟汽车在碰撞过程中的行为，如车辆的变形情况、车辆上乘员的受力情况等。
在风力发电机械分析中，可以通过动力学分析来模拟风力发电机械在风力作用下的运动情况，如叶轮的转速、齿轮的受力情况等。
在飞机结构分析中，可以通过动力学分析来模拟飞机在起飞、着陆等过程中的变形和受力情况，从而评估飞机结构的稳定性和安全性。
动力学分析在工程设计和科学研究中有着广泛的应用。
通过动力学分析，可以预测物体在运动过程中的变形和破坏情况，从而指导工程设计和制造过程。
此外，动力学分析还可以用来验证理论模型和进行参数敏感性分析，从而改进和优化设计方案。
总之，ANSYS动力学分析是一种通过分析物体所受的力以及物体内部的应力和位移等参数，来研究物体在运动过程中的行为的方法。
ANSYS 动力分析概述及其在工程中的运用
ANSYS 动力分析概述及其在工程中的运用
李根，杨圣，周怀瑜，周秋露
河海大学水利水电学院，南京（210098）
Email: ligenhohai@
摘 要：文章介绍了 ANSYS 动力分析模块中的模态分析、谱分析、谐响应分析和瞬态动力 分析的相关概念、原理及注意点。结合一具体工程实例，逐次进行了以上的动力分析过程， 为工程技术人员使用 ANSYS 进行动力分析提供参考。 关键字：ANSYS；模态分析；谱分析；谐响应分析；瞬态分析 中图分类号：TV3
K X 0 M X (1) 为加速度向量、X 为位移向量。对 式(1)中： M 为质量矩阵、 K 为质量矩阵、 X sin(t ) ，带入运动方程（1）可得， 线性系统，该方程解的形式很简单，令 X K 2 M 0 (2)
图7
变量 UX-1 和变量 UX-2 随频率的变化曲线
6.4 瞬态动力分析
在瞬态动力分析中,需要注意的问题有: (1) 必须指定系统的杨氏模量或某种形式的刚度以形成刚度矩阵,同样必须指定密度或 某种形式的质量以形成质量矩阵。 (2) 若要考虑重力,不仅需要在材料性质中输入密度,而且需要输入加速度,因为 ANSYS 将重力以惯性力的方式施加,所以在输入加速度时,其方向应与实际的方向相反。 (3) 地震波的输入可以编辑成文本文件,然后通过定义数组来简化输入。 选择合适的地震 波后,要对选用的地震记录和加速度峰值按适当的比例放大或缩小,使峰值加速度相当于与设 防烈度相应的多遇地震和罕遇地震时的加速度峰值。 地震波采用中国天津 （1976） 地震竖向记录， 天津波的记录时长 5s， 时间间隔 0.01s。 根据场地的地形地质条件和抗震设防烈度， 调整天津波的加速度过程记录， 最后得到实际场 地的水平向和竖直向加速度过程，如图 8 所示。将加速度读入 ANSYS 的求解过程，在后处 理中，定义变量 A 为桥中心连杆处顶端节点的竖向位移随时间变化过程，定义变量 B 为该
ansys动力学中的支反力_概述及解释说明
ansys动力学中的支反力概述及解释说明1. 引言1.1 概述在工程学领域中，支反力是指物体或系统受到其他物体或系统作用而产生的一种力。
它扮演着重要的角色，能够对系统的行为和稳定性产生重大影响。
在ANSYS 动力学中，支反力是研究和分析物体或结构在运动或变形过程中所受到的外部力以及相互作用的关键因素。
本文将概述和解释ANSYS动力学中支反力的概念、计算方法以及其对系统行为的影响。
我们将介绍ANSYS软件，并详细讨论其中动力学模块的功能与特点。
此外，我们还将探讨支反力的定义、分类以及其在不同应用领域中的重要性。
1.2 文章结构本文共分为五个部分。
引言部分（第1节）对文章进行了整体概述，并阐明了研究目标与内容。
接下来（第2节），我们将简要介绍动力学基础知识，并介绍ANSYS软件及其动力学模块相关知识。
第3节将深入解释支反力的概念、分类以及其在系统行为方面的影响。
第4节则详细描述了ANSYS中计算支反力的方法、组件选择与建模准备工作、剖析和求解步骤，以及计算结果的解释与分析方法。
最后（第5节），我们将对文章进行总结，并展望ANSYS动力学中支反力研究的意义和未来发展方向。
1.3 目的本文旨在提供对ANSYS动力学中支反力概念和解析计算方法的全面了解。
通过阐述支反力的定义、分类以及其对系统行为的影响，读者将能够更好地理解该领域内支反力相关问题的本质和重要性。
同时，介绍ANSYS软件及其动力学模块，将帮助读者掌握运用该软件进行支反力分析的基本步骤和技巧。
最终，我们希望通过本文的阐述和讨论，促进对ANSYS动力学中支反力研究的进一步探索，并为未来相关工程问题提供有益启示。
2. ANSYS动力学简介：2.1 动力学基础知识：动力学是研究物体运动及其引起的相互作用和变形的学科。
它涉及到力的概念、质点和刚体运动、牛顿三定律等。
在ANSYS中，动力学模块可以用于分析结构在外部载荷作用下的响应，包括振动、冲击和其他多种复杂的动态负载情况。
ANSYS转子动力学分析
ANSYS转子动力学分析ANSYS转子动力学分析是一种通过ANSYS软件进行转子系统的动力学仿真分析方法。
转子动力学分析是用于研究和评估机械设备中转子系统动力学性能的一种方法。
它可以帮助工程师了解转子系统的受力、振动、疲劳寿命等关键参数，并优化设计以提高系统的稳定性和可靠性。
在进行ANSYS转子动力学分析时，首先需要建立转子系统的几何模型。
这可以通过CAD软件绘制转子的三维模型，然后将模型导入到ANSYS中进行后续分析。
在建立几何模型时，需要考虑转子的形状、尺寸、支撑结构等因素，并确定转子系统的边界条件。
建立几何模型后，需要定义转子的材料性质。
转子的材料性质对其受力和振动特性有着重要影响。
常见的转子材料包括金属、复合材料等。
在ANSYS中，可以通过指定材料的弹性模量、泊松比、密度等参数来定义转子的材料性质。
在进行ANSYS转子动力学分析时，需要考虑转子的受力和激振源。
转子受力包括离心力、惯性力、外部载荷等，可以通过动力学方程来描述。
而激振源可以是旋转不平衡、激励力等，可以通过在特定位置施加外部载荷来模拟。
转子动力学分析的关键步骤是求解转子系统的运动方程。
在ANSYS中，可以通过有限元方法来离散化转子系统，将其分解为有限数量的节点和单元，然后使用动力学方程对节点进行求解。
需要注意的是，转子系统通常是一个大型非线性动力学系统，需要进行迭代求解才能获得准确的结果。
在求解转子系统的运动方程后，可以通过后处理分析来获取有关转子动力学性能的参数。
常见的参数包括转子的振动幅值、振动速度、应力、疲劳寿命等。
这些参数可以用于评估转子系统的稳定性和可靠性，帮助工程师优化设计并提高系统的性能。
总之，ANSYS转子动力学分析是一种通过ANSYS软件进行转子系统的动力学仿真分析方法。
通过建立几何模型、定义材料性质、求解运动方程和后处理分析，可以评估转子系统的动力学性能，并优化设计以提高系统的稳定性和可靠性。
基于ANSYS的电机转子的动力学分析
基于ANSYS的电机转子的动力学分析电机转子的动力学分析是电机设计过程中非常重要的一步，它可以帮助工程师优化电机的性能和可靠性。
在进行动力学分析时，通常使用工程仿真软件ANSYS来模拟和分析电机的运动和力学行为。
在进行电机转子的动力学分析时，首先需要确定电机的结构和材料参数。
这包括电机的转子形状、材料特性、叶轮和叶片的结构等。
然后，利用ANSYS软件进行有限元建模，将电机的各个部分进行离散化，确定有限元的节点数和单元类型。
在建立有限元模型时，需要考虑电机的几何形状、质量和惯性分布。
在建立完有限元模型之后，可以利用ANSYS中的动力学分析功能对电机进行力学行为的仿真。
动力学分析可以包括转子的自由振动、受迫振动、失稳分析等。
通过动力学分析，可以了解电机的固有频率、模态形状以及受激励时的响应特性，并根据分析结果进行电机结构参数的优化。
动力学分析还可以帮助工程师评估电机的可靠性和耐久性。
通过对电机在不同工况下的振动、应力、变形等进行分析，可以判断电机在长时间运行过程中是否会出现疲劳破坏、松动等问题。
在动力学分析中还可以考虑电机与周围环境的相互作用，比如电机在高速运转时的气动力、流体力学效应等。
除了动力学分析，ANSYS还可以进行热分析、磁场分析等多种物理场的耦合分析。
通过将转子的动力学分析与热分析、磁场分析等相结合，可以全面评估电机的性能和可靠性。
总之，基于ANSYS的电机转子的动力学分析对于电机设计和性能优化非常重要。
通过动力学分析，可以优化电机的结构参数，提高电机的振动和噪音性能，保证电机的可靠性和耐久性。
同时，动力学分析还可以帮助工程师深入了解电机的机械行为和响应特性，提供有效的设计指导和优化建议。
- 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)。
1-20
动力学 - 基本定义和术语
…建模注意事项
材料特性
• • • 杨氏模量和密度是必须的。 记住使用一致的单位制。 对于密度，当使用英制单位时，定义质量密度而不是重量密度:
– [质量密度]=[重量密度]/[g]=[lbf/in3] / [in/sec2] = [lbf-sec2/in4] – 钢的密度=0.283/386 = 7.3 x 10-4 lbf-sec2/in4
1-17
动力学 - 基本定义和术语
…求解方法
直接积分法 • • • 直接求解运动方程
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
对于谐响应分析，由于载荷与响应都假设是谐函数，所以运动方程是以 力的频率函数而不是以时间函数的形式来写出并求解的。 对于瞬态分析，运动方程保持为时间的函数，可通过显式或隐式方法进 行求解。
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
例—国际单位制
• •Length unit •Time unit •Mass unit •Force unit •Young’s Modulus of Steel •Density of Steel •Yield stress of Mild Steel •Acceleration due to gravity (a) meter second kilogram Newton 210.0E+09 7.85E+03 200.0E+06 9.81 (b) millimeter second tonne Newton 210.0E+03 7.85E–09 200.0 9.81E+03 (c) millimeter millisecond kilogram kiloNewton 210.0 7.85E–06 0.200 9.81E-03
求解方法
如何求解通用运动方程？ • 两种主要方法：
– 模态叠架法 – 直接积分法
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
模态叠架法
• 首先求解无阻尼的自由振动得到特征值和特征向量，然后利用正则变化 使方程组转换为互不耦合的方程组，最后对各个自由度的运动方程进行 积分并进行叠加。
• • • 可用来进行瞬态和谐响应分析。 两类方法本质上等价。 第六章再详细介绍。
0 0 0 0 0 x 0 0 0 0 0 x 0 0 0 0 0 x 0 0 0 0 0 x 0 0 0 0 0 Lumped [M] x
Consistent [M]
1-23
动力学 - 基本定义和术语
…质量矩阵
分布质量矩阵 • • • 从单元形函数计算得来。 是大多数单元的缺省选项。
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
•
每种物理现象将按照一定类型的动力学分析来解决
1-8
动力学
B. 动力学分析类型
请看下面例子：
–
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
汽车尾气排放管装配体，如果其固有频率与发动机的频率相同就会发生共振，可能导致其 脱离，该如何避免这种危险呢？ 涡轮叶片在受力（离心力）时表现出不同的动力学特性，你将如何计算？(预应力)
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
M M ( N
e e e ve
T
N
dV )
一些单元具有特殊形式的质量矩阵叫做简化质量矩阵，它是把对应于转 动的元素置为零。
集中质量矩阵 • • 假定单元的质量集中在单元的各节点上，这样得到的质量矩阵为对角线 矩阵。 通过分析选项来激活(LUMPM 命令).
–
答案：作一个模态分析决定结构振动特性。
1-9
动力学
…动力学分析类型
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
– 汽车保险杠可以承受低速撞击，但在较高速下撞击就可能变形。 – 网球拍框架设计上应使其能够抵挡网球的冲击并且允许发生轻微弯曲。
解决办法：作一个瞬态动力学分析，计算出结构对随时间变化的载荷的 响应。
三维弹性动力学的基本方程 ：
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
平衡方程
ij , j
f
i
u i ,tt u i ,t
几何方程
ij
1 (u i , j 2
u
j ,i
)
物理方程
u
u u
i
ij
_
D
i j kl
kl
边界条件
i
ui
n
ij
j
T
_
i
初始条件
( x, y, z ,0)
解决办法——作随机振动分析以决定部件对随机震动的响应。
Courtesy: NASA
1-13
动力学
C. 基本定义和术语
讨论的问题： • • • • • 运动通用方程 求解方法 建模考虑的因素 质量矩阵 阻尼
培训手册
1-14
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
•动力学 - 基本定义和术语
运动方程
1-18
动力学 - 基本定义和术语
…求解方法
隐式求解方法 • • • • • 要求矩阵求逆 非线性要求平衡叠代（收敛问题） 积分时间步Dt可以很大，但由于收敛问 题而受到限制。 除了Dt 要求很小的情况外，隐式积分法 对多数问题都有效。 这种方法是我们主要讨论的。 • • • • 显式求解方法 不要求矩阵求逆
动力学 - 基本定义和术语
…阻尼
粘性阻尼 • 物体在流体中运动时发生 • 在动力学分析中应该考虑，该阻尼力与运动速度成比例。
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
动力学
A. 定义、目的和特点
什么是动力学分析？ •
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
用来确定惯量（质量/转动惯量）和阻尼起重要作用时结构或构件动力学 行为的技术 通常有两类研究对象：一类是在运动状态下工作的机械或结构，另一类 是承受动力载荷作用的工程结构 。
•
1-19
动力学 - 基本定义和术语
建模注意事项
几何形状和网格划分 • • • 几何形状与静态分析要求注意的事项相同。 要包括充分描绘模型质量分布所必须的详细资料。
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
在注重应力结果时需要精细的网格，如果只对位移感兴趣时(如低阶模态 )较粗糙网格就足够了。
动力学分析
段志东
教程目标
培训（教程）结束后，您将能够利用ANSYS做以下工作： • • • 模态、谐波、瞬态和谱分析的前处理、求解和后处理 重启动允许从已存在载荷历程的时间点或恢复不收敛的求解继续求解 使用模态叠加方法可以减少瞬态或谐响应分析的求解时间
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
•
•
“动力学行为” ，如：
– 振动特性——结构如何振动及其振动频率 – 载荷随时间变化的效应（如对结构的位移和应力的影响） – 周期载荷激励（振荡或随机）
1-5
动力学
… 定义、目的和特点
• 静力分析用于确保一个结构能够承受稳 定载荷的条件，但这些还远远不够，因 为结构不总是承受静力作用或保持匀速 直线运动。
•
动力问题中结构响应的大小，与载荷的大小和载荷随时间变换 的过程有关。
1-7
动力学
… 定义、目的和特点
• 动力学分析用于下列物理现象 ：
– – – – – 振动——如由于旋转机械引起的 冲击——汽车碰撞、锤击 变化载荷——曲轴和其他旋转机械 地震载荷——如地震、冲击波等 随机振动——如火箭发射、道路交通等
1-6
•动力学
… 定义、目的和特点
结构动力问题和结构静力问题比较有三个不同点
•
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段Байду номын сангаас东制作
动力问题不像静力问题那样具有单一解，而必须建立相应于响 应历程中全部时间的一系列解答。
•
静力问题中，结构的内力和位移仅依赖于给定的外载荷，平衡 关系为外力和恢复力之间的平衡；动力问题中，结构产生的位 移和加速度有关，结构的恢复力不仅要平衡外加动力载荷，还 要平衡加速度引起的惯性力。
•
•
使用模态综合法求解大模型模态
使用ANSYS高级模态分析的能力，包括预应力模态、循环对称模态和大变 形模态分析
1-2
培训手册
动力学简介
1-3
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
动力学简介
A. 动力学分析定义、目的和特点 B. 动力学分析类型 C. 基本概念和术语 D. 实例介绍
培训手册
1-4
1-22
动力学 - 基本定义和术语
质量矩阵
•
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
动力学分析中必须有质量矩阵[M] ，它是通过单元密度对每个单元计算 出来的。
•
有两种类型的质量矩阵[M]：分布质量矩阵和集中质量矩阵。对于2-D BEAM3, 梁单元，其分布质量矩阵和集中质量矩阵如下所示：
i ,t
u ( x, y, z ) ( x, y, z ,0) u ( x, y, z )
i i ,t
1-15
动力学 - 基本定义和术语
运动方程
• 通用运动方程如下：
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
静力学方程 代数方程
C u K u F t M u
x 0 ROTZ 1 0 UX 2 x UY2 0 ROTZ 2 0