ANSYS动力学瞬态分析完全法

完全法

完全法采用完整的系统矩阵计算瞬态响应（没有矩阵缩减）。它是三种方法中功能最强的，允许包括各类非线性特性（塑性、大变形、大应变等）。

注─如果并不想包括任何非线性，应当考虑使用另外两种方法中的一种。这是因为完全法是三种方法中开销最大的一种。

完全法的优点是：

·容易使用，不必关心选择主自由度或振型。

·允许各种类型的非线性特性。

·采用完整矩阵，不涉及质量矩阵近似。

·在一次分析就能得到所有的位移和应力。

·允许施加所有类型的载荷：节点力、外加的（非零）位移（不建议采用）和单元载荷（压力和温度），还允许通过TABLE数组参数指定表边界条件。

·允许在实体模型上施加的载荷。

完全法的主要缺点是它比其它方法开销大。

§3.4 完全法瞬态动力学分析

首先，讲述完全法瞬态动力学分析过程，然后分别介绍模态叠加法和缩减法与完全法不相同的计算步骤。完全法瞬态动力分析（在ANSYS/Multiphsics、ANSYS/Mechauioal及ANSYS/Structural中可用）由以下步骤组成：

1.建造模型

2.建立初始条件

3.设置求解控制

4.设置其他求解选项

5.施加载荷

6.存储当前载荷步的载荷设置

7.重复步骤3-6定义其他每个载荷步

8.备份数据库

9.开始瞬态分析

10.退出求解器

11.观察结果

§ 型

在这一步中，首先要指定文件名和分析标题，然后用PREP7定义单元类型，单元实常数，材料性质及几何模型。这些工作在大多数分析中是相似的。<>详细地说明了如何进行这些工作。

对于完全法瞬态动力学分析，注意下面两点：

·可以用线性和非线性单元；

·必须指定杨氏模量EX（或某种形式的刚度）和密度DENS（或某种形式的质量）。材料特性可以是线性的或非线性的、各向同性的或各向异性的、恒定的或和温度有关的。

划分合理的网格密度：

·网格密度应当密到足以确定感兴趣的最高阶振型；

·对应力或应变感兴趣的区域比只考察位移的区域的网格密度要细一些；

·如果要包含非线性特性，网格密度应当密到足以捕捉到非线性效应。例如，塑性分析要求在较大塑性变形梯度的区域有合理的积分点密度（即要求较密的网格）；

·如果对波传播效果感兴趣（例如，一根棒的末端准确落地），网格密度应当密到足以解算出波动效应。基本准则是沿波的传播方向每一波长至少有20个单元。

§

在执行完全法瞬态动力学分析之前，用户需要正确理解建立初始条件和正确使用载荷步。

瞬态动力学分析顾名思义包含时间函数的载荷。为了定义这样的载荷，用户需要将载荷—时间关系曲线划分成合适的载荷步。载荷—时间曲线上的每个“拐角”对应一个载荷步，如图3.1所示。

图3.1载荷—时间关系曲线

第一个载荷步通常被用来建立初始条件，然后为第二和后继瞬态载荷步施加载荷并设置载步选项。对于每个载荷步，都要指定载荷值和时间值，同时指定其它的载荷步选项，如采用阶梯加载还是斜坡加载方式施加载荷以及是否使用自动时间步长等。然后，将每个载荷步写入载荷步文件，最后一次性求解所有载荷步。

施加瞬态载荷的第一步是建立初始条件（即零时刻时的情况）。瞬态动力学分析要求给定两种初始条件（因为要求解的方程是两阶的）：初始位移（）和初始速度（）。如果没有进行特意设置，和都被假定为0。初始加速

度（）一般假定为0，但可以通过在一个小的时间间隔内施加合适的加速度载荷来指定非零的初始加速度。

下面的段落描述了如何施加不同组合形式的初始条件。

§

这是缺省的初始条件，即如果= = 0，则不需要指定任何条件。在第一个载荷步中可以加上对应于载荷/时间关系曲线的第一个拐角处的载荷。

§

可以用IC命令设置这些初始条件。

命令：IC

GUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply>Initial Condit’n>Define

注意：不要定义矛盾的初始条件。例如，在某单一自由度处定义了初始速度，则在所有其它自由度处的初始速度将为0.0，潜在地会产生冲突的初始条件。在大多数情形下要在模型的每个未约束自由度处定义初始条件。如果这些条件对各自由度是不同的，那么就可以较容易地明确指定初始条件，如下所述。

关于TIMINT和IC命令的说明参见<>。

§

非零速度是通过对结构中需指定速度的部分加上小时间间隔上的小位移来实

现的。比如如果=0.25，可以通过在时间间隔0.004内加上0.001的位移来实现，命令流如下：

...

TIMINT,OFF! Time integration effects off

D,ALL,UY,.001! Small UY displ. (assuming Y-direction velocity)

TIME,.004! Initial velocity = 0.001/0.004 = 0.25

LSWRITE! Write load data to load step file (Jobname.S01) DDEL,ALL,UY! Remove imposed displacements

TIMINT,ON! Time integration effects on

...

§

和上面的情形相似，不过施加的位移是真实数值而非“小”数值。比如，若= 1.0且= 2.5，则应当在时间间隔0.4内施加一个值为1.0的位移：...

TIMINT,OFF! Time integration effects off

D,ALL,UY,1.0! Initial displacement = 1.0

TIME,.4! Initial velocity = 1.0/0.4 = 2.5

LSWRITE! Write load data to load step file (Jobname.S01) DDELE,ALL,UY! Remove imposed displacements

TIMINT,ON! Time integration effects on