ANSYS动力学瞬态分析完全法
ANSYS典型动力学分析的方法和步骤
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4．观察结果
Main Menu>General Postproc>Read Results>First Set Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape
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4．观察结果
Main Menu>General Postproc>Read Results>Next Set
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3．扩展模态
(1) 再次进入ANSYS求解器。 (2) 激活扩展处理及相关选项。
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3．扩展模态
振型扩展的阶数 频率范围 计算单元结果
扩展模态后重新计算 Main Menu>Solution>Solve>Current LS
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扩展模态合并
7种模态提取的方法
ANSYS分析典型的动力学问题
（一）模态分析 （二）谐响应分析 （三）瞬态动力学分析
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（一）模态分析
定义：模态分析用于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）
模态分析的步骤： 1. 建模； 2. 加载及求解； 3. 扩展模态； 4. 检查结果。
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1. 建模
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2. 加载及求解
3) 定义主自由度
主自由度能够描述结构动力学特性的重要的自由度， 只有采用Reduced模态提取法时才有效。
设置Block Lanczos法或Subspace法后
设置Reduced法后
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2. 加载及求解
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
ansysworkbench瞬态动力学实例
在本文中，我将为您撰写一篇关于ANSYS Workbench瞬态动力学实例的文章。
我们将深入探讨ANSYS Workbench在瞬态动力学仿真方面的应用，从简单到复杂、由浅入深地讨论其原理和实践操作，并共享个人观点和理解。
第一部分：介绍ANSYS Workbench瞬态动力学仿真ANSYS Workbench是一种用于工程仿真的全面评台，包含了结构、流体、热传递、多物理场等多种仿真工具。
瞬态动力学仿真是ANSYS Workbench的重要应用之一，它能够模拟在时间和空间上随机变化的动力学过程，并对结构在外部力作用下的动力响应进行分析。
在瞬态动力学仿真中，ANSYS Workbench可以模拟诸如碰撞、冲击、振动等动态载荷下的结构响应，用于评估零部件的耐久性、振动特性、动态稳定性等重要工程问题。
通过对这些现象的模拟和分析，工程师可以更好地了解结构在实际工况下的性能，进而进行有效的设计优化和改进。
第二部分：实例分析为了更直观地展示ANSYS Workbench瞬态动力学仿真的应用，我们以汽车碰撞仿真为例进行分析。
假设我们需要评估汽车前部结构在碰撞事故中的动态响应，我们可以通过ANSYS Workbench建立汽车前部结构的有限元模型，并对其进行碰撞载荷下的瞬态动力学仿真。
我们需要构建汽车前部结构的有限元模型，包括车身、前保险杠、引擎盖等部件，并设定材料属性、连接方式等。
接下来，我们可以在仿真中引入具体的碰撞载荷，如40km/h车速下的正面碰撞载荷，并进行瞬态动力学仿真分析。
通过仿真结果，我们可以获取汽车前部结构在碰撞中的应力、应变分布，以及变形情况，从而评估其在碰撞事故中的性能表现。
第三部分：个人观点与总结通过以上实例分析，我们可以看到ANSYS Workbench瞬态动力学仿真在工程实践中的重要应用价值。
瞬态动力学仿真不仅能够帮助工程师分析结构在动态载荷下的响应，还可以为设计优化、安全评估等工程问题提供重要参考。
ANSYS瞬态动力学分析
ANSYS 理论与工程应用
8-1
瞬态动力学分析也称为时间历程分 析，用于确定结构承受任意随时间 变化荷载时的响应。 荷载和时间的相关性使得惯性力和 阻尼的作用不可忽视。
ANSYS 理论与工程应用
8-2
当惯性力和阻尼的作用可以忽视时 ，就可以使用静力学的多载荷步分 析代替瞬态分析。
有加速度。 3. 所有荷载必须施加在用户定义的主自由度
上，限制了实体模型的加载方法的使用。
ANSYS 理论与工程应用
8-7
Reduced 法缺点：
4. 整个瞬态分析过程中，时间步长必须保持 恒定，不允许自动时间步长。
5. 唯一允许的非线性是简单的点点接触
ANSYS 理论与工程应用
8-8
Mode Superposition 法优点：
By Dr Cui Mao , May 2013
ANSYS 理论与工程应用
8-5
Full 法优点：
5. 允许施加各种类型的荷载 6. 允许采用实体模型上所加的荷载
Full 法缺点： 开销大
ANSYS 理论与工程应用
8-6
Reduced法优点： 比Full法快且开销小 Reduced 法缺点：
1. 需要对主自由度的结果进行扩展。 2. 不能施加单元荷载（压力、温度）但允许
ANSYS 理论与工程应用
8-16
节点位移
ANSYS 理论与工程应用
8-17
节点轴向应力
ANSYS 理论与工程应用
8-18
节点Mises应力
ANSYS 理论与工程应用
8-19
例2 理想弹塑性悬臂梁承受时间历程荷
载 。 梁 长 20cm ， 横 截 为 正 方 形 ， 边 长
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。
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作业三梁结构的瞬态完全法分析
ANSYS作业三梁结构的瞬态完全法分析梁结构是一种常见的结构形式，在工程领域有广泛的应用。
在进行梁结构设计时，瞬态完全法分析是一种重要的手段，可以帮助工程师了解结构在不同加载情况下的响应。
本文将介绍基于ANSYS软件的梁结构的瞬态完全法分析方法。
瞬态完全法分析是一种求解结构响应过程的数值方法，它考虑了结构在整个加载过程中的动态特性。
在进行该分析前，需要先建立一个准确的结构模型。
在ANSYS软件中，可以通过建立几何模型、设定材料性质和加载条件等步骤来完成结构模型的建立。
在梁结构的瞬态完全法分析中，需要定义结构的几何形状和材料参数。
几何形状包括梁的长度、宽度和高度等尺寸参数。
材料参数包括梁的弹性模量、材料密度和截面惯性矩等。
通过这些参数，可以计算梁的刚度矩阵和质量矩阵。
在加载条件的定义中，瞬态完全法分析考虑了结构在整个加载过程中的变化。
常见的加载条件包括点力、分布力和边界条件等。
在ANSYS软件中，可以通过在结构上定义点和面的边界条件来模拟实际加载情况。
通过以上步骤，我们可以得到梁结构的刚度矩阵、质量矩阵和加载条件矩阵。
然后，通过求解结构的动力学方程，可以得到结构的瞬态响应。
在ANSYS软件中，可以利用适当的求解器来求解结构的动力学方程。
在求解过程中，可以设定求解的时间步长和结束时间。
通过逐步求解时间步长内各时间点上的结构响应，可以得到结构在不同时间点上的位移、应变和应力等信息。
根据分析结果，可以评估结构在不同加载情况下的性能。
常见的评估指标包括最大位移、最大应变和应力分布等。
通过对这些指标的分析，可以判断结构的安全性和稳定性，为结构设计和改进提供参考。
总之，瞬态完全法分析是一种重要的手段，可以帮助工程师了解梁结构在不同加载情况下的响应。
通过ANSYS软件的使用，可以方便地进行梁结构的瞬态完全法分析。
该方法可以为结构设计和改进提供重要的参考，提高结构的安全性和性能。
粱结构的瞬态完全法分析ANSYS150
改进方向和建议
增加材料库：涵盖更多种类 的材料属性，以便进行更广 泛的分析
优化算法：提高计算精度和 效率，减少误差
改进界面设计：提供更加直 观和易用的界面，降低使用
门槛
强化与其他软件的兼容性： 方便用户进行多软件协同工
作和数据交换
07 结论
对ANSYS150的粱结构瞬态完全法分析的综合评价
优点：瞬态完 全法能够准确 模拟粱结构的 动态行为，适 用于各种复杂 边界条件和材
适用范围：适用 于各种类型的粱 结构，包括简支 粱、连续粱等， 能够考虑粱结构 的几何非线性和 材料非线性。
优点：瞬态完全 法能够考虑时间 历程上的动态响 应，提供粱结构 的应力、应变等 详细信息，适用 于分析粱结构的 振动、冲击等问 题。
步骤：建立粱结 构的动力学方程； 采用有限元方法 进行离散化；利 用数值计算方法 求解粱结构的瞬 态响应；对结果 进行后处理和可 视化。
模。
丰富的材料库： 提供多种材料 属性，包括弹 性模量、泊松 比、密度等。
高效的求解器： 采用先进的求 解技术，能够 快速准确地求 解各种复杂的 有限元问题。
强大的后处理 功能：支持多 种后处理方式， 包括云图、等 值线图、矢量 图等，方便用 户对结果进行 可视化分析。
应用领域
机械工程 航空航天 船舶工业 汽车工业
料特性。
缺点：计算量 大，需要高性 能计算机支持， 且对初始条件 和参数设置敏 感，易受误差
影响。
应用范围：适 用于粱结构的 振动、冲击和 疲劳分析等， 为工程实际提 供可靠的理论
依据。
结论： ANSYS150的 粱结构瞬态完 全法分析功能 强大，但需注 意其计算资源 和误差控制要
求。
对未来研究的展望
瞬态动力学分析的求解方法
瞬态动力学分析的求解方法ANSYS提供了两种方法求解方程式，即中心差分时间积分法和Newmark时间积分法（包括改进的HHT方法）。
中心差分时间积分法用于ANSYS LS-DYNA的显示瞬态动力学分析，读者可参阅LS-DYNA的相关书籍，而Newmark时间积分法用于ANSYS隐式瞬态动力学分析。
ANSYS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）。
ANSYS提供了3种Newmark时间积分方法，即完全法、缩减法及模态叠加法，分别介绍如下：（1）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），允许包括各类非线性特性（如塑性、大变形和大应变等），它是3种方法中功能最强、最容易使用的方法。
完全法的优点是：1）容易使用，不必关心选择主自由度或振型。
2）允许各种类型的非线性特性。
3）采用完整矩阵，不涉及质量矩阵近似。
4）一次分析就能得到所有的位移和应力。
5）允许施加所有类型的载荷，如节点力、外加的（非零）位移和单元载荷（压力和温度），还允许通过TABLE 数组参数指定表边界条件。
6）允许在实体模型上施加载荷。
完全法的主要缺点是它比其他方法开销大。
（2）缩减法缩减法通过采用主自由度及缩减矩阵压缩问题规模。
计算出主自由度处的位移之后，ANSYS 可将解扩展到原有的完整自由度集上，这种方法的优点是比完全法快且开销小。
缩减法的缺点是：1）初始解只计算主自由度的位移，需进行扩展计算，以得到完整空间上的位移、应力和力。
2）不能施加单元载荷（如压力和温度等），但允许施加加速度。
3）所有载荷必须施加在用户定义的主自由度上。
4）整个瞬态分析过程中时间步长必须保持恒定，不允许采用自动时间步长。
5）唯一允许的非线性是简单的点-点接触（间隙条件）。
（3）模态叠加法模态叠加法通过对模态分析得到的振型（特征向量）乘上因子并求和来计算结构的响应，它的优点是：1）对于许多问题，它比缩减法或完全法更快、开销更小。
ANSYS三种动力学分析方法的一般步骤
ANSYS三种动力学分析方法的一般步骤
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
模态叠加法通过乘以放大系数后的振型（从模态分析得到）叠加求和来计算结构的动力学响应。
这种方法在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Structural及ANSYS/Professional中是可用的。
使用这种方法的过程由五个主要步骤组成：
1.建造模型；
2.获取模态解；
3.获取模态叠加法瞬态分析解；
4.扩展模态叠加解；
5.观察结果。
缩减（Reduced）法是用缩减矩阵来计算动力学响应，在ANSYS/Multiphysics，ANSYS/Mechanical及ANSYS/Structural中均可采用。
如果在分析中不准备包含非线性特性（除了简单的节点对节点接触），就可以考虑使用这种方法。
缩减法瞬态动力学分析的过程由五个主要步骤组成：
1.建造模型；
2.获取缩减解；
3.观察缩减法求解结果；
4.扩展解（扩展处理）；
5.观察已扩展解的结果。
在这些步骤中，第一步和完全法中的相同，不过不允许有非线性特性（简单的节点对节点接触除外，它是被指定为间隙条件而非单元类型）。
其它步骤的细节在下面解释。
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：［岡以+ ［汕］+因国二｛叫）｝其中：[M]=质量矩阵[C]=阻尼矩阵[K]=刚度矩阵｛」｝=节点加速度向量｛乂｝=节点速度向量｛u｝=节点位移向量在任意给定的时间一，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。
ANSY程序使用Newmar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（integrationtime 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动力学分析的几个入门例子
ANSYS动⼒学分析的⼏个⼊门例⼦ANSYS动⼒学分析的⼏个⼊门例⼦问题⼀：悬臂梁受重⼒作⽤发⽣⼤变形，求其固有频率。
基本过程：1、建模2、静⼒分析NLGEOM,ONPSTRES,ON3、求静⼒解4、开始新的求解：modalPSTRES,ONUPCOORD,1,ON 修正坐标PSOLVE...5、扩展模态解6、察看结果/PREP7ET,1,BEAM189 !使⽤beam189梁单元MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDA TA,EX,1,,210e9MPDA TA,PRXY,1,,0.3MPDA TA,DENS,1,,7850SECTYPE, 1, BEAM, RECT, secA, 0 !定义梁截⾯secA SECOFFSET, CENT SECDA TA,0.005,0.01,0,0,0,0,0,0,0,0K, ,,,, !建模与分⽹K, ,2,,,K, ,2,1,,LSTR, 1, 2LA TT,1, ,1, , 3, ,1LESIZE,1, , ,20, , , , ,1LMESH, 1FINISH/SOL !静⼒⼤变形求解ANTYPE,0NLGEOM,1PSTRES,ON !计及预应⼒效果DK,1, , , ,0,ALL, , , , , ,ACEL,0,9.8,0, !只考虑重⼒作⽤TIME,1AUTOTS,1NSUBST,20, , ,1KBC,0SOLVEFINISH/SOLUTIONANTYPE,2 !进⾏模态求解MSA VE,0MODOPT,LANB,10MXPAND,10, , ,0 !取前⼗阶模态PSTRES,1 !打开预应⼒效应MODOPT,LANB,10,0,0, ,OFFUPCOORD,1,ON !修正坐标以得到正确的应⼒PSOLVE,TRIANG !三⾓化矩阵PSOLVE,EIGLANB !提取特征值和特征向量FINISH/SOLUEXPASS,1 !扩展模态解PSOLVE,EIGEXPFINISH/POST1SET,LIST !观察结果FINISH此主题相关图⽚如下：问题⼆：循环对称结构模态分析这是ANSYS HELP⾥的例⼦，但那个命令流似乎有些问题，下⾯是整理过的命令流。
瞬态动力学分析
§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 Workbench 17·0有限元分析：第10章-瞬态动力学分析
第10章 瞬态动力学分析
瞬态动力学分析（亦称时间历程分析）是用于确定承受任意随时间变化的载荷的结构动力学响应的一种方法。
利用瞬态动力学分析可以确定结构在静载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合下随时间变化产生的位移、应变、应力及力。
★ 了解瞬态动力学分析。
10.1 瞬态动力学分析概述
瞬态动力学分析（Transient Structural Analysis）给出的是结构关于时间载荷的响应，它不同于刚体动力学分析，在Workbench中瞬态动力学的模型可以是刚体，也可以是柔性体，而对于柔性体可以考虑材料的非线性特征，由此可得出柔性体的应力和应变值。
在进行瞬态动力学分析时，需要注意：
当惯性力和阻尼可以忽略时，采用线性或非线性的静态结构分析来代替瞬态动力学分析。
当载荷为正弦形式时，响应是线性的，采用谐响应分析更为有效。
当几何模型简化为刚体且主要关心的是系统的动能时，采用刚体动力学分析更为有效。
除上述三种情况外，其余情况均可采用瞬态动力学分析，但其所需的计算资源较其他方法要大。
10.2 瞬态动力学分析流程
在ANSYS Workbench左侧工具箱中Analysis
Systems下的Transient Structural上按住鼠标左键拖动到
项目管理区的A6栏，即可创建瞬态动力学分析项目，
如图10-1所示。
当进入Mechanical后，单击选中分析树中的
Analysis Settings即可进行分析参数的设置，如图10-2
图10-1 创建瞬态动力学分析项目。
ansysworkbench瞬态动力分析PPT教学课件
求解方法
• 时间积分方案 – 两种积分方案 Newmark 和 HHT. 缺省为 Newmark
• 不同的a 和d 造成积分方案的变化 (隐式 / 显式 / 平均加速度 ).
• Newmark 是隐式积分方案. • ANSYS/LS-DYNA 利用显式积分方案.
求解方法
• 时间积分方案 - HHT 方法 :
积分时间步长
• 如何选择 ITS? • 推荐打开自动时间步长选项 (AUTOTS), 并设置
初始时间步长Dtinitial和最小时间步长Dtmin 、最 大时间步长Dtmax. ANSYS 会利用自动时间步长 功能来自动决定最佳时间步长Dt. • 例如: 如果AUTOTS 是打开的， 并且Dtinitial= 1 sec, Dtmin= 0.01 sec, and Dtmax= 10 sec; 那 ANSYS 起始采用 ITS= 1 sec ，并依据结构的响 应允许其在0.01 和 10 之间变动.
! Write load data to load step file
DDELE,ALL,UY
! Remove imposed displacements
TIMINT,ON
! Time integration effects on
...
非零初始位移和零初始速度
需要用两个子步[NSUBST,2]来实现，所加位移在 两个子步间是阶跃变化的[KBC,1]。如果位移不是 阶跃变化的（或只用一个子步），所加位移将随 时间变化，从而产生非零初速度。下面的例子演 示了如何施加初始条件 u0 = 1.0， v0 = 0.0：
施加初始条件的两种方法
• 以静载荷步开始 • 当只需在模型的一部分上施加初始条件时，例如，用强加的位移将悬臂梁 的自由端从平衡位置“拨”开时，这种方法是有用的；
ansys动力学瞬态动力分析
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瞬态分析- 术语和概念
求解措施
求解运动方程
直接积分法
模态叠加法
隐式积分
显式积分
完整矩阵法 缩减矩阵法
完整矩阵法 缩减矩阵法
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瞬态分析 – 术语和概念
求解措施 （接上页）
运动方程旳两种求解法： • 模态叠加法（在第六章中讨论） • 直接积分法：
– 运动方程能够直接对时间按步积分。在每个时间点， 需求解一组联立旳静态平衡方程（F=ma）；
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瞬态分析环节
要求边界条件和初始条件（接上页）
实例 - 高尔夫球棒端头旳初速度
• 假定只对高尔夫球棒端头建模，而且整个端头运动 ，这时有初始条件v00。 同步又假定 u0 = a0 = 0；
• 在这种情况下使用IC 命令法是以便旳 1 选择球棒上旳全部节点； 2 用 IC 命令施加初始速度或； – 选择 Solution > Apply > Initial Condit’n > Define + – 选用全部节点 – 选择方向并输入速度值 3 激活全部节点； 4 要求终止时间，施加其他载荷条件（假如存在 旳话），然后求解。
c elastic wave speed E
E Young's modulus
mass density
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瞬态分析
第三节：环节
• 在此节中只讨论完整矩阵 • 五个主要环节：
– 建模 – 选择分析类型和选项 – 要求边界条件和初始条件 – 施加时间历程载荷并求解 – 查看成果
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瞬态分析环节
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瞬态分析环节
要求边界条件和初始条件（接上页）
• 载荷步2： – 打开瞬态效应； – 删除强加位移； – 指定终止时间，连续进行瞬态分析。
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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。
<<ANSYS 建模与网格指南>>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：ICGUI：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<<ANSYS命令参考手册>>。
§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 offD,ALL,UY,.001! Small UY displ. (assuming Y-direction velocity)TIME,.004! Initial velocity = 0.001/0.004 = 0.25LSWRITE! Write load data to load step file (Jobname.S01) DDEL,ALL,UY! Remove imposed displacementsTIMINT,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 offD,ALL,UY,1.0! Initial displacement = 1.0TIME,.4! Initial velocity = 1.0/0.4 = 2.5LSWRITE! Write load data to load step file (Jobname.S01) DDELE,ALL,UY! Remove imposed displacementsTIMINT,ON! Time integration effects on...§需要用两个子步[NSUBST,2]来实现，所加位移在两个子步间是阶跃变化的[KBC,1]。
如果位移不是阶跃变化的（或只用一个子步），所加位移将随时间变化，从而产生非零初速度。
下面的例子演示了如何施加初始条件= 1.0，= 0.0：...TIMINT,OFF! Time integration effects off for staticsolutionD,ALL,UY,1.0! Initial displacement = 1.0TIME,.001! Small time intervalNSUBST,2! Two substepsKBC,1! Stepped loadsLSWRITE! Write load data to load step file (Jobname.S01)!transient solutionTIMINT,ON! Time-integration effects on for transientsolutionTIME,...! Realistic time intervalDDELE,ALL,UY! Remove displacement constraintsKBC,0! Ramped loads (if appropriate)!Continue with normal transient solution procedures...§可以近似地通过在小的时间间隔内指定要加的加速度[ACEL]实现。
例如，施加初始加速度为9.81的命令如下：...ACEL,,9.81! Initial Y-direction accelerationTIME,.001! Small time intervalNSUBST,2! Two substepsKBC,1! Stepped loadsLSWRITE! Write load data to load step file (Jobname.S01) !transient solutionTIME,...! Realistic time intervalDDELE,...! Remove displacement constraints (if appropriate) KBC,0! Ramped loads (if appropriate)!Continue with normal transient solution procedures...参见<<ANSYS命令参考手册>>中关于命令ACEL、TIME、NSUBST、KBC、LSWRITE、DDELE和KBC的论述。
§设置求解控制涉及定义分析类型、分析选项以及载荷步设置。
执行完全法瞬态动力学分析，可以使用最新型的求解界面（称为求解控制对话框）进行这些选项的设置。
求解控制对话框提供大多数结构完全法瞬态动力分析所需要的缺省设置，即用户只需要设置少量的必要选项。
完全法瞬态动力分析建议采用求解控制对话框，本章将详细进行介绍。
如果完全瞬态动力分析需要初始条件，必须在分析的第一个载荷步进行，然后反复利用求解控制对话框为后续荷步设置载载荷步选项（即重复求解的3-6步）。
如果不喜欢使用求解控制对话框（Main Menu>Solution>-AnalysisType-Sol"n Control），仍然可以沿用标准ANSYS求解命令及其对应的菜单路径（Main Menu>Solution>Unabridged Menu>option）。
求解控制对话框一般形式参见ANSYS基本分析指南的针对确定的结构分析类型选用特定的求解控制。
§选择菜单路径Main Menu>Solution>-Analysis Type-Sol"n Control，就弹出求解控制对话框。
下面将详细讲述求解控制对话框各页片夹中的选项。
想要知道设置各选项的细节，选择感兴趣的页片夹，然后单击Help按钮。
本章还会讲述相关非线性结构分析的一些细节问题。
§求解控制对话框包含5各页片夹，各页片夹中分组设置控制选项，并将大多数基本控制选项设置在第一个页片夹中,其他页片夹提供更高级的控制选项。
通过各页片夹，轻松达到控制求解过程。
打开求解控制对话框，基本页片夹总是处于激活状态，只包含ANSYS分析所需要设置的最少选项。
如果基本页片夹已经满足控制要求，其他高级选项只有缺省状态不符合求解控制才需要进一步进行调整。