ANSYS 高清晰 精品资料：第14章 瞬态结构动力分析实例
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（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。
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结构动力分析计算示例
图5 设置材料属性对话框
图6 设置材料密度对话框
4. 单击OK
（4）建立模型 1. 选择Preprocessor >Modeling >Create > Area >Rectangle>By 2 Corners 2. 弹出图7，在WPX栏内输入0,在WPY 栏内输入0，在Width栏内输入1,
在Height栏内输入2
运行preprocessorelementtypeaddeditdelete弹出elementtypes对话框如图1所示elementtypes窗口如图2所示运行preprocessorrealconstantsaddeditdelete设置完毕单击ok3设置材料属性运行preprocessormaterialpropsmaterialmodels设置材料密度对话框4建立模型选择preprocessormodelingcreatearearectangleby依2点创建矩形对话框栏内输入0在width栏内输入1在height栏内输入2长方形板模型5划分网格运行mainmnuepreprocessormeshingsizecntrlsmanualsizeareasallareas运行mainmnuepreprocessormeshingmeshareasfree拾取长方形划分网格网格划分如图10所示图10长方形板有限元模型6施加约束运行mainmenusolutiondefineloadsapplystructuredisplacementonlines选择长方形底边施加全约束7设定自然振动分析模型运行mainmenusolutionanalysistypenewanalysis弹出如图11所示的对话框选择modal图11设置分析类型对话框8定义振动频率及输入振动模型个数运行mainmenusolutionanalysistypeanalysisoptions弹出如图12所示的对话框选择reduced图12模态分析设置对话框extract中输入6单击ok图13模态分析的频率与阶数设置对话框在prmode文本框中分别输入6在nrmkey下拉列表中选择tomassmatrix单击ok9设置主自由度运行mainmenusolutionmasterdofsprogramselected单击ok图14设定主自由度个数对话框10运行振动特征值分析运行solutionsolvecurrentls计算结束运行solutionloadstepoptsexpansionpasssingleexpandexpandmodes弹出图15所示对话框图15扩展解频率与阶数设置对话框选择elcalecalculateelemresults单击ok11进行振动特征向量分析运行solutionsolvecurrentls2
ANSYS一种结构瞬态分析实例
一个瞬态分析的例子练习目的：熟悉瞬态分析过程练习过程：瞬态(FULL)完全法分析板-梁结构实例如图1所示板-梁结构，板件上表面施加随时间变化的均布压力，计算在下列已知条件下结构的瞬态响应情况。
全部采用A3钢材料，特性：杨氏模量=2e112/m N 泊松比=0.3 密度=7.8e33/m Kg板壳： 厚度=0.02m四条腿（梁）的几何特性：截面面积=2e-42m 惯性矩=2e-84m 宽度=0.01m 高度=0.02m压力载荷与时间的关系曲线如图2所示。
图1 质量梁-板结构及载荷示意图20 1 2 4 6 时间（s ）图 2 板上压力-时间关系分析过程第1步：设置分析标题1. 选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title 。
2. 输入“ The Transient Analysis of the structure ”，然后单击OK 。
第2步：定义单元类型单元类型1为SHELL63，单元类型2为BEAM4第3步：定义单元实常数实常数1为壳单元的实常数1，输入厚度为0.02（只需输入第一个值，即等78厚度壳）实常数2为梁单元的实常数，输入AREA 为2e-4惯性矩IZZ=2e-8，IYY ＝2e-8宽度TKZ=0.01，高度TKY=0.02。
第5步：杨氏模量EX=2e112/m N 泊松比NUXY=0.3 密度DENS=7.8e33/m Kg 第6步：建立有限元分析模型1． 创建矩形，x1=0,x2=2,y1=0,y2=12． 将所有关键点沿Z 方向拷贝，输入DZ ＝－13． 连线。
将关键点1，5；2，6；3，7；4，8分别连成直线。
4． 设置线的分割尺寸为0.1，首先给面划分网格；然后设置单元类型为2，实常数为2，对线5到8划分网格。
第7步：瞬态动力分析1. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Analysis Type-New Analysis ，弹出New Analysis对话框。
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瞬态分析实例
ANSYS瞬态分析实例ANSYS是一种广泛应用于工程设计和分析的有限元分析软件，可以用于研究和解决各种复杂的工程问题。
其中，瞬态分析是一种重要的分析方法，用于模拟物理系统的动态响应。
下面将介绍一个关于ANSYS瞬态分析的实例。
假设我们有一辆汽车，想要分析在车辆行驶过程中制动系统的工作情况。
在制动过程中，车轮经历了速度降低、摩擦热量产生以及制动盘和刹车片的磨损等复杂的物理现象。
首先，我们需要建立一个模型来描述汽车的几何形状。
使用ANSYS中的几何建模工具，我们可以制作一个精确的汽车模型，包括车身、车轮、制动盘和刹车片等。
然后，我们需要将车辆模型导入ANSYS中的有限元分析模块。
有限元分析是一种将复杂结构分割为许多小的有限元单元，并对每个单元进行力学计算的方法。
可以使用ANSYS提供的网格划分工具将车辆模型划分为许多小的有限元单元。
接下来，我们需要定义车辆行驶过程中的边界条件。
通过定义车轮的转速、刹车盘和刹车片的材料特性以及车辆行驶过程中的路况等信息，可以模拟出真实的行驶情况。
在实施瞬态分析之前，我们需要指定分析的时间步长。
时间步长是指在分析过程中进行计算的时间间隔。
根据模型的精度要求和计算资源的限制，可以选择合适的时间步长。
通常，较小的时间步长可以提供更精确的结果，但也需要更多的计算资源。
然后，我们可以执行瞬态分析。
在分析过程中，ANSYS将根据定义的边界条件和时间步长来计算车辆的动态响应。
可以获得关于刹车盘和刹车片的位移、应力和温度等信息，以及车轮的转速和行驶速度等信息。
最后，我们可以通过分析结果来评估制动系统的性能。
可以检查刹车片是否受到过大的应力，刹车盘是否出现了变形，以及车轮的制动效果等。
如果发现问题，可以对设计进行调整或根据研究结果提出改进意见。
通过这个实例，我们可以看到ANSYS瞬态分析的强大之处。
它可以帮助工程师更好地理解和模拟物理系统的动态行为，为改进设计和提高性能提供有价值的信息。
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（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瞬态分析实例
ANSYS瞬态分析实例下面以一个简单的悬臂梁为例，介绍ANSYS瞬态分析的基本步骤及其应用。
1.几何建模：在ANSYS中，可以使用几何建模工具创建悬臂梁的几何模型。
可以选择不同的几何元素（例如线、面、体等）来定义悬臂梁的几何形状。
2.网格划分：通过网格划分，将悬臂梁的几何模型划分成许多小的元素，使其更容易进行数值计算。
可以选择不同的网格划分方法和网格密度，以平衡计算精度和计算效率。
3.材料定义：定义悬臂梁的材料性质，例如弹性模量、泊松比、密度等。
可以根据实际材料的特性，选择合适的材料模型。
4.边界条件：在瞬态分析中，需要定义悬臂梁的初始条件和加载条件。
初始条件是指系统在初始时间点的状态，例如初始位移、速度等。
加载条件是指在时间变化中施加在系统上的力或位移。
可以通过施加固定边界条件和加载边界条件来定义这些条件。
5.求解设置：在ANSYS中，可以调整求解器的设置来控制求解过程的精度和效率。
可以选择不同的时间步长和求解器选项，以获得更准确的结果。
6.求解过程：通过点击求解按钮，ANSYS将根据所设置的条件进行求解，计算悬臂梁在不同时间点的响应。
在求解过程中，可以根据需要监视不同的结果变量，例如应力、位移、速度等。
7.结果分析：求解完成后，ANSYS将生成包含悬臂梁响应的结果文件。
可以使用后处理工具对结果文件进行分析和可视化。
可以绘制位移时间历程、应力分布图等，以了解悬臂梁在不同时间点的行为。
瞬态分析在工程中有广泛的应用。
例如，在地震工程中，可以使用瞬态分析来模拟建筑物在地震荷载作用下的动态响应。
可以通过瞬态分析来评估结构的稳定性和安全性。
此外，在机械工程中，瞬态分析可以用于模拟物体的运动行为。
例如，可以使用瞬态分析来研究汽车撞击时的变形和应力分布。
总结：ANSYS瞬态分析是一种研究系统在时间变化中响应的有效方法。
通过定义几何模型、划分网格、定义材料、设定边界条件、进行求解等步骤，可以模拟系统在不同时间点的行为和性能。
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瞬态分析实例
例题：一根钢梁支撑着集中质量并承受一个动态载荷（如图1所示）。
钢梁长为L，支撑着一个集中质量M。
这根梁承受着一个上升时间为t1的值为F1的动态载荷F（t）。
梁的质量可以忽略，确定产生最大位移响应时的时间t max 和响应y max。
图1 钢梁支撑集中质量的几何模型材料特性：弹性模量为2e5MPa，质量为M＝0.0215t，质量阻尼为8；几何尺寸为：L＝450mm，I＝800.6mm4，h＝18mm；载荷为：F1＝20N，t1＝0.075sGUI操作方式：1．定义单元类型：Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，出现一个对话框，单击“Add”，又出现一个对话框，在对话框左面的列表栏中选择“Structural Beam”，在右面的列表栏中选择“2D elastic 3”，单击“Apply”，在对话框左面的列表栏中选择“Structural Mass”，在右边选择“3D mass 21”，单击“OK”，在单击“Options”，弹出对话框，设置K3为“2-D W/O rot iner”，单击“OK”，再单击“Close”。
2．设置实常数：Main Menu>Preprocessor>Real Constants> Add/Edit/Delete，出现对话框，单击“Add”，又弹出对话框，选择“Type1 BEAM3”，单击“OK”，又弹出对话框，输入AREA为1，IZZ＝800.6，HEIGHT＝18，单击“OK”，在单击“Add”，选择Type 2 MASS21，单击“OK”，设置MASS为0.0215，单击“OK”，再单击“Close”。
3．定义材料属性：Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Modls，出现对话框，在“Material Models Available”下面的对话框中，双击打开“Structural>Linear>Elastic>Isotropic”，又出现一个对话框，输入弹性模量EX＝2e5，泊松比PRXY＝0，单击“OK”，单击“Materal>Exit”。
ansysworkbench瞬态动力分析PPT教学课件
式中 ，f 是所关心的最高响应频
率。
响应周期
载荷突变
• 载荷突变 • ITS 小到足够oad
t
接触频率
• 接触频率
• 当两个物体发生接触，间隙或接触表面通常用刚 度（间隙刚度）来描述；
• ITS小到足够获取间隙“弹簧”频率；
• 建议每个循环三十个点，才足以获取两物体间的 动量传递。更小的ITS 会造成能量损失，并且冲 击可能不是完全弹性的。
GUI：MainMenu>Solution>-LoadsApply>Initial Condit’n> Define
零初始位移和非零初始速度
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 v0=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：
ITS Dx 3c
Dx 单元尺寸 L / 20 L 波长方向的长度
c 弹性波速 E
E 杨氏模量
质量密度
非线性响应
• 非线性响应
– 全瞬态分析可包括任何非线性类型. – 更小的 ITS 通常有助于平衡迭代收敛. – 塑性、蠕变及摩擦等非线性本质上是非保守的，需要精确地遵循载
荷加载历程.小的 ITS 通常有助于精确跟踪载荷历程. – 小的ITS可跟踪接触状态的变化.
• 当需在整个物体上施加非零初始位移或速度时IC 命令法是有用的。
零初始位移和零初始速度
• 是缺省的初始条件，即如果u0 = v0 = 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。 • 非零初始位移及/或非零初始速度─可以用IC命令设置这些初始条件。 • 命令：IC
ansys结构瞬态分析实例
第二日 练习主题：各种网格划分方法输入实体模型尝试用映射、自由网格划分，并综合利用多种网格划分控制方法一个瞬态分析的例子练习目的：熟悉瞬态分析过程练习过程：瞬态(FULL)完全法分析板-梁结构实例如图1所示板-梁结构，板件上表面施加随时间变化的均布压力，计算在下列已知条件下结构的瞬态响应情况。
全部采用A3钢材料，特性：杨氏模量=2e112/m N 泊松比=0.3 密度=7.8e33/m Kg板壳： 厚度=0.02m四条腿（梁）的几何特性：截面面积=2e-42m 惯性矩=2e-84m 宽度=0.01m 高度=0.02m压力载荷与时间的关系曲线如图2所示。
图1 质量梁-板结构及载荷示意图压力2100000 1 2 4 6 时间（s ）图 2 板上压力-时间关系分析过程第1步：设置分析标题1. 选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title 。
2. 输入“ The Transient Analysis of the structure ”，然后单击OK 。
第2步：定义单元类型单元类型1为SHELL63，单元类型2为BEAM4第3步：定义单元实常数实常数1为壳单元的实常数1，输入厚度为0.02（只需输入第一个值，即等78厚度壳）实常数2为梁单元的实常数，输入AREA 为2e-4惯性矩IZZ=2e-8，IYY ＝2e-8宽度TKZ=0.01，高度TKY=0.02。
第5步：杨氏模量EX=2e112/m N 泊松比NUXY=0.3 密度DENS=7.8e33/m Kg 第6步：建立有限元分析模型1． 创建矩形，x1=0,x2=2,y1=0,y2=12． 将所有关键点沿Z 方向拷贝，输入DZ ＝－13． 连线。
将关键点1，5；2，6；3，7；4，8分别连成直线。
4． 设置线的分割尺寸为0.1，首先给面划分网格；然后设置单元类型为2，实常数为2，对线5到8划分网格。
第7步：瞬态动力分析1. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Analysis Type-New Analysis ，弹出New Analysis对话框。
ansys动力学瞬态动力分析
6
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
7
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）；
33
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
14
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
15
瞬态分析环节
31
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。
第14章瞬态结构动力分析实例
第14章瞬态结构动力分析实例第十四章瞬态结构动力分析实例瞬态动力学分析(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的结构的动力学响应的一种方法。
可以用瞬态结构动力学分析确定结构在静载荷，瞬态载荷，和简谐载荷的随意组合作用下随时间变化的位移，应变，应力以及力。
瞬态结构动力分析中，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对于分析的问题不是很重要，就可以用静力学分析代替瞬态结构动力分析。
14.1 问题描述本实例要用缩减法进行瞬态结构动力学分析以确定对有限上升时间的恒定力的动力学响应。
问题的实际结构是一根钢梁支撑着集中质量并承受一个动态载荷。
钢梁长为L ，支撑着一个集中质量M 。
这根梁承受着一个上升时间为，最大值为F τt 1的动态载荷F(t)。
梁的质量可以忽略，确定产生最大位移响应时的时间及响应。
同时要确定梁中的最大弯曲应力max t max y bend σ。
求解过程中用不到梁的特性，其截面积可以算1个单位值。
取加载结束时间为0.1秒，以使质量体达到最大弯曲。
在质量体的侧向设定一个主自由度。
第一个载荷步用于静力学求解。
根据本实例的结构关系和载荷分布可以在此模型中使用对称性。
在进行后处理时，选定在最大响应时间(0.092秒)处做扩展计算。
已知数据如下：材料特性：杨氏模量EX ＝2E5 Mpa ，质量M ＝0.0215Tn ，质量阻尼ALPHAD ＝8, 几何尺寸：L ＝450mm I ＝800.6mm 4 h ＝18mm载荷为：F 1＝20N t r ＝0.075sec图14.1 钢梁支撑集中质量的几何模型14.2 建立模型在ANSYS6.1中，首先我们通过完成如下工作来建立本实例的有限元模型，需要完成的工作有：指定分析标题，定义材料性能，定义单元类型，定义单元实常数，建立有限元模型等。
由于本实例有限元模型比较简单，无需先建立几何模型再对其进行有限元网格划分。
同第11章的实例一样可以通过生成节点和单元的方法，直接建立有限元计算模型。
- 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)。
第十四章 瞬态结构动力分析实例 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的结构的动力学响应的一种方法。
可以用瞬态结构动力学分析确定结构在静载荷，瞬态载荷，和简谐载荷的随意组合作用下随时间变化的位移，应变，应力以及力。
瞬态结构动力分析中，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对于分析的问题不是很重要，就可以用静力学分析代替瞬态结构动力分析。
14.1 问题描述
本实例要用缩减法进行瞬态结构动力学分析以确定对有限上升时间的恒定力的动力学响应。
问题的实际结构是一根钢梁支撑着集中质量并承受一个动态载荷。
钢梁长为L ，支撑着一个集中质量M 。
这根梁承受着一个上升时间为，最大值为F τt 1的动态载荷F(t)。
梁的质量可以忽略，确定产生最大位移响应时的时间及响应。
同时要确定梁中的最大弯曲应力max t max y bend σ。
求解过程中用不到梁的特性，其截面积可以算1个单位值。
取加载结束时间为0.1秒，以使质量体达到最大弯曲。
在质量体的侧向设定一个主自由度。
第一个载荷步用于静力学求解。
根据本实例的结构关系和载荷分布可以在此模型中使用对称性。
在进行后处理时，选定在最大响应时间(0.092秒)处做扩展计算。
已知数据如下：
材料特性：杨氏模量EX ＝2E5 Mpa ，质量M ＝0.0215Tn ，质量阻尼ALPHAD ＝8, 几何尺寸：L ＝450mm I ＝800.6mm 4 h ＝18mm
载荷为：F 1＝20N t r ＝
0.075sec
图14.1 钢梁支撑集中质量的几何模型
14.2 建立模型
在ANSYS6.1中，首先我们通过完成如下工作来建立本实例的有限元模型，需要完成的工作有：指定分析标题，定义材料性能，定义单元类型，定义单元实常数，建立有限元模型等。
由于本实例有限元模型比较简单，无需先建立几何模型再对其进行有限元网格划分。
同第11章的实例一样可以通过生成节点和单元的方法，直接建立有限元计算模型。
下面将详细讲解分析过程。
14.2.1指定分析标题并设置分析范畴
本实例是如图14.1所示钢梁支撑集中质量的模型进行瞬态结构动力学分析来确定对有限上升时间的恒定力的动力学响应，仍然属于结构分析范畴。
为了在后面进行菜单方式操作时的方便，需要在开始分析时就指定本实例分析范畴为“Structural”。
为了数据的存档和以后分析的方便必须养成给分析的问题加标题的习惯。
本实例的标题可以命名为：“Transient Response To a Constant Force With a Finite Rise Time”，具体的操作过程如下：1．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14.2所示：
图14.2 修改文件名对话框
2．在Enter new jobname (输入新文件名)文本框中输入文字“CH14”，为本分析实例的数据库文件名。
单击对话框中的按钮，完成文件名的修改。
3．选取菜单路径Utility Menu | File | Change Title，将弹出Change Title (修改标题)对话框，如图14.3所示：
图14.3 修改标题对话框
4在Enter new title (输入新标题)文本框中输入文字“Transient Response To a Constant Force With a Finite Rise Time”，为本分析实例的标题名。
单击对话框中的按钮，完成对标题名的指定。
5．选取菜单路径Utility Menu | Plot | Replot，指定的标题“Transient Response To a Constant Force With a Finite Rise Time”将显示在图形窗口的左下角，这样可以非常方便地说明分析问题的内容和性质。
6．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，单击对话框中的Structural(结构)选项使之为ON，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。
14.2.2 定义单元类型
对于本实例分析的问题，我们可以利用二维梁单元和集中质量单元来模拟其结构形式和问题的性质。
这里将使用ANSYS6.1提供的两种单元类型：二维弹性梁单元BEAM3，结构质量单元MASS21。
具体的定义过程如下：
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，将弹出Library of Element Types (单元类型库)对话框,如图14.4所示。
图14.4 单元类型库对话框
2．在图14.4所示对话框左边的滚动框中单击“Structural Beam”使其高亮度显示，选择结构梁单元类型。
在右边的滚动框中单击“2D elastic 3”使其高亮度显示，选择2维弹性梁单元。
3．在对话框中单击按钮，完成对二维弹性梁单元的定义。
在单元类型定义对话框中，将会出现刚定义的单元类型。
4．接着继续在Library of Element Types (单元类型库)对话框的左边滚动框中单击“Structural Mass”，在右边的滚动框中单击“3D mass21”使其高亮度显示，选定三维质量单元类型。
单击对话框中的按钮，完成单元定义并关闭Library of Element Types (单元类型库)对话框。
5．在单元类型定义对话框的单元列表框种将显示出刚定义的两种单元类型：BEAM3和MASS21，如图14.5所示。
单击Element Types (单元类型定义)对话框中的按钮，关闭对话框中，完成单元类型的定义。
图14.5 定义的单元类型
14.2.3 定义单元实常数
因为在本实例种使用的单元是二维弹性梁单元和结构质量单元，它们都需要定义相应的单元实常数才能完成对单元特性的描述，具体每种单元类型需要定义何种实常数读者可以查看ANSYS6.1提供的单元类型库中对它的描述。
具体的操作如下：
1．选取菜单途径Main Menu | Preprocessor | Real Constants，将弹出Real Constants (单元实常数定义)对话框，如图14.6所示。
图14.6 实常数定义对话框
2．单击对话框中的按钮，将弹出Element Type for Real Constants (定义实常数的单元类型)对话框，如图14.7所示。
图14.7 单元实常数定义对话框
3．在选择单元类型列表框中，单击“Type 1 BEAM3”使其高亮度显示，选择第一类单元BEAM3。
然后单击该对话框中的按钮，将弹出Real Constants for BEAM3 (为BEAM3单元定义实常数) 对话框如图14.8所示。
图14.8为BEAM3单元定义实常数对话框
4．在对话框中的Cross-section area (截面积)文本框中输入“1”，定义梁的截面为1个单位值，这是因为在本实例的分析过程中梁的截面特性用不到。
在Area moment of inertia (截面惯性矩)文本框种输入“800.6”，在Total beam height (梁的高度)文本框输入“18”，指定梁的截面惯性矩等于800.6mm4，梁的高度为18mm。
5．对话框中的其余参数保持缺省值。
单击按钮，关闭Real Constants for BEAM3 (单元BEAM3的实常数定义)对话框。
完成对单元BEAM3实常数的定义。
在实常数定义对话框中将会出现定义的实常数。
6．重复步骤2的过程，在弹出的选择Element Type for Real Constants (定义实常数的单元类型)对话框的列表框中单击“Type 2 MASS21”，使其高亮度显示。
然后单击按钮，将弹出Real Constant Set Number 2,for MASS21 (为MASS21单元定义实常数的) 对话框，如图14.9所示。