ansys瞬态分析
ANSYS瞬态分析实例
ANSYS瞬态分析实例ANSYS（ANalysis SYStem）是一种流行的工程模拟软件，广泛应用于各个领域，包括结构力学、流体力学、热传导和电磁场分析等方面。
在ANSYS中，瞬态分析是一种在物体受到短暂或周期性载荷作用下，模拟其动态响应的方法。
下面将介绍一个ANSYS瞬态分析的实例。
这个实例是根据汽车上的减震器设计一个座椅的瞬态分析。
在汽车行驶过程中，道路的不平整会导致减震器不断进行压缩和回弹，从而对座椅作用力产生冲击。
为了确保座椅能够有效地吸收冲击并保证驾驶员和乘客的舒适性，需要进行瞬态分析。
首先，需要根据座椅的几何模型进行建模。
使用ANSYS的CAD工具，可以绘制出座椅的三维几何模型。
然后，根据座椅材料的力学特性，如弹性模量、泊松比等，对座椅进行材料属性的定义。
接下来，需要对座椅的约束条件进行定义。
在这个实例中，假设座椅与地面之间存在一个理想刚度的连接。
这意味着座椅无法在垂直方向上移动，而只能进行压缩和回弹。
然后，需要定义一个驾驶员上座的载荷。
在这个实例中，假设驾驶员对座椅的作用力具有一个正弦波形的周期性载荷，模拟道路不平整带来的冲击。
在定义完约束条件和载荷后，需要进行网格划分。
ANSYS使用有限元分析方法，将物体离散成许多小的有限元，并使用计算方法对每个有限元进行求解。
因此，对座椅进行网格划分是必要的。
接下来，可以进行求解。
在这个实例中，座椅受到周期性载荷的作用，因此需要进行瞬态分析。
ANSYS会对每个时间步长进行求解，模拟座椅的动态响应。
在求解过程中，可以观察座椅的位移、应变等结果。
最后，可以对结果进行后处理。
ANSYS提供了各种可视化和分析工具，可以对模拟结果进行动画演示、应变云图、频谱分析等。
这些工具可以帮助工程师更直观地理解座椅在瞬态载荷下的动态行为，并优化设计方案。
通过以上步骤，可以利用ANSYS进行座椅的瞬态分析。
这个实例是ANSYS瞬态分析在汽车工程中的一个应用，但实际上瞬态分析可以用于各种领域，如航空航天、建筑结构等。
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瞬态分析
瞬态分析- 术语和概念
…积分时间步长
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应足够小到获取间隙“弹 簧”频率
• 建议每个循环三十个点，这才 足以获取在两物体间的动量传 递，比此更大的ITS 会造成能 量损失，并且冲击可能不是完 全弹性的
• 求解过程中，将给出响应频率 和接触频率
培训手册
MuCuKu Ft
• 这是瞬态分析的最一般形式，载荷可为时间的任意函 数
• 在瞬态动力分析中，不同的分析方法允许包括各种类 型的非线性特性（大变形、接触、塑性等）
4-6
ANSYS80瞬态分析——段志东制作
瞬态分析- 术语和概念
求解方法
培训手册
求解运动方程
瞬态动力分析
段志东制作
ANSYS80瞬态分析——段志东制作
瞬态动力分析
A.瞬态动力分析的定义和目的 B.瞬态分析的基本术语和概念 C.在ANSYS中如何进行瞬态分析 D.瞬态分析实例
培训手册
4-2
ANSYS80瞬态分析——段志东制作
瞬态分析
定义和目的
培训手册
什么是瞬态动力分析? • 分析结构在任意随时间变化载荷作用下的响应的技术 • 输入数据
培训手册
4-24
ANSYS80瞬态分析——段志东制作
瞬态分析步骤
…选择分析类型和选项
求解方法 • 选择大位移或小位移分析方
法 – 不确定时，选择大位移
瞬态分析法
指定加载步结束时的时间 自动时间步长（后面讨论）
指定初始时当前载荷步最小 和最大值Dt 指定输出控制（后面讨论）
培训手册
4-25
ANSYS80瞬态分析——段志东制作
Ansys热分析教程_瞬态分析
载荷步和子步
在瞬态分析中，载荷步和子步的定义与非线性稳态分析十分类似。载 荷定义的每个载荷步的终点，并可以随时间阶跃或渐变的施加。 每个载荷步的求解是在子步上得到。 子步长根据时间积分步长得到。 自动时间步 (ATS) 同样适用于瞬态分析， 可以简化ITS选择。
ITS选择将影响到瞬态分析的精度和非线性收敛性 (如果存在)。
K T Q
n 1
K
Equivalent conductivity matrix
Q
Equivalent heat flow vector
If nonlinearities are present, the incremental form of this equation is iterated upon at every time point.
* MASS71热质量单元比较
特殊，它能够存贮热能单不 能传导热能。因此，本单元 不需要热传导系数。
瞬态分析前处理考虑因素(续)
象稳态分析一样，瞬态分析也可以是线性或非线性的。如果是 非线性的，前处理与稳态非线性分析有同样的要求。
稳态分析和瞬态分析对明显的区别在于加载和求解 过程。
在瞬态热分析数值方法的一个简单介绍以后，我们将集中解释 这些过程。
积分。
ANTYPE,TRANS + TIMINT,OFF ANTYPE,STATIC ANTYPE,STATIC + TIMINT,ON ANTYPE,TRANS
另外的时间积分例子
在本例中，不是在分析的开始关闭时间积分 效果来建立初始条件，而是在分析的结束关 闭时间积分来“加速”瞬态。
注意改变到稳态边界时 的突变。最后一个载荷 步的终止时间可以是任 意的,但必须比前面的瞬 态载荷步时间数值要大 。
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稳态和瞬态分析步骤简述..
ANSYS稳态和瞬态热模拟基本步骤基于ANSYS 9。
0一、稳态分析从温度场是否是时间的函数即是否随时间变化上，热分析包括稳态和瞬态热分析。
其中，稳态指的是系统的温度场不随时间变化，系统的净热流率为0，即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量：（3-1）=0+-q q q流入生成流出在稳态分析中，任一节点的温度不随时间变化.基本步骤:（为简单起见，按照软件的菜单逐级介绍）1、选择分析类型点击Preferences菜单,出现对话框1。
对话框1我们主要针对的是热分析的模拟，所以选择Thermal.这样做的目的是为了使后面的菜单中只有热分析相关的选项.2、定义单元类型GUI：Preprocessor>Element Type〉Add/Edit/Delete 出现对话框2对话框2点击Add，出现对话框3对话框3在ANSYS中能够用来热分析的单元大约有40种，根据所建立的模型选择合适的热分析单元。
对于三维模型，多选择SLOID87:六节点四面体单元。
3、选择温度单位默认一般都是国际单位制，温度为开尔文(K）.如要改为℃，如下操作GUI：Preprocessor>Material Props>Temperature Units选择需要的温度单位。
4、定义材料属性对于稳态分析,一般只需要定义导热系数，他可以是恒定的，也可以随温度变化。
GUI: Preprocessor〉Material Props> Material Models 出现对话框4对话框4一般热分析，材料的热导率都是各向同性的，热导率设定如对话框5.对话框5若要设定材料的热导率随温度变化,主要针对半导体材料。
则需要点击对话框5中的Add Temperature选项，设置不同温度点对应的热导率，当然温度点越多，模拟结果越准确.设置完毕后,可以点击Graph按钮,软件会生成热导率随温度变化的曲线。
对话框5中，Material菜单，New Model选项，添加多种材料的热参数。
ANSYS稳态和瞬态分析步骤简述
ANSYS稳态和瞬态分析步骤简述稳态和瞬态分析是工程领域中常用的计算分析方法，用于对系统的运行状态和响应进行评估和优化。
本文将简述ANSYS软件中稳态和瞬态分析的步骤。
稳态分析通常用于评估系统在稳定运行情况下的性能。
稳态分析步骤主要包括几何创建、材料定义、加载和边界条件设定、求解和结果分析。
1.几何创建：稳态分析的第一步是通过ANSYS中的CAD工具创建系统的几何模型。
可以使用ANSYS自带的几何建模工具或导入外部CAD文件。
根据具体问题的要求，可以创建二维或三维模型。
2.材料定义：在稳态分析中，需要确定系统中各个组件的材料特性。
可以从ANSYS软件的材料库中选择标准材料，也可以自定义材料特性。
对于复杂材料特性的模拟，可以使用ANSYS中的材料建模工具进行进一步定义。
3.加载和边界条件设定：在进行稳态分析前，需要确定系统的加载和边界条件。
加载可以是体力加载（如重力、力、压力等）或表面力加载（如热通量、表面摩擦等）。
边界条件设定包括约束和支撑条件，如固定支座、滑动支座等。
4.求解：稳态分析中，需要对系统的方程进行求解，得到系统在稳态运行状态下的响应。
ANSYS中使用有限元法进行求解，将系统离散为有限个单元，并对每个单元进行数学建模，建立线性方程组。
然后采用迭代算法求解方程组，得到系统的稳态响应。
5.结果分析：稳态分析完成后，可以对求解结果进行分析和评估。
ANSYS提供了丰富的结果展示和分析工具，可以对应力、位移、应变等进行可视化展示，也可以进行数据提取和报表输出。
瞬态分析通常用于评估系统在动态或瞬时加载下的响应。
瞬态分析步骤与稳态分析类似，但在加载和求解方面略有不同。
1.几何创建：瞬态分析的几何创建步骤与稳态分析相同。
2.材料定义：瞬态分析时，需要对系统的材料特性进行定义，与稳态分析相同。
3.加载和边界条件设定：在瞬态分析中，加载可以是冲击、脉冲或周期性加载等。
边界条件设定与稳态分析类似。
4.求解：瞬态分析中，需要对系统的动态方程进行求解。
ANSYS稳态和瞬态分析步骤简述..
ANSYS 稳态和瞬态热模拟基本步骤基于ANSYS 9.0一、 稳态分析从温度场是否是时间的函数即是否随时间变化上，热分析包括稳态和瞬态热分析。
其中，稳态指的是系统的温度场不随时间变化，系统的净热流率为0，即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量：=0q q q +-流入生成流出 在稳态分析中，任一节点的温度不随时间变化。
基本步骤：（为简单起见，按照软件的菜单逐级介绍）1、 选择分析类型点击Preferences 菜单，出现对话框1。
对话框1我们主要针对的是热分析的模拟，所以选择Thermal 。
这样做的目的是为了使后面的菜单中只有热分析相关的选项。
2、 定义单元类型GUI ：Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 出现对话框2对话框2（3-1）点击Add,出现对话框3对话框3在ANSYS中能够用来热分析的单元大约有40种，根据所建立的模型选择合适的热分析单元。
对于三维模型，多选择SLOID87：六节点四面体单元。
3、选择温度单位默认一般都是国际单位制，温度为开尔文（K）。
如要改为℃，如下操作GUI：Preprocessor>Material Props>Temperature Units选择需要的温度单位。
4、定义材料属性对于稳态分析，一般只需要定义导热系数，他可以是恒定的，也可以随温度变化。
GUI: Preprocessor>Material Props> Material Models 出现对话框4对话框4一般热分析，材料的热导率都是各向同性的，热导率设定如对话框5.对话框5若要设定材料的热导率随温度变化，主要针对半导体材料。
则需要点击对话框5中的Add Temperature选项，设置不同温度点对应的热导率，当然温度点越多，模拟结果越准确。
设置完毕后，可以点击Graph按钮，软件会生成热导率随温度变化的曲线。
ANSYS瞬态热分析教程及实例[高级课件]
![ANSYS瞬态热分析教程及实例[高级课件]](https://img.taocdn.com/s3/m/ffccdb61ed630b1c59eeb571.png)
QUST
2
严选内容
4. 瞬态传热分析
QUST
3
严选内容
5. 瞬态传热分析
ANSYS 缺省是渐进加载的。渐进加载可以提 高瞬态求解的适应性，如果有非线性时可以提 高收敛性。
QUST
4
严选内容
5. 瞬态传热分析
Apply > Structural > Temperature > Uniform Temp
如果已知模型的起始温度是均匀的，可设定所有节点 初始温度。
严选内容
QUST
12
2. 设定参考温度 命令：TREF GUI：Main Menu > Solution > Define Loads
> Settings > Reference Temp
定义比热容；施加瞬态热载荷；设置瞬态热载荷 分析选项；显示模型温度等值线图；显示节点温 度随时间变化曲线。
严选内容
QUST
23
严选内容
QUST
24
长方形的板，几何参数及其边界条件如图3-6 所示。板的宽度为5cm，其中间有一个半径为 1cm 的圆孔。板的初始温度为20℃，将其右 侧突然置于温度为20℃且对流换热系数为 100W/M2℃的流体中，左端置于温度为500℃ 的温度场，试计算：
严选内容
QUST
29
定义密度
GUI：Main Menu > Preprocessor > Material Props > Thermal > Density
在弹出密度定义对话框中的DENS栏键入 “5000”。
ansys瞬态分析
2 问题描述
已知条件如下： 全部采用A3刚材料，其特性为： 弹性模量=2E11（N/m2）,泊松比=0.3，密度=7800kg/m2 工作台面板（板壳）：厚度=0.02m 工作台四支撑的几何特性：
截面面积=2E-4m2 惯性矩=2E-8m4 宽度=0.01m 高度=0.02m 压力与时间的关系曲线如图2所示：
3 数值计算
图2. 工作台系统的有限元模型加载图
3 数值计算
图4. 节点146的UZ位移结果
3 数值计算
图4. 节点146的Von Mises应力结果
3 数值计算
图5. 工作台系统Z方向位移变化动画显示
3 数值计算
图6.工作台系统Von Mises应力变化动画显示
5 参考文献
龚曙光.ANSYS工程应用实例解析.机械工业出版社.2003. 周长城、胡仁喜、熊文波.ANSYS11.0基础与典型范例.电子工业出版社.2007
1 研究背景和意义
1 研究背景和意义
1 研究背景和意义
模态叠加法进行瞬态动力分析的基本步骤： （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。
2 问题描述
如图1所示为工作台与其四支撑组成的板-梁结构系统，工作台 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该系统 的瞬态响应。
LPLOT FLST,2,4,4,ORDE,2 FITEM,2,5 FITEM,2,-8 LMESH,P51X FINISH
附录：数值计算程序(即命令流)
/SOL ANTYPE,4 TRNOPT,FULL LUMPM,0 FLST,2,4,1,ORDE,4 FITEM,2,232 FITEM,2,242 FITEM,2,252 FITEM,2,262 D,P51X, , , , , ,ALL, , , , , DELTIM,0.2,0.05,0.5 OUTRES,ERASE OUTRES,ALL,1 AUTOTS,1 TIME,1 ALPHAD,5 KBC,0 FLST,2,1,5,ORDE,1 FITEM,2,1 SFA,P51X,1,PRES,10000 LSWRITE,1, KBC,1 TIME,2 FLST,2,1,5,ORDE,1 FITEM,2,1
ANSYS瞬态动力学分析步骤
瞬态动力学分析步骤进行瞬态动力学分析主要有：FULL(完全法)、Reduced(缩减法)和ModeSuperposition(模态叠加法)。
书上介绍的一般都是FULL法,其分析过程主要有8个步骤：(1)前处理(建立模型和划分网格)(2)建立初始条件(3)设定求解控制器(4)设定其他求解选项(5)施加载荷(6)设定多载荷步(7)瞬态求解(8)后处理(观察结果)1Full法步骤具体步骤如下：第1步：载入模型Plot>Volumes第2步：指定分析标题并设置分析范畴1设置标题等UtilityMenu>File>ChangeTitleUtilityMenu>File>ChangeJobnameUtilityMenu>File>ChangeDirectory2选取菜单途径MainMenu>Preference单击Structure,单击OK第3步：定义单元类型MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete,出现ElementTypes对话框，单击Add出现LibraryofElementTypes对话框，选择StructuralSolid,再右滚动栏选择Brick20node95,然后单击OK,单击ElementTypes对话框中的Close按钮就完成这项设置了。
第4步：指定材料性能选取菜单途径MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels。
出现DefineMaterialModelBehavior对话框，在右侧Structural>Linear>Elastic>Isotropic,指定材料的弹性模量和泊松系数，Structural>Density指定材料的密度，完成后退出即可。
第5步：划分网格选取菜单途径MainMenu>Preprocessor>Meshing>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（太小的计算比较复杂，不一定能产生好的效果，一般做两三组进行比较），保留其他选项，单击Mesh出现MeshVolumes对话框，其他保持不变单击PickAll,完成网格划分。
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瞬态分析
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/Professional产品中只允许用模态叠加法。
在研究如何实现这些方法之前，让我们先探讨一下各种方法的优点和缺点。
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。
模态叠加法通过对模态分析得到的振型（特征值）乘上因子并求和来计算结构的响应。
此法是ANSYS/Professional程序中唯一可用的瞬态动力学分析法。
模态叠加法的优点是：·对于许多问题，它比缩减法或完全法更快开销更小；·只要模态分析不采用PowerDynamics方法，通过命令将模态分析中施加的单元载荷引入到瞬态分析中；·允许考虑模态阻尼（阻尼比作为振型号的函数）。
模态叠加法的缺点是：·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；·唯一允许的非线性是简单的点点接触（间隙条件）；·不能施加强制位移（非零）位移。
缩减法通过采用主自由度及缩减矩阵压缩问题规模。
在主自由度处的位移被计算出来后，ANSYS可将解扩展到原有的完整自由度集上。
（参见“模态分析”中的“矩阵缩减”部分对缩减过程的详细讨论。
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。
ANSYS-Maxwell瞬态分析案例
ANSYS-Maxwell瞬态分析案例1.Maxwell 2D: 金属块涡流损耗（一）启动W o r k b e n c h并保存1.在windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 15.0→Workbench 15.0命令，启动ANSYS Workbench 15.0，进入主界面。
2.进入Workbench后，单击工具栏中的 按钮，将文件保存。
（二）建立电磁分析1.双击Workbench平台左侧的Toolbox→Analysis Systems→Maxwell 2D此时在Project Schematic中出现电磁分析流程图。
2.双击表A中的A2，进入Maxwell软件界面。
在Maxwell软件界面可以完成有限元分析的流程操作。
3.选择菜单栏中Maxwell 2D→Solution Type命令，弹出Solution Type对话框(1)Geometry Mode:Cylinder about Z(2)Magnetic:Transient(3)单击OK按钮4.依次单击Modeler→Units选项，弹出Set Model Units对话框，将单位设置成mm，并单击OK按钮。
（三）建立几何模型和设置材料1.选择菜单栏中Draw→Rectangle 命令，创建长方形在绝对坐标栏中输入：X=500，Y=0，Z=0，并按Enter键在相对坐标栏中输入：dX=20，dY=0，dZ=500，并按Enter键2.选中长方形，选择菜单栏中Edit→Duplicate along line命令在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键在相对坐标栏中输入：dX=50，dY=0，dZ=0，并按Enter键弹出Duplicate along line对话框，在对话框中Total Number:3，然后单击OK按钮。
3.选中3个长方形右击，在快捷菜单中选择Assign Material命令，在材料库中选择Aluminum，然后单击OK按钮。
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1 研究背景和意义
完全法瞬态动力学分析的典型步骤： （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（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。
图2. 板上压力——时间关系
3 数值计算
该工作台及其四支撑组成系统的ANSYS有限元瞬态动力分 析采用四个节点弹性壳单元SHELL63以及单轴受力单元 Beam4 进行分析，其受力情况如图2压力——时间关系所示，使用Full法 对其求解后，在POST1我们可以对该系统在任意时间的位移及 应力分布进行查看；在POST26中确定该系统的动力学响应， 即系统随时间变化的位移、应力、应变。
瞬态分析
主要内容
1 研究背景和意义 2 问题描述 3 数值计算 4 结果分析 5 参考文献 附录：数值计算程序(即命令流) 附录：数值计算程序(即命令流)
变截面杆的拉伸分析
1
1 研究背景和意义
瞬态动力学分析用于确定结构在任意时间随载荷变化作用 下响应的一种分析方法，也称为时间历程分析。ANSYS瞬态动 力学分析可以考虑材料、接触、几何非线性，也就是说允许各 种非线性行为。 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。 Full法采用完整的系统矩阵计算瞬态响应，它是3中方法中 功能最强的，允许包含各类非线性特性（塑性、大变形、大应 变等）。 Reduced法通常采用主自由度和减缩矩阵来压缩问题的规 模。主自由度的位移被计算出来后，解可以被扩展到出事的完 整DOF集上。 Mode Superposition法通过对模态分析得到的振型（特征 值）乘上因子并求和来计算出结构的响应。
图1. 工作台及其四支撑组成系统 的几何模型及载荷图
2 问题描述
已知条件如下： 全部采用A3刚材料，其特性为： 弹性模量=2E11（N/m2）,泊松比=0.3，密度=7800kg/m2 工作台面板（板壳）：厚度=0.02m 工作台四支撑的几何特性： 截面面积=2E-4m2 惯性矩=2E-8m4 宽度=0.01m 高度=0.02m 压力与时间的关系曲线如图2所示：
附录：数值计算程序(即命令流) 附录：数值计算程序(即命令流)
CM,_Y,AREA ASEL, , , , 1 CM,_Y1,AREA CHKMSH,'AREA' CMSEL,S,_Y
AMESH,_Y1 CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 TYPE, 2 MAT, 1 REAL, 2 ESYS, 0 SECNUM, LPLOT FLST,2,4,4,ORDE,2 FITEM,2,5 FITEM,2,-8 LMESH,P51X FINISH
附录：数值计算程序(即命令流) 附录：数值计算程序(即命令流)
SFA,P51X,1,PRES,10000 LSWRITE,2, TIME,4 FLST,2,1,5,ORDE,1 FITEM,2,1 SFA,P51X,1,PRES,5000 LSWRITE,3, TIME,6 FLST,2,1,5,ORDE,1 FITEM,2,1 SFA,P51X,1,PRES,0 LSWRITE,4, LSSOLVE,1,4,1, FINISH /POST26 FILE,'file','rst','.' NSOL,2,146,U,Z, UZ_2 STORE,MERGE XVAR,1 PLVAR,2, PLNS,S,EQV ANDATA,0.2, ,2,1,108,1,0,1 PLNS,U,Z ANDATA,0.2, ,2,1,108,1,0,1
1 研究背景和意义
1 研究背景和意义
1 研究背景和意义
模态叠加法进行瞬态动力分析的基本步骤： （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。
2 问题描述
如图1所示为工作台与其四支撑组成的板-梁结构系统，工作台 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该系统 的瞬态响应。
附录：数值计算程序(即命令流) 附录：数值计算程序(即命令流)
/SOL ANTYPE,4 TRNOPT,FULL LUMPM,0 FLST,2,4,1,ORDE,4 FITEM,2,232 FITEM,2,242 FITEM,2,252 FITEM,2,262 D,P51X, , , , , ,ALL, , , , , DELTIM,0.2,0.05,0.5 OUTRES,ERASE OUTRES,ALL,1 AUTOTS,1 TIME,1 ALPHAD,5 KBC,0 FLST,2,1,5,ORDE,1 FITEM,2,1 SFA,P51X,1,PRES,10000 LSWRITE,1, KBC,1 TIME,2 FLST,2,1,5,ORDE,1 FITEM,2,1附录：数值计算程序(即命令来自) 附录：数值计算程序(即命令流)
/TITLE,13 *SET,width,1 *SET,length,2 *SET,high,-1 /PREP7 ET,1,SHELL63 ET,2,SHELL63 ETDEL,2 ET,2,BEAM4 R,1,0.02,0.02,0.02,0.02, , , R,2,2e-4,2e-8,2e-8,0.01,0.02, , MP,EX,1,2e11 MP,PRXY,1,0.3 MP,DENS,1,7800 RECTNG,0,length,0,width, K,5,0,0,high, K,6,length,0,high, K,7,length,width,high, K,8,0,width,high, LSTR, 1, LSTR, 2, LSTR, 3, LSTR, 4, ESIZE,0.1,0, MSHKEY,0 5 6 7 8
3 数值计算
图2. 工作台系统的有限元模型加载图
3 数值计算
图4. 节点146的UZ位移结果
3 数值计算
图4. 节点146的Von Mises应力结果
3 数值计算
图5. 工作台系统Z方向位移变化动画显示
3 数值计算
图6.工作台系统Von Mises应力变化动画显示
5 参考文献
龚曙光.ANSYS工程应用实例解析.机械工业出版社.2003. 周长城、胡仁喜、熊文波.ANSYS11.0基础与典型范例.电子工业出版社.2007