ansys动力学谐响应分析
workbench 谐响应 扫频 转子动力学
workbench 谐响应扫频转子动力学
我猜你想了解的是 Workbench 进行谐响应扫频和转子动力学分析的相关内容。
Workbench 是 ANSYS 公司推出的一款协同仿真环境，广泛应用于结构、流体、电磁等领域的仿真分析。
在 Workbench 中进行谐响应扫频和转子动力学分析的基本流程如下：
1. 建立模型：首先需要建立分析模型，包括几何模型和网格划分等。
可以使用Workbench 中的 DesignModeler 或 SpaceClaim 等工具进行建模和网格划分。
2. 施加激励：在模型上施加激励，例如力、压力、位移等。
可以使用 Workbench 中的Static Structural 或 Modal 等模块进行激励的施加。
3. 设置分析选项：设置谐响应分析的选项，例如频率范围、求解器等。
可以使用Workbench 中的 Harmonic Response 模块进行设置。
4. 进行分析：运行谐响应分析，得到模型的频率响应曲线。
可以使用 Workbench 中的Results 模块查看分析结果。
5. 进行转子动力学分析：如果需要进行转子动力学分析，可以在模型上添加轴承、轴等组件，并设置相应的边界条件和激励。
可以使用 Workbench 中的 Rotordynamics 模块进行分析。
需要注意的是，具体的分析流程和方法可能会因模型的不同而有所差异，建议你根据实际情况进行调整。
Ansys 动力学 谐响应分析
M3-5
谐响应分析
第二节：术语和概念
包含的主题： • 运动方程 • 谐波载荷的本性 • 复位移 • 求解方法
M3-6
谐响应分析-术语和概念
运动方程
• 通用运动方程：
C u K u F M u
[F]矩阵和 {u}矩阵是简谐的，频率为 w:
•
F Fmaxe e u umaxei eiw t
观看结果 - POST1
观看整个结构的结果 • 进入POST1，且列出结果综述表，确定临界频率的载荷步和子步序号；
典型命令: /POST1 SET,LIST
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谐响应分析-步骤
观看结果 - POST1（接上页）
• 使用 HRCPLX 命令读入在期望频率和相角 时的结果： – HRCPLX, LOADSTEP, SUBSTEP, PHASE, ... – 例如： HRCPLX,2,4,85.7 绘制变形图，应力等值线图和其它期望的结 果。 典型命令:
M3-36
M3-24
谐响应分析-步骤
施加谐波载荷并求解（接上页）
阶梯载荷对线性变化载荷： • 采用若干子步，可以逐渐地施加载荷（线性变化载荷），或者在第 一个子步立刻施加载荷（阶梯载荷）； • 谐波载荷通常是阶梯加载，因为载荷值代表的是最大振幅。
M3-25
谐响应分析-步骤
施加谐波载荷并求解（接上页）
• • 在施加谐波载荷后，下一步就是开始求解 通常采用一个载荷步，但是可以采用若干子 步，且每个子步具有不同的频率范围
HRCPLX,…
PLDISP,2 PLNSOL,… FINISH
•
M3-34
谐响应分析步骤
建立模型 选择分析类型和选项 施加谐波载荷和求解 观看结果
ANSYS谐响应分析
ANSYS谐响应分析ANSYS谐响应分析是一种常见的工程分析方法，适用于对结构、机械和电子系统的动态响应进行预测和优化。
在这种分析中，系统的响应将被建模为正弦或余弦函数的和，称为谐波。
通过分析系统在不同频率下的响应，可以确定系统的固有频率、振动模态和动态性能。
1.准备模型：首先，需要准备模型并进行几何建模。
这包括选择材料属性、定义边界条件和加载条件。
在谐响应分析中，通常使用静力加载来模拟系统振动的激励。
2.确定固有频率：在进行谐响应分析之前，需要确定系统的固有频率。
这可以通过进行模态分析来完成。
模态分析是一种分析方法，用于确定系统的固有频率和振型。
通过查看模态分析的结果，可以确定系统的响应频率范围。
3.设置谐振状态：在进行谐响应分析之前，需要明确要分析的振动频率范围。
这可以通过选择分析频率范围并设置振动荷载的频率来完成。
在ANSYS中，可以选择一个或多个分析频率，并设置载荷的相位和振幅。
4. 进行求解：在所有输入条件都设置好之后，可以开始运行谐响应分析。
在ANSYS中，可以使用ANSYS Mechanical或ANSYS Workbench等模块来进行求解。
系统的振动响应将在选择的频率范围内进行计算和分析。
5.结果分析：完成求解后，可以查看并分析计算结果。
ANSYS提供了丰富的后处理工具，用于可视化和分析分析结果。
可以查看系统的位移、速度、加速度和应力等响应结果，并通过其他参数来优化系统的设计。
谐响应分析在工程设计中具有重要的应用价值。
通过分析和优化系统的谐响应性能，可以改善结构的稳定性和可靠性。
例如，在建筑结构设计中，可以通过谐响应分析来确定楼层的固有频率和响应模态，从而减少振动和噪声的问题。
在机械系统设计中，可以通过谐响应分析来确定机械部件的振动模态，从而优化机械系统的可靠性和工作效率。
总之，ANSYS谐响应分析是一种重要的工程分析方法，可以用来预测和优化结构、机械和电子系统的动态响应。
谐响应分析可以通过ANSYS软件进行，通过明确振动频率范围和谐振状态，进行求解和结果分析，可以得到系统在不同频率下的振动响应和优化方案。
ANSYS Workbench 19.0基础入门与工程实践 第9章 谐响应分析
9.2 谐响应分析求解方法
• 谐响应分析通常有三种求解方法，分别为完整法（Full）、 缩减矩阵法（Reduced）以及模态叠加法（Mode Superposition），这3种方法有各自的特点和优势，在使 用中可以依据不同的分析工况来选择，在WB 19.0中主要 采用完整法和模态叠加法进行计算，下面针对两种方法逐 一介绍。
• 9.3.1 问题描述 • 9.3.2 几何建模 • 9.3.3 材料属性设置 • 9.3.4 网格划分 • 9.3.5 边界及谐波载荷设置 • 9.3.6 求解设置 • 9.3.7 模型求解 • 9.3.8 结果后处理
9.4 谐响应分析实例——电器控制柜谐 响应分析
• 电气控制柜内部安装了各类继电器及相关电气设备，在运转过程中会 对电气柜产生一定的振动激励。本例将通过谐响应分析对电器柜的动 态特性进行研究，为读者学习掌握谐响应分析方法提供指导。
第九章
谐响应分析
9.1 谐响应分析简介
• 谐响应分析是分析一个结构在简谐载荷作用下的结构响应 技术。与模态分析有所不同，模态分析是分析结构固有的 动态特性，只有质量、弹性模量、泊松比等材料参数对结 构有影响，而与结构所受的外部载荷并不相关；但是谐响 应分析则不然，它关注结构在外部载荷作用下的动态响应， 是与结构所受的外部载荷相关的。
• 谐响应分析主要用于设计旋转机械设备的支座、固定装置 以及受到涡流影响的结构，比如涡轮叶片、飞机机翼等。
• 在进行分析时，谐响应分析需要用户输入已知大小和频率 的简谐载荷，该载荷可以是力、压力、位移等；输出的结 果是响应对频率的曲线。谐响应分析只计算结构的稳态受 迫振动，而不考虑发生在激励开始时的瞬态振动。
9.2.1 完整法
• 完整法是最基本的求解方法，它采用完整的系统 矩阵计算谐响应，矩阵可以是对称的，也可以是 非对称的。使用完整法求解最为简单，不需要为 了求解选择模态和主自由度，但是完整法求解效 率较低，并且无法处理存在预应力的问题。
ANSYS Workbench 17·0有限元分析：第7章-谐响应分析
第7章 谐响应分析
谐响应分析主要用来确定线性结构在承受持续的周期载荷时的周期性响应（谐响应）谐响应分析能够预测结构的持续动力学特性，从而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。
通过本章的学习，即可掌握在★ 了解谐响应分析。
7.1 谐响应分析概述
谐响应分析（Harmonic Response Analysis ）是用于确定线性结构在承受一个或多个随时间按正弦（简谐）规律变化的载荷时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）对应频率的曲线。
从这些曲线上可以找到“峰值”响应，并进一步考察频率对应的应力。
谐响应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的结构，如小提琴的弦（假定简谐应力比预加的拉伸应力小得多）。
对于谐响应分析，其运动方程为：
[][][](){}{}(){}{}()21212
M i C K i F i F ωωφφ−+++=+ 这里假设刚度矩阵[]K 、质量矩阵[]M 是定值，要求材料是线性的、使用小位移理论（不包括非线性）、阻尼为[]C 、简谐载荷为[]F 。
谐响应分析的输入条件包括：
已知幅值和频率的简谐载荷（力、压力和强迫位移）。
简谐载荷可以是具有相同频率的多种载荷，力和位移可以相同或者不相同，但是压力分布
载荷和体载荷只能指定零相位角。
ANSYS动力分析—谐响应分析（转载）
ANSYS动力分析—谐响应分析（转载）谐响应分析1.谐响应分析的定义：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）规律变化的载荷时稳态响应的一种技术。
分析的目的是计算结构在几种频率下的响应并得到一些响应值对频率的曲线。
该技术只计算结构的稳态受迫振动，不考虑结构发在激励开始时的瞬态振动。
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是否能够克服，疲劳，共振，及其他受迫振动应起的有害效果。
谐响应分析是一种线性分析，非线性特性被忽略。
2.谐响应分析的求解方法。
full（完全法）reduced（缩减法）mode superpos'n(模态叠加法)full（完全法）允许定义各种类型的荷载；预应力选项不可用；reduced（缩减法）可以考虑预应力；只能施加单元荷载（压力，温度等）mode superpos'n(模态叠加法)通过对模态分析的道德振型（特征向量）乘以因子并求和来计算出结果的响应。
可以包含预应力，可以考虑振型阻尼，不能施加非零位移谐响应分析的基本步骤：完全法分析过程有3个主要步骤：建模，加载求解，结果后处理1.建立模型同样非线性行为将被忽略2.加载求解*指定分析类型为：harmonic*指定分析选项：包括solution method和dof printout format （解的输出形式）及use lumped mass approx？（质量矩阵形成方式）*在模型上加载：谐响应分析所加的载荷随时间按正弦规律变化。
指定一个完整的简谐荷载需要输入3条信息。
幅值(amplitude)、相位角(phase angle)、强制频率范围(forcing frequency range) 注意：谐响应分析不能同时计算多个频率的荷载作用，但可以分别计算，后叠加。
*谐响应分析荷载步选项普通选项：number of substebs(谐响应节数目)，选择加载方式stepped or ramped动力学选项：频率范围 frequence range ，阻尼(damping)输出控制选项：*开始求解3.观察结果缩减法谐响应分析步骤1.建模2.加载并得减缩解3.观察节缩解结果4.扩展解5.观察扩展的解结果与full法不同的是，要定义主自由度。
ANSYS Mechanical 动力学_WS03_谐响应_固支梁
作业 5A谐响应分析固支梁ANSYS Mechanical 线性和非线性动力学作业 5A——目标2 •目标是确定两端固支梁的谐响应，梁受到两个谐波力作用。
•力代表在梁的三分之一长度处安装的旋转机械。
•梁（ 3 m x 0.5 m x 25 mm ）材料是钢。
约束（固定）两端作业 5A——项目管理3•在项目管理窗口插入新的模态分析系统•首先查看系统的固有频率和模态振型•拖拽谐响应系统，并在模态系统的求解栏上释放，这样使两个系统共享材料属性、模型、网格和求解。
•注意：该谐响应系统将使用模态系统得到的模态，并使用模态叠加法进行分析。
•导入几何文件•beam.agdb作业 5A——前处理4 •编辑模型栏，打开 Mechanical 应用。
•验证材料设置为结构钢。
作业 5A——单位5 •在 Mechanical 中设置如下单位制：•mm, kg, N, s, mV, mA•Degrees•RPM•Celcius作业 5A——环境6 •约束住梁的两端。
•点击模态分支，>插入>固定支撑。
•如果需要的话切换到边选择模式。
•使用左键选择两个边。
•按住<CTRL>键增加选择。
•在细节窗口中点击“应用”。
作业 5A——模态结果7 •求解模态分析。
•创建模态振型结果，查看结果。
•注意：第一阶和第二阶模态的固有频率在0-50 Hz范围内。
•不需要在谐响应分析中定义固定边界条件，由于共享了模态分析的结果，固定边界条件的作用已经包含在模态分析的结果之中。
•在谐响应分支，在每一条线上施加一个力载荷。
•在梁表面上有两条线。
•如果需要的话，切换到边选择模式，>插入>力。
•左击并在表面上拖拽，完成选择所需的线。
•在细节菜单中点击“应用”。
•在细节菜单中，改变“定义方式”为“分量”（也就是 XYZ）•输入“Y 向分量”值为250，相位角为0°。
•在另一条线上施加另外一个力。
•设置 Y 向分量为250 N。
ANSYS双转子电机的转子谐响应分析[转]
![ANSYS双转子电机的转子谐响应分析[转]](https://img.taocdn.com/s3/m/1603101203020740be1e650e52ea551810a6c965.png)
ANSYS双转⼦电机的转⼦谐响应分析[转]/s/blog_9e19c10b0102vd5y.html【问题描述】⼀个双转⼦电机如图所⽰该电机含有两个转⼦：内转⼦和外转⼦。
内转⼦是⼀根实⼼轴，较长；它的两端通过轴承与机架相连；在两端距离轴承不远的地⽅装有两个圆盘（图中没有绘制，在有限元分析中圆盘会⽤质量单元表⽰），⽽且右边的圆盘上存在不平衡质量，该不平衡质量产⽣了不平衡的⼒。
外转⼦是⼀根空⼼轴，它套在内转⼦外⾯。
外转⼦的左端与机架通过轴承相连，右端⾯通过轴承与内转⼦连接（图中没有表⽰出来）。
在外转⼦上也有两个圆盘，这两个圆盘不存在偏⼼质量的问题。
内转⼦的转速是14000转每分，⽽外转⼦的转速是21000转每分。
所有的相关⼏何尺⼨，轴承的参数，以及圆盘的质量和惯性量，在下⾯建模的时候给出。
现在要对该双转⼦电机进⾏转⼦动⼒学仿真，具体是做谐响应分析，⽬的是考察：（1）7号节点（内转⼦上）和12号节点（外转⼦上）的幅值与频率的关系图。
也就是要绘制这两个点的幅频关系曲线。
（2）在某⼀个给定频率处的转轴轨迹图。
（3）在某⼀个给定频率处转轴的涡动动画。
《注》该算例来⾃于ANSYS APDL转⼦动⼒学部分的帮助实例。
【范例说明】给出本例⼦的⽬的，是想说明：（1）如何⽤ANSYS经典界⾯做转⼦的谐响应分析。
（2）如何对转⼦系统中的轴承建模。
（3）如何建模不平衡质量。
【问题分析】1. 对于内转⼦⽤梁单元BEAM188建模,对于外转⼦也⽤BEAM188建模。
由于这⾥涉及到圆盘的位置，集中质量的位置，准备⽤直接建模法。
这就是说，先创建节点，然后由节点创建单元。
2. 对于4个轴承，使⽤COMBI214建模，该单元是⼆维的弹簧/阻尼单元，⽀持在两个⽅向上定义刚度和阻尼特性。
3.对于4个圆盘，使⽤MASS21建模。
质点单元创建在相应的转轴上，设置其质量和转动惯量。
4.由于内外转⼦的转速不同，需要分别定义两个组件，并对每个组件给以不同的转速。
ansys-谐响应分析
实部
F1max
•
可以使用APDL语言计算，但要确保角度单位 为度（缺省为弧度）。
M3-21
谐响应分析-步骤
施加谐波载荷并求解命令（接上页）
*AFUN,DEG FK,… F,… SFA,… SFL,… SFE,… SF,…
M3-22
谐响应分析-步骤
施加谐波载荷并求解（接上页）
M3-23
谐响应分析-步骤
• •
M3-10
谐响应分析-术语和概念
求解方法
求解简谐运动方程的三种方法： • 完整法
– 为缺省方法，是最容易的方法； – 使用完整的结构矩阵，且允许非对称矩阵（例如：声学矩阵）。
•
缩减法*
– 使用缩减矩阵，比完整法更快； – 需要选择主自由度，据主自由度得到近似的 [M]矩阵和[C]矩阵。
•
模态叠加法**
施加谐波载荷并求解 • 所有施加的载荷以规定的频率（或频率 范围）简谐地变化 • “载荷”包括： – 位移约束-零或非零的 – 作用力 – 压强 • 注意： 如果要施加重力和热载荷，它 们也被当作简谐变化的载荷来考虑！
典型命令:
DK,… ! 或 D或DSYM
DA,... DL,…
M3-19
谐响应分析-步骤
M3-27
谐响应分析-步骤
观看结果 - POST26
位移-频率关系曲线 • 首先定义 POST26 变量 – 节点和单元数据表 – 用大于等于二的数据识别 – 变量1包含各频率，并是预先定义了的
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谐响应分析-步骤
观看结果 - POST26（接上页）
• 定义变量（接上页） – 挑选可能发生最大变形的节点，然后选择自由度的方向； – 定义变量的列表被更新。
ansys谐响应分析
注意：最大振幅=3.7出现在48Hz,-85.7º时
• 下一步就是观看整个模型在该频率和相位角下的位移和应力（使用POST1)
3-32
谐响应分析-步骤
观看结果 - POST1
观看整个结构的结果 • 进入POST1，且列出结果汇总表，确定临界频率的载荷步和子步序号
3-33
谐响应分析-步骤
Haropt, Msup Hrout, on •共振频率是激起结构激烈响应的载荷频率，也就是结构的固有频率。 •施加谐载荷时并不需要输入载荷的频率，只需在分析过程中指定感兴趣的频 率范围。结构上可能作用的激励的频率范围就是用户感兴趣的频率范围。
3-9
谐响应分析-术语和概念
复位移
• 在下列情况下计算出的位移将是复数
• 可以使用APDL语言计算，但要确保角度单位为度（缺省 为弧度）
I虚部
F2max
实部
F1max
3-22
谐响应分析-步骤
…施加简谐载荷并求解
3-23
谐响应分析-步骤
…施加简谐载荷并求解
简谐载荷的频率:
• 通过频率范围和在频率范围内的子步数量来规定振动频率（赫兹） • 例如，在0-50频率范围内有10个子步时将给出在5，10，15...45和50Hz等频率
包含的主题： • 运动方程 • 谐载荷 • 频率 • 复位移 • 求解方法
3-6
谐响应分析-术语和概念
运动方程
• 通用运动方程： :
M u C u K u F
• [F]矩阵和 {u}矩阵是简谐的，频率为 w :
F F me ai xeiw t(F 1iF 2)eiw t u ume ai xeiw t(u 1iu2)eiw t
Ansys-谐响应分析
Training Manual
ANSYS Workbench - DesignModeler
f max f min DW 2 n
• DS将从 WDW.开始，求解n个频率
In the example above, with a frequency range of 0 – 10,000 Hz at 10 intervals, this means that Design Simulation will solve for 10 excitation frequencies of 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, and 10000 Hz.
谐响应分析基础
• 例如，考虑如右图所示的两力共同作 用在同一结构上的工况
– 两力都有受到同一频率W激励。但 是.,”Force 2”滞后于“Force 1”45度 的相位差，“Force 2”的相位角y度。 – 以上的叙述可通过复数标记的方法表 示。因此，可写成:
ANSYS中谐响应分析
Availability
x x x
… 材料属性
• 在谐分析中，要求输入杨氏弹性模量，泊松比和 密度
– 其它所有材料的属性可以指定，但它们不会参与谐 分析 – 后面将说明，阻尼不是作为材料的属性输入，而是 作为全局属性被输入
ANSYS License DesignSpace Entra DesignSpace Professional Structural Mechanical/Multiphysics
ANSYS WORKBENCH 11.0 培训教程（DS）
第十章
谐响应分析
本章内容
• 本章中，DS的谐响应分析将会涉及到以下内容:
– 假定用户已经了解了第四章的线性静态结构分析和 第五章的模态分析所涉及的内容.
• 在本章中，将会涵盖如下内容:
– – – – 建立谐响应分析 谐响应求解方法 阻尼 查看结果
Type of Load Acceleration Load Standard Earth Gravity Load Pressure Load Force Load Bearing Load Moment Load Given Displacement Support Phase Input No No Yes Yes No No Yes Solution Method Full or Mode Superposition Full or Mode Superposition Full or Mode Superposition Full or Mode Superposition Full or Mode Superposition Full or Mode Superposition Full Only
谐响应分析基础
ansys谐响应分析
ANSYS谐响应分析谐响应分析是用于确定线性结构在受正弦载荷作用时的稳态响应，目的是计算出结构在几种频率下的响应，并得到响应随频率变化的曲线。
其输入为已知大小和频率的谐波载荷（力、压力和强迫位移）；同一频率的多种载荷，可以是相同或不相同的。
其输出为每一个自由度上的谐位移，通常和施加的载荷不同；或其它多种导出量，例如应力和应变等。
谐响应分析能预测结构的持续动力特性，从而验证设计能否成功地克服共振、疲劳，以及其他受迫振动引起的不良影响。
同时，通过谐响应分析可以用来探测共振响应；可以确定一个给定的结构能否能经受住不同频率的各种正弦载荷（例如：以不同速度运行的发动机）。
谐响应分析有三种求解方法:完整法、缩减法及模态叠加法。
三种方法都有其相应的适用条件。
这里主要介绍模态叠加法。
模态叠加法是通过对模态分析得到的振型乘上因子并求和计算出结构的响应，是所有求解方法中最快的。
使用何种模态提取方法主要取决于模型大小和具体的应用场合。
模态叠加法可以使解按结构的固有频率聚集，可产生更平滑且更精确的响应曲线图，同时可以包含预应力效果。
（对于机械结构来看，预应力含义为预先使其产生应力，其好处是可以提高构造本身刚性，减少振动和弹性变形，改善受拉模块的弹性强度，提高结构的抗性。
）有预应力的谐响应分析可用缩减法和模态叠加法进行。
对于有预应力的谐响应分析，为了在模态叠加法谐响应分析中包含预应力效果，必须首先进行有预应力的模态分析。
在完成了有预应力模态分析后，就可以像一般的模态叠加法那样进行分析了。
而对于对于有预应力的模态分析，由于结构预应力会改变结构的刚性，因此预应力结构模态分析是结构设计中必须考虑的因素。
预应力模态分析步奏与常规模态分析大致相同，其差别在于:（1）先对造成预应力的外力进行静力分析；（2）在静力分析和模态求解中打开PSTRES，on命令，表示考虑了预应力效应。
模态叠加法进行谐响应分析的步骤如下：一、建模1）只能用线性的单元和材料，忽略各种非线性的性质。
ANSYS动力学分析指南-谐响分析
§2.1谐响应分析的定义与应用任何持续的周期载荷将在结构系统中产生持续的周期响应（谐响应）。
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）规律变化的载荷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，并进一步观察峰值频率对应的应力。
该技术只计算结构的稳态受迫振动，而不考虑发生在激励开始时的瞬态振动。
（见图1）。
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，及其它受迫振动引起的有害效果。
图1（a）典型谐响应系统。
F0及ω已知，u0和Φ未知。
（b）结构的瞬态和稳态动力学响应。
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，即使定义了也将被忽略。
分析中可以包含非对称系统矩阵，如分析在流体─结构相互作用中问题（参见<<ANSYS耦合场分析指南>>的第5章）。
谐响应分析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）。
§2.2谐响应分析中用到的命令建模过程与执行谐响应分析可以使用其它类型分析相同的命令。
同样，无论进行何种类型的分析，均可以从用户图形界面（GUI）中选择等效的选项来建模和求解。
在后面的“谐响应分析实例（命令或批处理方式）”中，将会给出进行一个谐响应分析需要执行的命令（GUI方式或者批处理方式运行ANSYS时用到的）。
而“谐响应分析实例（GUI方式）”则描述了如何用ANSYS用户图形界面的菜单执行同样实例分析的过程。
（要了解如何用命令和用户图形界面进行建模，请参阅《ANSYS建模与网格指南》）。
《ANSYS命令参考手册》中有更为详细的ANSYS命令说明，它们是按字母顺序进行组织的。
§2.3三种求解方法谐响应分析可采用三种方法：完全法（Full）、缩减法（Reduced）、模态叠加法（Mode Superposition）。
ansys动力分析总结
1 谐响应分析ANSYS进行谐波响应分析的模型只能用于线性单元和材料，它忽略各种非线性因素，同时进行谐波响应分析必须输入材料的密度。
注意：如果ALPX（热膨胀系数）和ΔT均不为零，就有可能包含了简谐热荷载。
为了避免这种情况发生，应将ALPX设置为0。
也就是说，如果施加重力和热荷载，它们也将被当作简谐荷载来考虑谐响应分析有完整法、缩减法和模态叠加法，ANSYS默认用完整法。
各种方法均有各自的特点和适用环境，具体介绍查有关资料。
以下介绍结构在单一荷载作用下的谐响应分析（full法）：1、建立几何模型，划分单元，方法同其他分析。
2、施加边界条件，方法同其他分析。
3、施加荷载。
注意如果是多个荷载同时作用于结构，必须先设置分析类型才能输入每个荷载的相位角。
荷载大小代表振幅，由于是单一荷载，没有必要规定相位角，下图1的V ALUE2就没必要输入任何数值。
如果是多荷载还要规定相位角，相位角可能通过V ALUE2来规定。
图 14、分析选项（1）选择分析类型为harmonic：（2）main menu->solution->analysis type->analysis potions定义基本选项如图2：用完整法分析。
图 2（3）选择菜单main menu->solution->losd step opts->output ctrls->solu printout 弹出solution printout controls 对话框，设定输出结果内容和形式如图3。
图 3（4）main menu->solution->load step pots->time/frequence->time and substeps 设定输入荷载步标志及荷载施加形式如图4。
图4中，0表示最低频率，80表示最高频率，因此改分析的频率范围为[0,80]；200表示荷载子步数，同时选择荷载施加方式为stepped。
ansys谐响应分析步骤
谐响应分析步骤full（完全法）允许定义各种类型的荷载；预应力选项不可用；reduced（缩减法）可以考虑预应力；只能施加单元荷载（压力，温度等）modesuperpos'n（模态叠加法）通过对模态分析的道德振型（特征向量）乘以因子并求和来计算出结果的响应，可以包含预应力，可以考虑振型阻尼，不能施加非零位移1Full法步骤第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,#.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>MaterialModelso出现DefineMaterialModelBehavior对话框'在右侧Structura卜Linear>Elastic>lsotropic，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,!l!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中的模态分析与谐响应分析
ANSYS中的模态分析与谐响应分析模态分析是分析结构的动力特性，与结构受什么样的荷载没有关系，只要给定了质量、弹性模量、泊松比等材料参数，并施加了边界约束就可以得到此状态下的各阶自振频率和振型（也称为模态）。
谐响应分析是分析结构在不同频率的简谐荷载作用下的动力响应，是与结构所受荷载相关的，只是结构所受荷载的都是简谐荷载，而且荷载频率的变化范围在谐响应分析时要给出来。
比如，在ANSYS谐响应分析中要给出这样的语句FK,3,FX,7071,7071 ！指定点荷载的实部和虚部（或者幅值和相位角）HARFRQ,0,2.5, ！指定荷载频率的变化范围，也就是说只分析结构所受频率从0到2.5HZ之间的荷载NSUBST,100, ！指定频率从0到2.5之间分100步进行计算这样，结构所受的这个点荷载的表达式实际上是F=(7071+i*7071)*exp(i*omiga*t) !式中omiga从0到2.5*2*3.1415926变化分析得到结果是各点物理量随频率变化的，但物理量的值一般为复数，包括实部的虚部，这可以从后处理LIST结点值看出来。
个人认为进行谐响应分析并不一定要先进行模态分析（也叫振型分析、振型分解等），而直接进行谐响应分析后查看结构的物理量随频率变化曲线时也会看到在结构的自振频率处响应会放大（共振）。
如果已经进行过模态分析的话，会发现谐响应分析时的共振频率和模态分析提到的自振频率是一致的。
但有些时候模态分析中得到的有些频率在谐响应分析的频响曲线里可能很不明显。
因此，只能说在谐响应分析前进行一下模态分析可以对结构的自振特性有个了解，以便验证谐响应分析结果是否合理。
另外，谐响应分析应该是频域分析方法的一个部分。
对于相地震那样的时间过程线，直接进行时域分析（ANSYS里用暂态分析）可得到结构随时间的响应。
而如果进行频域分析，就应该通过傅立叶变换把时域地震曲线变为由多个简谐荷载的叠加，然后再以此简谐荷载做为谐响应分析时的荷载进行谐响应分析，最后再对谐响应分析得到的结果进行傅立叶逆变换得到时域的结果。
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…选择分析类型和选项
分析选项 • • • 求解方法 - 完整法、缩减法和模态叠加法。缺省为完整法 自由度输出格式 - 主要用于批处理方式中 集中质量矩阵
– 推荐用于如果结构的一个方向的尺寸远小于另两个方向的尺寸的情况中。 例如：细长梁与薄壳
Training Manual
DYNAMICS 5.7
…进入第二个对话框
缩减法
较快 较容易 不允许 允许 不允许 能 能 不允许 不需要 需要
模态叠加法
最快 难 允许 (一个载荷向量) 不允许 允许 能 不能 不允许
* generally not recommended
需要
需要 (如果选用缩减法 ) Inventory #001447
January 30, 2001 3-11
谐响应分析
谐响应分析
A.谐响应分析的定义和目的 B.关于谐响应分析的基本术语和概念 C.在ANSYS中如何进行谐响应分析 D.谐响应分析的实例练习
Training Manual
January 30, 2001 Inventory #001447 3-2
DYNAMICS 5.7
谐响应分析
A.定义和目的
January 30, 2001 Inventory #001447 3-10
谐响应分析-术语和概念
求解方法
Training Manual
DYNAMICS 5.7
完整法
相对求解时间 相对的使用容易程度 允许元素载荷（例如压强）吗？ 允许非零位移载荷吗？ 允许模态阻尼吗？ 能处理预应力吗？ 能进行“Restart“吗？ 允许非对称矩阵吗？ 需要为了求解而选择模态吗？ 需要选择主自由度吗？ 慢 最容易 允许 允许 不允许 不能 能 允许 不需要 不需要
January 30, 2001 Inventory #001447 3-27
DYNAMICS 5.7
谐响应分析-步骤
…观看结果 - POST26
• 定义变量 • 画变量关系图
Training Manual
DYNAMICS 5.7
A Graphed Response in the Frequency Domain
谐响应分析-步骤
观看结果
健摸 选择分析类型和选项 施加简谐载荷并求解
Training Manual
DYNAMICS 5.7
观看结果 • 分三步
Use POST26, the timehistory postprocessor
– 绘制结构上的特殊点处的位移-频率曲线 – 确定各临界频率和相应的相角 – 观看整个结构在各临界频率和相角时的位移和应 力
January 30, 2001 Inventory #001447 3-22
谐响应分析-步骤
…施加简谐载荷并求解
阶梯载荷对线性变化载荷：
Training Manual
DYNAMICS 5.7
• 采用若干子步，可以逐渐地施加载荷（线性变化载荷），或者在第一个 子步立刻施加载荷（阶梯载荷） • 简谐载荷通常是阶梯加载，因为载荷值代表的是最大振幅
谐响应分析-步骤
选择分析类型和选项
建模
Training Manual
DYNAMICS 5.7
选择分析类型和选项 • 输入求解器，选择谐响应分析
• 主要分析选项是求解方法-在后面讨 论
• 规定阻尼-在后面讨论
January 30, 2001 Inventory #001447 3-14
谐 #001447 3-21
DYNAMICS 5.7
谐响应分析-步骤
…施加简谐载荷并求解
简谐载荷的频率： • • 通过频率范围和在频率范围内的子步数量来规定每秒的循环次数（赫兹）
Training Manual
DYNAMICS 5.7
例如，在0-50频率范围内有10个子步时将给出在5，10，15...45和50Hz等频率上 的解；而同一频率范围只有一个子步时，则只给出50Hz频率上的解
Imaginary
Training Manual
DYNAMICS 5.7
Real
January 30, 2001 Inventory #001447 3-8
谐响应分析-术语和概念
复位移
• 在下列情况下计算出的位移将是复数
– 具有阻尼 – 施加载荷是复数载荷（例如：虚部为非零的载荷）
Training Manual
DYNAMICS 5.7
• 复位移滞后一个相位角（相对于某一个基准而言） • 可以用实部和虚部或振幅和相角的形式来查看
January 30, 2001 Inventory #001447 3-9
谐响应分析-术语和概念
求解方法
求解简谐运动方程的三种方法： • 完整法
– 为缺省方法，是最容易的方法 – 使用完整的结构矩阵，且允许非对称矩阵（例如：声学矩阵）
谐响应分析-术语和概念
运动方程
• 通用运动方程:
Training Manual
DYNAMICS 5.7
Cu Ku F M u
• [F]矩阵和 {u}矩阵是简谐的，频率为 w :
F Fmax ei eit (F1 iF2 )eit u u max ei eit (u1 iu 2 )eit
谐响应分析-步骤
…施加简谐载荷并求解
规定简谐载荷时要包括:
Training Manual
DYNAMICS 5.7
• 振幅和相角
• 频率
Imaginary
• 阶梯载荷对线性变化载荷的说明 振幅和相角 • 载荷值（大小）代表振幅 Fmax
F2max
y
Real
F1max
• 相角 f 是在两个或两个以上简谐载荷间的相 位差.单一载荷不需要相角 f . 非零 Y 仅对 力和位移简谐载荷有效
January 30, 2001 Inventory #001447 3-23
谐响应分析-步骤
…施加简谐载荷并求解
• 在施加简谐载荷后，下一步就是 开始求解
Training Manual
DYNAMICS 5.7
•
通常采用一个载荷步，但是可以 采用若干子步，且每个子步具有 不同的频率范围
January 30, 2001 Inventory #001447 3-24
Training Manual
January 30, 2001 Inventory #001447 3-26
DYNAMICS 5.7
谐响应分析-步骤
…观看结果 - POST26
• 定义变量（接上页）
– 挑选可能发生最大变形的节点，然后选择自由度的方向 – 定义变量的列表被更新
Training Manual
January 30, 2001 Inventory #001447 3-3
谐响应分析
…定义和目的
谐响应分析用于设计：
Training Manual
DYNAMICS 5.7
• 旋转设备（如压缩机、发动机、泵、涡轮机械等）的支座、固定装置和 部件 • 受涡流（流体的漩涡运动）影响的结构，例如涡轮叶片、飞机机翼、桥 和塔等
Training Manual
DYNAMICS 5.7
施加简谐载荷并求解 • 所有施加的载荷以规定的频率（或频率范围）简谐地变化 • “载荷”包括：
– 位移约束-零或非零的 – 作用力 – 压强
• 注意： 虑！
如果要施加重力和热载荷，它们也被当作简谐变化的载荷来考
January 30, 2001 Inventory #001447 3-18
谐响应分析
C.步骤
四个主要步骤： • 建模 • 选择分析类型和选项 • 施加简谐载荷并求解
Training Manual
DYNAMICS 5.7
• 观看结果
January 30, 2001 Inventory #001447 3-12
谐响应分析-步骤
建模
模型 • 只能用于线性单元和材料，忽略各种非线性 • 记住要输入密度
Training Manual
DYNAMICS 5.7
•
缩减法*
– 使用缩减矩阵，比完整法更快 – 需要选择主自由度，据主自由度得到近似的 [M]矩阵和[C]矩阵
•
模态叠加法**
– 从前面的模态分析中得到各模态；再求乘以系数的各模态之和 – 所有求解方法中最快的
*未包括在本手册中；请参看ANSYS结构分析指南。 **将在第六章中讨论。
Use POST1, the general postprocessor
January 30, 2001 Inventory #001447 3-25
谐响应分析-步骤
观看结果 - POST26
位移-频率图 • 首先定义 POST26 变量
– 节点和单元数据表 – 用大于等于二的数据识别 – 变量1包含各频率，并是预先定义了的
January 30, 2001 Inventory #001447 3-4
谐响应分析
…定义和目的
为什么要作谐响应分析？
Training Manual
DYNAMICS 5.7
• 确保一个给定的结构能经受住不同频率的各种正弦载荷（例如：以不同 速度运行的发动机） • 探测共振响应，并在必要时避免其发生（例如：借助于阻尼器来避免共 振）
• 谐响应分析的运动方程:
(2 M iC K)(u1 iu 2 ) (F1 iF2 )
January 30, 2001 Inventory #001447 3-7
谐响应分析-术语和概念
谐载荷的本性
• 在已知频率下正弦变化 • 相角y允许不同相的多个载荷同时 作用， y缺省值为零 • 施加的全部载荷都假设是简谐的， 包括温度和重力