Ansys Workbench动力学分析PPT幻灯片
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Workbench有限元静力学分析.ppt
静力分析用于计算由那些不包括惯性和阻尼效应的 载荷作用于结构或部件上引起的位移、应力、应变 和力。
固定不变的载荷和响应是一种假定，即假定载荷和 结构相应随时间的变化非常缓慢。
2.1 结构静力分析简介
静力分析所施加的载荷类型有
外部施加的作用力和压力 稳态的惯性力 强迫位移 温度载荷 能流
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.4 结构线性静力分析实例1
GUI分析步骤 b. 模型剖分
5)模型剖分：为了对应力集中区域进行较准确的捕捉，划分 有限元网格之前，通常需要对几何模型进行适当的剖分，以 利于网格的划分。选择Utility Menu>WorkPlane>Display Working Plane，然后选择Utility>WorkPlane>Offset WP by Increments，在Offset WP对话框的Degrees框中输入：0,-90,0 然后点击OK确定。
Basic>Analysis Options:选择Small Displacement Static Sol’n Option选项指定采用的求解器 实际上，求解控制对话框的绝大多数默认选项对于静力线性分
析是合适的，用户只需要作很少的设置。
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.2 施加载荷并求解
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.1 建模
选择的材料特性可以是线性或者是非线性，可以是各 向同性或者各向异性材料，并且可以随温度变化或者 与温度无关。
GUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>-ConstantIsotropic/Orthotropic
选项获得结果数据，如应力和应变等。
固定不变的载荷和响应是一种假定，即假定载荷和 结构相应随时间的变化非常缓慢。
2.1 结构静力分析简介
静力分析所施加的载荷类型有
外部施加的作用力和压力 稳态的惯性力 强迫位移 温度载荷 能流
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.4 结构线性静力分析实例1
GUI分析步骤 b. 模型剖分
5)模型剖分：为了对应力集中区域进行较准确的捕捉，划分 有限元网格之前，通常需要对几何模型进行适当的剖分，以 利于网格的划分。选择Utility Menu>WorkPlane>Display Working Plane，然后选择Utility>WorkPlane>Offset WP by Increments，在Offset WP对话框的Degrees框中输入：0,-90,0 然后点击OK确定。
Basic>Analysis Options:选择Small Displacement Static Sol’n Option选项指定采用的求解器 实际上，求解控制对话框的绝大多数默认选项对于静力线性分
析是合适的，用户只需要作很少的设置。
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.2 施加载荷并求解
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.1 建模
选择的材料特性可以是线性或者是非线性，可以是各 向同性或者各向异性材料，并且可以随温度变化或者 与温度无关。
GUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>-ConstantIsotropic/Orthotropic
选项获得结果数据，如应力和应变等。
Ansys-Workbench动力学分析
4.1: 动力学绪论
第一节 动力学分析目的及定义 为什么要对结构进行动力学分析？
土木建筑、地质工程领域
1940年11月7日倒塌—风载
1940年7月1日通车 美国塔科曼悬索大桥
交通运输、航空航天领域
机械、机电领域
什么是结构动力学？
定义：研究结构在动力荷载作用下的动力反应。
目的：动力荷载作用下结构的内力和变形；
4.2: 模态分析
第一节 模态分析的含义
什么是模态分析?
模态分析是用来确定结构的振动特性（固有频率和振型） 的一种技术。 模态分析的好处：
– 使结构设计避免共振或以特定频率进行振动（例如 扬声器）；
– 使工程师可以认识到结构对于不同类型的动力载荷 是如何响应的。
建议： 在准备进行其它动力分析之前首先要进行
单地用简谐函数来表示。
FP
t
（3）冲击荷载 荷载的幅值(大小)在很短时间内急剧增大或急剧减小。
FP 冲击荷载
t
FP 突加荷载
t
（4）随机荷载 荷载的幅值变化复杂、难以用解析函数解析表示的荷载。
风荷载 地震作用
25 Wind speed (m/s) 20
15
10
5
0
0
50
100
脉动风
平均风
150
200
fn
n 2
为系统的固有频率，Hz
1 2
T
fn n
为系统的周期，s
2.二自由度无阻尼线性系统
对质量块m1、 m2受力分析， 由Newton第二定律得
mm12xx12 kk13xx12kk22(
x2 x1) (x2 x1)
mm12xx12(kk21x1
《ANSYS教程》课件
2000年代
推出ANSYS Workbench，实 现多物理场耦合分析。
1970年代
ANSYS公司成立，开始开发有 限元分析（FEA）软件。
1990年代
扩展软件功能，增加流体动力 学、电磁场等分析模块。
2010年代
持续更新和优化，加强与CAD 软件的集成，提高计算效率和 精度。
软件应用领域
航空航天
2023
PART 07
后处理与可视化
REPORTING
结果查看与图表生成
结果查看
通过后处理，用户可以查看分析结果，如应力、应变、位移等。
图表生成
根据分析结果，可以生成各种类型的图表，如柱状图、曲线图、等值线图等，以便更直观地展示结果 。
可视化技术
云图显示
通过云图显示，可以清晰地展示模型 的应力、应变分布情况。
压力载荷等。
在设置边界条件和载荷 时，需要考虑实际工况 和模型简化情况，确保 分析的准确性和可靠性
。
求解和后处理
求解是ANSYS分析的核心步骤，通过求解可以得到模型在给定边界条件和 载荷下的响应。
ANSYS提供了多种求解器，如稀疏矩阵求解器、共轭梯度求解器等，可以 根据需要进行选择。
后处理是分析完成后对结果的查看和处理，ANSYS提供了丰富的后处理功 能，如云图显示、动画显示等。
VS
详细描述
非线性分析需要使用更复杂的模型和算法 ，以模拟结构的非线性行为。通过非线性 分析，可以更准确地预测结构的极限载荷 和失效模式，对于评估结构的可靠性和安 全性非常重要。
2023
PART 04
流体动力学分析
REPORTING
流体静力学分析
静力学分析用于研究流体在静 止或准静止状态下的压力、应
workbench教程.ppt
ANSYS, Inc. Proprietary
© 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.
1-5
February 23, 2009 Inventory #002593
Introduction
A. About ANSYS, Inc.
Training Manual
ANSYS, Inc.
• Developer of ANSYS family of products
• Global Headquarters in Canonsburg, PA - USA (south of Pittsburgh)
– Development and sales offices in U.S. and around the world – Publicly traded on NASDAQ stock exchange under “ANSS” – For additional company information as well as descriptions and
• ANSYS LS-DYNA – LSTC’s LS-DYNA explicit dynamic solver technology with the pre-/post-processing power of ANSYS software. This powerful pairing can be used to simulate crash tests, metal forging, stamping, and catastrophic failures.
Training Manual
12:00 – 1:00 1:00 – 1:30 1:30 – 2:00 2:00 – 2:30 2:30 – 3:30 3:30 – 4:00 4:00 – 4:30 4:30 – 5:00
ANSYSWORKBENCH教程(格式)PPT课件
• In Design Simulation, there are three types of bodies which can be analyzed.
– Solid bodies are general 3D volumes/parts. – Surface bodies are only areas. – Line bodies are only curves.
3-5
ANSYS Workbench - Simulation
General Preprocessing Procedure
… Types of Bodies
Training Manual
• Solid bodies are geometrically and spatially 3D:
– These are meshed with higher-order tetrahedral or hexahedral solid elements with quadratic shape functions
• In this chapter, navigating through the GUI without the Wizards will be covered.
Model shown is from a sample Mechanical Desktop assembly.
February 2, 2004 Inventory #002010
• Surface bodies are geometrically 2D but spatially 3D:
Training Manual
ANSYS License DesignSpace Entra DesignSpace Professional Structural Mechanical/Multiphysics
– Solid bodies are general 3D volumes/parts. – Surface bodies are only areas. – Line bodies are only curves.
3-5
ANSYS Workbench - Simulation
General Preprocessing Procedure
… Types of Bodies
Training Manual
• Solid bodies are geometrically and spatially 3D:
– These are meshed with higher-order tetrahedral or hexahedral solid elements with quadratic shape functions
• In this chapter, navigating through the GUI without the Wizards will be covered.
Model shown is from a sample Mechanical Desktop assembly.
February 2, 2004 Inventory #002010
• Surface bodies are geometrically 2D but spatially 3D:
Training Manual
ANSYS License DesignSpace Entra DesignSpace Professional Structural Mechanical/Multiphysics
Ansys Workbench动力学分析PPT幻灯片
17
4.2: 模态分析
18
第一节 模态分析的含义
什么是模态分析?
模态分析是用来确定结构的振动特性（固有频率和振型 ）的一种技术。 模态分析的好处：
– 使结构设计避免共振或以特定频率进行振动（例如 扬声器）；
– 使工程师可以认识到结构对于不同类型的动力载荷 是如何响应的。
建议： 在准备进行其它动力分析之前首先要进行 19
50
对连续体的通用运 动 方程 M x C x K x F
[F]矩阵和 {x}矩阵是简谐的，频率为:
谐响应分析的运动方程: ) ( F 1 i F 2 )
51
第三节 谐分析步骤
2 0
k21m21
2 0
k12m12
2 0
0
k22m22
2 0
0 2[M ][K]0 特征方程
上述方程可求得两个根 01 、02
对于 01
可求得
A 11 A 21
,
对于 02
可求得
A 12 A 22
25
3.多自由度无阻尼线性系统
系统运动方程： M x K x 0 xRn
结构 （系统）
输出 （动力反应）
9
第三类问题：荷载识别
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
第四类问题：控制问题
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
控制系统 （装置、能量）
输出 （动力反应）
输出 （动力反应）
10
第三节 动力学分析类型
1.动荷载 静荷载：
动荷载：
大小、方向和作用点不随时间变化或变化很 缓慢的荷载。如：结构的自重、雪荷载等。
48
系统的全解为：
x ( t) C e n tc o s (d t ) A H ()c o s (t )
4.2: 模态分析
18
第一节 模态分析的含义
什么是模态分析?
模态分析是用来确定结构的振动特性（固有频率和振型 ）的一种技术。 模态分析的好处：
– 使结构设计避免共振或以特定频率进行振动（例如 扬声器）；
– 使工程师可以认识到结构对于不同类型的动力载荷 是如何响应的。
建议： 在准备进行其它动力分析之前首先要进行 19
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对连续体的通用运 动 方程 M x C x K x F
[F]矩阵和 {x}矩阵是简谐的，频率为:
谐响应分析的运动方程: ) ( F 1 i F 2 )
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第三节 谐分析步骤
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k21m21
2 0
k12m12
2 0
0
k22m22
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0 2[M ][K]0 特征方程
上述方程可求得两个根 01 、02
对于 01
可求得
A 11 A 21
,
对于 02
可求得
A 12 A 22
25
3.多自由度无阻尼线性系统
系统运动方程： M x K x 0 xRn
结构 （系统）
输出 （动力反应）
9
第三类问题：荷载识别
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
第四类问题：控制问题
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
控制系统 （装置、能量）
输出 （动力反应）
输出 （动力反应）
10
第三节 动力学分析类型
1.动荷载 静荷载：
动荷载：
大小、方向和作用点不随时间变化或变化很 缓慢的荷载。如：结构的自重、雪荷载等。
48
系统的全解为：
x ( t) C e n tc o s (d t ) A H ()c o s (t )
Ansys Workbench详解教程PPT课件
约束
有限元模型由一些简单形状的单元组成，单元之间通过 节点连接，并承受一定载荷。
第4页/共71页
有限元法的分类
位移法：以节点位移为基本未知量； 力 法：以节点力为基本未知量； 混合法：一部分以节点位移为基本未知量， 一部分以节点力为基本未知量。
第5页/共71页
有限元法的基本思想
对弹性区域离散化
进行单元集成， 在节点上加外载荷力
三维实体的六面体（Hexahedron） 单元划分
第34页/共71页
4 选择分析类型
静力学分析(Static Analysis) ：
计算在固定不变的载荷作用下结构的响应，不考虑惯性和阻 尼的影响，如结构受随时间变化载荷的影响。
载荷——外部施加的作用力与压力； 稳态的惯性力（重力、离心力）； 强迫位移；
2021/6/22
36
第36页/共71页
5 设置边界条件
边界条件的设置包括载荷和约束的施加，都作用在几何实 体 上，通过节点和单元进行传递。
载荷和约束是在所选择的分析类型的分支（如模态分析、 热分析 等），以下以静力分析为例进行说明。
2021/6/22
37
第37页/共71页
设置边界条件
1、类型 选中结构树中的Static Structural，
击进行目标的选取。
2、框选
与单选的方法类似，只需选择Box Select，再在图形窗口 中按住
2021/6/22
左键、画矩形框进行选取。
21
第21页/共71页
显示/隐藏目标
1、隐藏目标
在图形窗口的模型上选择一个目标，单击鼠标右键，在弹 出的选
项里选择 选取一
，该目标即被隐藏。用户还可以在结构树中
ANSYS动力学分析
A N S Y S动力学分析(总33页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除第5章动力学分析结构动力学研究的是结构在随时间变化载荷下的响应问题，它与静力分析的主要区别是动力分析需要考虑惯性力以及运动阻力的影响。
动力分析主要包括以下5个部分：模态分析：用于计算结构的固有频率和模态。
谐波分析（谐响应分析）：用于确定结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。
瞬态动力分析：用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应，并且可涉及上述提到的静力分析中所有的非线性性质。
谱分析：是模态分析的应用拓广，用于计算由于响应谱或PSD输入（随机振动）引起的应力和应变。
显式动力分析：ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学和复杂的接触问题。
本章重点介绍前三种。
【本章重点】区分各种动力学问题；各种动力学问题ANSYS分析步骤与特点。
5.1 动力学分析的过程与步骤模态分析与谐波分析两者密切相关，求解简谐力作用下的响应时要用到结构的模态和振型。
瞬态动力分析可以通过施加载荷步模拟各种何载，进而求解结构响应。
三者具体分析过程与步骤有明显区别。
5.1.1 模态分析1.模态分析应用用模态分析可以确定一个结构的固有频率利振型，固有频率和振型是承受动态载荷结构设计中的重要参数。
如果要进行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。
可以对有预应力的结构进行模态分析，例如旋转的涡轮叶片。
另一个有用的分析功能是循环对称结构模态分析，该功能允许通过仅对循环对称结构的一部分进行建模，而分析产生整个结构的振型。
ANSYS产品家族的模态分析是线性分析，任何非线性特性，如塑性和接触(间隙)单元，即使定义也将被忽略。
可选的模态提取方法有6种，即Block Lanczos(默认)、Subspace、Power Dynamics、Reduced、Unsymmetric、Damped及QR Damped，后两种方法允许结构中包含阻尼。
(PPT幻灯片版)最全的ANSYS-Workbench培训教程课件合集
• 详细的CAD支持列表在DS 的在线帮助中有 • 对于UNIX, UG NX 1.0支持，包括 8.0 Service Pack 3 • 对于 Mechanical Desktop, version 2004 DX (不是version 2004) 可以使用 • IGES 几何接口格式是免费的
• Licenses网络管理器FlexLM可用于ANSYS和Workbench的所 有产品
July 3, 2006 Inventory #002010 7-15
介绍
… 产品配置
Training Manual
• 因为每种产品都有不同的分析能力，在页面的右下角有一个带 标 记的表格，表明了支持的License种类:
– 培训中尽管有和ANSYS交叉的部分，但这部分课程不会专门 介绍如何使用ANSYS。有这方面需求的用户可以参加ANSYS 的入门培训。 – 这次培训的内容是ANSYS Workbench DS模块。DX和 DM也 各自有单独的培训。
July 3, 2006 Inventory #002010 7-2
– 热传递:
• 求解温度场和热流场的稳态热 分析， 允许与温度相关的 热传导和对流 支持 热应力分析
† The
list here reflects analysis capabilities possible within the Design Simulation GUI. Note, however, that the ANSYS license used dictates what functionality is available to the user.
介绍
… Design Simulation 概述
• DS可以做的分析类型:
• Licenses网络管理器FlexLM可用于ANSYS和Workbench的所 有产品
July 3, 2006 Inventory #002010 7-15
介绍
… 产品配置
Training Manual
• 因为每种产品都有不同的分析能力，在页面的右下角有一个带 标 记的表格，表明了支持的License种类:
– 培训中尽管有和ANSYS交叉的部分，但这部分课程不会专门 介绍如何使用ANSYS。有这方面需求的用户可以参加ANSYS 的入门培训。 – 这次培训的内容是ANSYS Workbench DS模块。DX和 DM也 各自有单独的培训。
July 3, 2006 Inventory #002010 7-2
– 热传递:
• 求解温度场和热流场的稳态热 分析， 允许与温度相关的 热传导和对流 支持 热应力分析
† The
list here reflects analysis capabilities possible within the Design Simulation GUI. Note, however, that the ANSYS license used dictates what functionality is available to the user.
介绍
… Design Simulation 概述
• DS可以做的分析类型:
ansys仿真分析 ppt课件
所有结点均位于对称面上，这时板或梁单元的刚度应取整
个单元刚度的1/2，而不是取1/2的单元的全部强度
3、用对称法分析时应当使对称面不在最大应力处
2021/3/26
ansys仿真分析 ppt课件
11
ansys仿真分析
主要包括：
1、各向同性材料（材料在任意一点沿任何方向的性
能（力学、热学）均相同，包括所以金属材料）
模型误差
1、离散误差
2、边界误差
3、单元形状误差
计算误差
1、舍入误差
2、截断误差
截断误差除与计算方式有关外，还与模型的大小有关
2021/3/26
ansys仿真分析 ppt课件
7
ansys仿真分析
提高单元的阶次 增加单元数量 划分规则的单元形状 建立与实际工况相符的边界条件 减小模型的大小 注意：当单元数和节点数增高时计算的累计误差也会增加，
对面的网格划分选择 Quad,对体的网格 划分选择 Hex, 点击 Map. 其中通常采用的尺寸控制和级别如下:
线尺寸 [LESIZE] 级别较高. 若指定了总体单元尺寸, 它将用于 “未给
定尺寸的” 线. 缺省的单元尺寸 [DESIZE]仅在未指定
ESIZE时用于 “未给定尺寸的” 线上. (智能网格划分 无效.)
所以并不是单元数多，单元阶次高就好。
2021/3/26
ansys仿真分析 ppt课件
8
ansys仿真分析
1、降维处理：将实体单元转化为二维平面单元或转化 为杆或者梁单元
2、细节简化：将 不必要的细节忽略（对整体分析影响 不大或离关键部位较远）
3、形式变换：将某些形状多样，难于进行网格划分的 实体单元进行转换为容易操作的实体类型，如将加强筋转 换为平面单元进行分析
第9章 WORKBENCH中的动力学分析简介(共90张PPT)
启动 Design Simulation
• 启动DS有两种方法:
– 从ANSYS Workbench中直接进入
– 直接从CAD系统中进入
Training Manual
DYNAMICS 8.1
DYNAMICS 8.1
WORKBENCH中的动力学分析
… ANSYS WORKBENCH概述
Training Manual
Design Simulation ANSYS Workbench
DesignXplorer
DesignModeler
FE Modeler
WORKBENCH中的动力学分析
… ANSYS WORKBENCH概述
Design Simulation 概述
• DS可以做的分析类型:
• 线性应力:
• 误差估计、应力、平安系数等，基于 承受静力载荷下的材料强度理论
ANSYS License DesignSpace Entra DesignSpace Professional Structural Mechanical/Multiphysics
Availability x x x x x
… 接触域
Training Manual
• 在模态分析中，接触对是可能出现的. 但是，由于模态分析是纯粹的线 性分析，所以接触对不同于非线性分析中的接触类型, 如下所示:
• 即使有间隙存在，“Pinball Region〞 的大小也能够改变和被显示出来. 这样，就能很好地确保绑定和不别离接触的建立.
• 有关pinball region的内容和如何定义其大小，请参考第 3 和 4章
• 对于ANSYS 结构licenses和更高的licenses, 假设外表将要被接触，但 实际上是自由面〔没有接触〕，那么摩擦接触和绑定接触将变得非常的 相似.
• 启动DS有两种方法:
– 从ANSYS Workbench中直接进入
– 直接从CAD系统中进入
Training Manual
DYNAMICS 8.1
DYNAMICS 8.1
WORKBENCH中的动力学分析
… ANSYS WORKBENCH概述
Training Manual
Design Simulation ANSYS Workbench
DesignXplorer
DesignModeler
FE Modeler
WORKBENCH中的动力学分析
… ANSYS WORKBENCH概述
Design Simulation 概述
• DS可以做的分析类型:
• 线性应力:
• 误差估计、应力、平安系数等，基于 承受静力载荷下的材料强度理论
ANSYS License DesignSpace Entra DesignSpace Professional Structural Mechanical/Multiphysics
Availability x x x x x
… 接触域
Training Manual
• 在模态分析中，接触对是可能出现的. 但是，由于模态分析是纯粹的线 性分析，所以接触对不同于非线性分析中的接触类型, 如下所示:
• 即使有间隙存在，“Pinball Region〞 的大小也能够改变和被显示出来. 这样，就能很好地确保绑定和不别离接触的建立.
• 有关pinball region的内容和如何定义其大小，请参考第 3 和 4章
• 对于ANSYS 结构licenses和更高的licenses, 假设外表将要被接触，但 实际上是自由面〔没有接触〕，那么摩擦接触和绑定接触将变得非常的 相似.
ANSYS结构动力学分析PPT课件
ANSYS瞬态动力分析的主要步骤有7步： (1) 模型建立和网格划分(前处理) (2) 建立初始条件 ANSYS中可以施加三种初始条件：初始位移、初始速度和初始加速度。 GUI：Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Initial Condit’n>Define (3) 设定求解器及其参数 该步骤中可以求解器和其他参数，如求解选项、非线性选项和高级非线性选项。 GUI：Main Menu>Solution> Analysis Type>Sol’n Control (4) 设定求解的其它选项参数 该步骤中可以设置应力刚化效应、牛顿-拉普森选项、蠕变选项、输出控制等，另 外还包括预应力、阻尼和质量阵。 ①预应力影响：ANSYS中允许包含预应力 命令：PSTRES GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>Analysis Type>Analysis Options ②阻尼选项：在瞬态动力学分析中设置如下几种阻尼有材料阻尼(MP,DAMP)和单 元阻尼(COMBIN7等)，其中材料阻尼施加方法如下。 命令：MP,DAMP
一般而言缩减法比完全法，所需要的计算时间及计算机内存 会大大减少。但它的缺点主要有两个方面：(1) 缩减法只适用 于线性分析，因为它控制方程式假设式是线性的；(2) 缩减法 是针对线性静力分析的问题而发展出来的，对线性静力分析 而言是一个很好的方法，并没有引进任何假设，所以不会引 进任何额外的误差。但是动力学的平衡方程式在静力分析方 程的基础上还需加上惯性力和阻尼力两项，求解过程只是一 个近似的计算。总而言之，缩减法对动学力求解而言是一个 近似的方法，这个方法会产生一定的误差。
一般而言缩减法比完全法，所需要的计算时间及计算机内存 会大大减少。但它的缺点主要有两个方面：(1) 缩减法只适用 于线性分析，因为它控制方程式假设式是线性的；(2) 缩减法 是针对线性静力分析的问题而发展出来的，对线性静力分析 而言是一个很好的方法，并没有引进任何假设，所以不会引 进任何额外的误差。但是动力学的平衡方程式在静力分析方 程的基础上还需加上惯性力和阻尼力两项，求解过程只是一 个近似的计算。总而言之，缩减法对动学力求解而言是一个 近似的方法，这个方法会产生一定的误差。
ANSYS Workbench入门培训PPT幻灯片
步骤1.General Materials全 体材料
步骤2.Gray Cast Iron灰铸 铁
步骤3.Return Project回到 工程项目管理窗口
（3）添加材料属性
23
添加40Cr(系统中不 存在的材料)
步骤1.General Materials 打勾(Edit library)编辑材料
库
19
进入尺寸标注Dimensions 步骤1.点击 General标注线段长度H1、V2 Horizontal标注水平间距H3 Vertical标注竖直间距V5
步骤2.标注尺寸
步骤3.点击Extrude拉伸
20
步骤1.Imprint Faces 步骤2.Generate 生成区域面，次面无高度、
使基础产生单位法向偏移所需的压力，输入值单位N/m3
29
载荷：
选中Static Structural(B5)
Loads(载荷)
Force(力)
选中需要加载的面，输入载荷值
Apply(应用) 30
载荷类型：
Force力载荷 Bearing Load轴承载荷：载荷作用于圆柱形表面，轴承力沿径向分布 Moment力矩载荷 Remote Force远端载荷：远端加载，可先定义局部坐标系 Bolt Pretension螺栓预紧载荷：模拟螺栓连接
双击B4
预应力模态分析
35
选中Modal(C5) Analysis Setting(分析设置) 设置阶数 Max Modes to Find:10
36
选中Solution(C6) Solve
37
在Graph(图表)区域右键-Select All Creat Mode Shape Results
步骤2.Gray Cast Iron灰铸 铁
步骤3.Return Project回到 工程项目管理窗口
（3）添加材料属性
23
添加40Cr(系统中不 存在的材料)
步骤1.General Materials 打勾(Edit library)编辑材料
库
19
进入尺寸标注Dimensions 步骤1.点击 General标注线段长度H1、V2 Horizontal标注水平间距H3 Vertical标注竖直间距V5
步骤2.标注尺寸
步骤3.点击Extrude拉伸
20
步骤1.Imprint Faces 步骤2.Generate 生成区域面，次面无高度、
使基础产生单位法向偏移所需的压力，输入值单位N/m3
29
载荷：
选中Static Structural(B5)
Loads(载荷)
Force(力)
选中需要加载的面，输入载荷值
Apply(应用) 30
载荷类型：
Force力载荷 Bearing Load轴承载荷：载荷作用于圆柱形表面，轴承力沿径向分布 Moment力矩载荷 Remote Force远端载荷：远端加载，可先定义局部坐标系 Bolt Pretension螺栓预紧载荷：模拟螺栓连接
双击B4
预应力模态分析
35
选中Modal(C5) Analysis Setting(分析设置) 设置阶数 Max Modes to Find:10
36
选中Solution(C6) Solve
37
在Graph(图表)区域右键-Select All Creat Mode Shape Results
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动力学分析
方程解为： x A si 0 n t ()
代入振动方程：[K]02[M]0 特征方程
即：
k112m11 k122m12 k1n 2m1n
k212m21
k222m22
k2n 2m2n
0
kn1 2mn1
k m 2
n2
整理pnp2t
knn 2mnn
26
0 2 n a 10 2 (n 1 ) a n 10 2 a n 0频率方程或特征多项式
整理ppt
45
第二节 谐响应分析术语
谐波激励的下强迫运动
F (t)
其中 F ( t ) 为谐波激励力
F (t)
x
F(t)Fcost
F 外力幅值
外力的激励频率
受力分析：
m
0
k
c
m m x
kx c x
振动微分方程：
mx(t) cx(t) kx(t) F (t)
整理ppt
46
运动微分方程： m x ( t) c x ( t) k x ( t) F ( t) F c o st
1.动荷载 静荷载：
大小、方向和作用点不随时间变化或变化很缓 慢的荷载。如：结构的自重、雪荷载等。
动荷载： 大小、方向或作用点随时间变化很快的荷载。
快慢标准： 是否会使结构产生显著的加速度 。
显著标准： 质量运动加速度所引起的惯性力与荷载相比
问题是：否你可以知忽略道有哪些动荷载
？
整理ppt
11
第一章：结构动力学基础
有阻尼自由振动的解 瞬态解
瞬态响应 逐渐衰减
稳态振动的解 稳态解 稳态响应
持续等幅振动
整理ppt
49
系统的瞬态响应：
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确定结构的动力反应规律。
安全性：确定结构在动力荷载作用下可能产生的最大内力 ，作为强度设计的依据； 舒适度：满足舒适度条件（位移、速度和加速度不超过规 范的许可值)。
7
结构动力体系
静荷载
大小 方向 作用点
结构体系
静力响应
输入 input
刚度、约束 杆件尺寸 截面特性
输出 Output
动荷载
大小 方向 作用点 时间变化
方程组用矩阵表达为：
m 0 1 m 0 2 x x 1 2 k1 kk 22 k2 k2 k3 x x 1 2 0 0 22
通用表示为：
M x K x 0 其来自：M 表示质量矩阵K 表示刚度矩阵
x 表示加速度向量
结构 （系统）
输出 （动力反应）
9
第三类问题：荷载识别
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
第四类问题：控制问题
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
控制系统 （装置、能量）
输出 （动力反应）
输出 （动力反应）
10
第三节 动力学分析类型
1.动荷载 静荷载：
动荷载：
大小、方向和作用点不随时间变化或变化很 缓慢的荷载。如：结构的自重、雪荷载等。
结构体系
输入
input
质量、刚度 阻尼、约束 频率、振型
动力响应
输出 Output
位移 内力 数值
应力
动位移 加速度 速度 动应力 动力系数
时间函数
8
第二节 结构动力学研究的内容
第一类问题：反应分析（结构动力计算）
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
输出 （动力反应）
第二类问题：参数（或称系统）识别
输入 （动力荷载）
Ansys Workbench 结构动力学分析
1
主要内容
4.1: 动力学绪论
第一节 动力学分析概述 第二节 动力学研究内容 第三节 动力学分析的类型 4.2: 模态分析
第一节 模态分析的含义 第二节 结构动力运动方程 第三节 模态分析步骤
4.3: 谐分析
第一节 谐分析目的 第二节 术语和概念 第三节 谐分析步骤
第二节 结构动力运动方程
1.单自由度无阻尼线性系统
Newton第二定律
Fma
a x
系统的运动方程
m x k x0令
x02x0
2 0
k m
，则方程变为
20
无阻尼自由振动解的形式为：
x(t)Acon st ()
其中A与 由初始条件决定
A为系统的响应的振幅， 为系统的初相位
n
k m
为系统的固有圆频率，弧度/秒
17
4.2: 模态分析
18
第一节 模态分析的含义
什么是模态分析?
模态分析是用来确定结构的振动特性（固有频率和振型 ）的一种技术。 模态分析的好处：
– 使结构设计避免共振或以特定频率进行振动（例如 扬声器）；
– 使工程师可以认识到结构对于不同类型的动力载荷 是如何响应的。
建议： 在准备进行其它动力分析之前首先要进行 19
200
250
t(sec) 300
Acceleratio2n (cm/s )
400
200
0
-200
t(sec)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
15
2.动力学分析类型 （1）简谐荷载
谐响应分析
（2）一般周期荷载
谐波分析
（3）冲击荷载 （4）随机荷载
瞬态分析 谱分析
模态分析
16
3.分析类型的选择原则
fn
n 2
为系统的固有频率，Hz
1 2
T
fn n
为系统的周期，s
21
2.二自由度无阻尼线性系统 对质量块m1、 m2受力分析 ，由Newton第二定律得
m m12 x x 12kk13xx12kk22((xx22x1 x)1)
m m12 x x 12(kk21x1 k2()kx21 kk32)xx2200
大小、方向或作用点随时间变化很快的荷载。
快慢标准： 是否会使结构产生显著的加速度 。
显著标准： 质量运动加速度所引起的惯性力与荷载相比 是否可以忽略
问题：你知道有哪些动荷载
？
11
第一章：结构动力学基础
（1）简谐荷载 荷载随时间周期性变化，并可以用简谐函数来表示
。
FP
t
12
（2）一般周期荷载 荷载随时间作周期性变化，是时间t的周期函数，但不能简
单地用简谐函数来表示。
FP
t
13
（3）冲击荷载 荷载的幅值(大小)在很短时间内急剧增大或急剧减小。
FP
冲击荷载
t
FP
突加荷载
t
14
（4）随机荷载 荷载的幅值变化复杂、难以用解析函数解析表示的荷载。
风荷载 地震作用
25Wind speed (m/s) 20
15
10
5
0
0
50
100
150
脉动风
平均风
2
4.1: 动力学绪 论
3
第一节 动力学分析目的及定义 为什么要对结构进行动力学分析？
土木建筑、地质工程领域
1940年11月7日倒塌—风载
1940年7月1日通车
美国塔科曼悬索大桥
4
交通运输、航空航天领域
5
机械、机电领域
6
什么是结构动力学？
定义：研究结构在动力荷载作用下的动力反应 。
目的：动力荷载作用下结构的内力和变形；
2 0
k21m21
2 0
k12m12
2 0
0
k22m22
2 0
0 2[M ][K]0 特征方程
上述方程可求得两个根 01 、02
对于 01
可求得
A 11 A 21
,
对于 02
可求得
A 12 A 22
25
3.多自由度无阻尼线性系统
系统运动方程： M x K x 0 xRn
（1）如果在相对较长时间内载荷是一个常数，可选择静力 分析，否则为动态分析。 （2）如果动荷载频率小于结构最低阶固有频率的1/3，可进 行静力分析。 （3）载荷对结构刚度的变化可忽略时，可进行线性分析。 （4）载荷引起结构刚度的变化很显著时，或应变超过弹性 范围，或两物体间存在接触，必须进行非线性分析。
x 表示位移向量
23
设方程的解为：
x A si 0 n t ()
将上式代入微分方程得：
k k2 11 1 m m 1 21 10 0 2 2 k k2 12 2 m m 1 22 20 0 2 2 • A A 1 2 0 0
24
A1、 A2 不全为0，则：
k11m11
方程解为： x A si 0 n t ()
代入振动方程：[K]02[M]0 特征方程
即：
k112m11 k122m12 k1n 2m1n
k212m21 k222m22 k2n 2m2n 0
kn12mn1 kn2 2mn2 knn2mnn
安全性：确定结构在动力荷载作用下可能产生的最大内力 ，作为强度设计的依据； 舒适度：满足舒适度条件（位移、速度和加速度不超过规 范的许可值)。
7
结构动力体系
静荷载
大小 方向 作用点
结构体系
静力响应
输入 input
刚度、约束 杆件尺寸 截面特性
输出 Output
动荷载
大小 方向 作用点 时间变化
方程组用矩阵表达为：
m 0 1 m 0 2 x x 1 2 k1 kk 22 k2 k2 k3 x x 1 2 0 0 22
通用表示为：
M x K x 0 其来自：M 表示质量矩阵K 表示刚度矩阵
x 表示加速度向量
结构 （系统）
输出 （动力反应）
9
第三类问题：荷载识别
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
第四类问题：控制问题
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
控制系统 （装置、能量）
输出 （动力反应）
输出 （动力反应）
10
第三节 动力学分析类型
1.动荷载 静荷载：
动荷载：
大小、方向和作用点不随时间变化或变化很 缓慢的荷载。如：结构的自重、雪荷载等。
结构体系
输入
input
质量、刚度 阻尼、约束 频率、振型
动力响应
输出 Output
位移 内力 数值
应力
动位移 加速度 速度 动应力 动力系数
时间函数
8
第二节 结构动力学研究的内容
第一类问题：反应分析（结构动力计算）
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
输出 （动力反应）
第二类问题：参数（或称系统）识别
输入 （动力荷载）
Ansys Workbench 结构动力学分析
1
主要内容
4.1: 动力学绪论
第一节 动力学分析概述 第二节 动力学研究内容 第三节 动力学分析的类型 4.2: 模态分析
第一节 模态分析的含义 第二节 结构动力运动方程 第三节 模态分析步骤
4.3: 谐分析
第一节 谐分析目的 第二节 术语和概念 第三节 谐分析步骤
第二节 结构动力运动方程
1.单自由度无阻尼线性系统
Newton第二定律
Fma
a x
系统的运动方程
m x k x0令
x02x0
2 0
k m
，则方程变为
20
无阻尼自由振动解的形式为：
x(t)Acon st ()
其中A与 由初始条件决定
A为系统的响应的振幅， 为系统的初相位
n
k m
为系统的固有圆频率，弧度/秒
17
4.2: 模态分析
18
第一节 模态分析的含义
什么是模态分析?
模态分析是用来确定结构的振动特性（固有频率和振型 ）的一种技术。 模态分析的好处：
– 使结构设计避免共振或以特定频率进行振动（例如 扬声器）；
– 使工程师可以认识到结构对于不同类型的动力载荷 是如何响应的。
建议： 在准备进行其它动力分析之前首先要进行 19
200
250
t(sec) 300
Acceleratio2n (cm/s )
400
200
0
-200
t(sec)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
15
2.动力学分析类型 （1）简谐荷载
谐响应分析
（2）一般周期荷载
谐波分析
（3）冲击荷载 （4）随机荷载
瞬态分析 谱分析
模态分析
16
3.分析类型的选择原则
fn
n 2
为系统的固有频率，Hz
1 2
T
fn n
为系统的周期，s
21
2.二自由度无阻尼线性系统 对质量块m1、 m2受力分析 ，由Newton第二定律得
m m12 x x 12kk13xx12kk22((xx22x1 x)1)
m m12 x x 12(kk21x1 k2()kx21 kk32)xx2200
大小、方向或作用点随时间变化很快的荷载。
快慢标准： 是否会使结构产生显著的加速度 。
显著标准： 质量运动加速度所引起的惯性力与荷载相比 是否可以忽略
问题：你知道有哪些动荷载
？
11
第一章：结构动力学基础
（1）简谐荷载 荷载随时间周期性变化，并可以用简谐函数来表示
。
FP
t
12
（2）一般周期荷载 荷载随时间作周期性变化，是时间t的周期函数，但不能简
单地用简谐函数来表示。
FP
t
13
（3）冲击荷载 荷载的幅值(大小)在很短时间内急剧增大或急剧减小。
FP
冲击荷载
t
FP
突加荷载
t
14
（4）随机荷载 荷载的幅值变化复杂、难以用解析函数解析表示的荷载。
风荷载 地震作用
25Wind speed (m/s) 20
15
10
5
0
0
50
100
150
脉动风
平均风
2
4.1: 动力学绪 论
3
第一节 动力学分析目的及定义 为什么要对结构进行动力学分析？
土木建筑、地质工程领域
1940年11月7日倒塌—风载
1940年7月1日通车
美国塔科曼悬索大桥
4
交通运输、航空航天领域
5
机械、机电领域
6
什么是结构动力学？
定义：研究结构在动力荷载作用下的动力反应 。
目的：动力荷载作用下结构的内力和变形；
2 0
k21m21
2 0
k12m12
2 0
0
k22m22
2 0
0 2[M ][K]0 特征方程
上述方程可求得两个根 01 、02
对于 01
可求得
A 11 A 21
,
对于 02
可求得
A 12 A 22
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3.多自由度无阻尼线性系统
系统运动方程： M x K x 0 xRn
（1）如果在相对较长时间内载荷是一个常数，可选择静力 分析，否则为动态分析。 （2）如果动荷载频率小于结构最低阶固有频率的1/3，可进 行静力分析。 （3）载荷对结构刚度的变化可忽略时，可进行线性分析。 （4）载荷引起结构刚度的变化很显著时，或应变超过弹性 范围，或两物体间存在接触，必须进行非线性分析。
x 表示位移向量
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设方程的解为：
x A si 0 n t ()
将上式代入微分方程得：
k k2 11 1 m m 1 21 10 0 2 2 k k2 12 2 m m 1 22 20 0 2 2 • A A 1 2 0 0
24
A1、 A2 不全为0，则：
k11m11
方程解为： x A si 0 n t ()
代入振动方程：[K]02[M]0 特征方程
即：
k112m11 k122m12 k1n 2m1n
k212m21 k222m22 k2n 2m2n 0
kn12mn1 kn2 2mn2 knn2mnn