ANSYS结构动力学分析
ANSYS动力学分析
ANSYS动力学分析ANSYS（Analysis System）是由美国ANSYS公司开发的一款计算机辅助工程分析软件，广泛应用于工程领域的结构力学、流体力学、电磁场和热传导等方面的分析计算。
其中，动力学分析是ANSYS的一个重要模块，主要用于分析和模拟机械系统在动态载荷下的响应和行为。
动力学分析是通过模拟和分析物体的运动过程来揭示其受力和受弯的内部原因，以及预测其在不同动态载荷下的响应和行为。
通过对机械系统进行动力学分析，我们可以了解结构的强度和刚度，预测结构在运动过程中的变形和应力分布，并给出相应的改进和优化建议。
因此，动力学分析在新产品的设计改进、故障排查和现有结构评估等方面具有重要的应用价值。
动力学分析使用的数学模型主要基于牛顿力学原理，将机械系统简化为质量、刚度和阻尼等基本参数的集合。
通过在ANSYS中建立适当的几何模型和边界条件，可以通过施加合适的载荷或运动条件来模拟机械系统的运动过程。
在此基础上，ANSYS还提供了一系列强大的分析工具，如求解器、后处理和可视化工具等，使得用户可以全面、准确地分析和评估机械系统的动态响应。
在动力学分析中，常见的问题包括振动、冲击、疲劳和动态响应等。
振动分析研究结构在自身固有频率下的振动特性，包括固有频率、振型和模态质量等。
冲击分析一般用于模拟机械系统在外界冲击载荷下的响应，如撞击、爆炸等。
疲劳分析则研究结构在重复载荷作用下的寿命与损伤。
动态响应分析综合考虑质量、刚度和阻尼等因素，研究结构在动态载荷下的响应和行为。
ANSYS在动力学分析方面提供了多种分析方法和工具，包括模态分析、响应谱分析、频率响应分析、时程分析、非线性动力学分析等。
模态分析提供了机械系统的固有频率、振型和模态质量等信息，可以帮助优化结构的设计。
响应谱分析可根据外界地震激励谱进行分析，预测结构在地震等自然灾害发生时的抗震性能。
频率响应分析模拟了机械系统在受到调制频率载荷时的响应，包括位移、速度和加速度等。
ANSYS结构静力学与动力学分析教程
ANSYS结构静力学与动力学分析教程第一章：ANSYS结构静力学分析基础ANSYS是一种常用的工程仿真软件，可以进行结构静力学分析，帮助工程师分析和优化设计。
本章将介绍ANSYS的基本概念、步骤和常用命令。
1.1 ANSYS的基本概念ANSYS是一款基于有限元方法的仿真软件，可以用于解决各种工程问题。
其核心思想是将结构分割成有限数量的离散单元，并通过求解线性或非线性方程组来评估结构的行为。
1.2 结构静力学分析的步骤进行结构静力学分析一般包括以下步骤：1）几何建模：创建结构的几何模型，包括构件的位置、大小和形状等信息。
2）网格划分：将结构离散为有限元网格，常见的有线性和非线性单元。
3）边界条件：定义结构的边界条件，如固定支座、力、力矩等。
4）材料属性：定义结构的材料属性，如弹性模量、泊松比等。
5）加载条件：施加外部加载条件，如力、压力、温度等。
6）求解方程：根据模型的边界条件和加载条件，通过求解线性或非线性方程组得到结构的响应。
7）结果分析：分析模拟结果，如应力、应变、变形等。
1.3 ANSYS常用命令ANSYS提供了丰富的命令，用于设置分析模型和求解方程。
以下是一些常用命令的示例：1）/PREP7：进入前处理模块，用于设置模型的几何、边界条件和材料属性等。
2）/SOLU：进入求解模块，用于设置加载条件和求解方程组。
3）/POST1：进入后处理模块，用于分析和可视化模拟结果。
4）ET：定义单元类型，如BEAM、SOLID等。
5）REAL：定义单元材料属性，如弹性模量、泊松比等。
6）D命令：定义位移边界条件。
7）F命令：定义力或压力加载条件。
第二章：ANSYS结构动力学分析基础ANSYS还可以进行结构动力学分析，用于评估结构在动态载荷下的响应和振动特性。
本章将介绍ANSYS的动力学分析理论和实践应用。
2.1 结构动力学分析的理论基础结构动力学分析是研究结构在动态载荷下的响应和振动特性的学科。
它基于质量、刚度和阻尼三个基本量，通过求解动态方程来描述结构的振动行为。
ANSYS结构动力学分析-1
UX 1 x 0 0 x 0 0
UY 1 ROTZ
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UX 2 x 0 0 x 0 0 1
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Consistent [M]
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第七页，共272页。
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动力学 … 定义(dìngyì)和目的
静力分析用于确保一个结构能够承受稳定载荷 的条件，但这些(zhèxiē)还远远不够，尤其当载 荷随时间变化时更是如此。
著名的美国塔科马海峡吊桥(Galloping Gertie) 在 1940年11月7日，也就是在它刚建成4个月 后，在受到风速为42英里/小时的平稳的风载 荷时发生了倒塌。
M7-3
M7-26
M8-3 M8-10 M8-11 M8-37 M8-38
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第1 章 动力学分析(fēnxī)简介
第三页，共272页。
介绍 教程(jiàochéng)目标
培训（教程）结束后，您将能够利用ANSYS做以下(yǐxià)工作： 模态、谐波、瞬态和谱分析的前处理、求解和后处理 重启动允许从已存在载荷历程的时间点或恢复不收敛的求解继续求解 使用模态叠加方法可以减少瞬态或谐响应分析的求解时间 使用ANSYS高级模态分析的能力，包括预应力模态、循环对称模态和大变形模态分析
模态叠加 (再运行 WS-4) 第八章 – 模态分析 (高级主题) A. 有预应力模态分析 B. 实例(WS-49) C. 循环对称模态 D. 实例 (WS-54) E. 大变形模态分析
ANSYS结构动力学分析
5 结构谱分析(Spectrum Analysis) 5.1结构谱分析方法
谱分析是一种将模态分析结果和已知谱联系起来计算结果最 大响应的分析方法，主要用于确定结构对随机载荷或随时间 变化载荷的动响应。 ANSYS具有三种类型谱分析功能，即响应谱分析、动力设计 方法和随机振动分析。单点响应谱分析为单点响应谱作用于 模型上所有指定的点；多点响应谱分析为不同的响应谱分别 作用于模型的不同点上；动力学设计分析方法为一种用于分 析船舶装备抗震性能的技术；功率谱密度(PSD)为用于随机振 动分析的概率方法。
5.2 结构谱分析的基本步骤
ANSYS单点和多点响应谱分析的主要步骤有6步： (1) 模型建立和网格划分(前处理) (2) 模态分析 结构的固有模态和振型是谱分析所必须的数据，在进行谱分析求解前需 要的数据，因此在进行谱分析之前都要进行模态计算。分析时模态提取 方法只能采用Block Lanczos法、Subspace法和Reduced法(必须在施加激励 的位置定义主自由度)；提取的模态数应包含所有感兴趣的频率范围；模 态分析中需进行扩展操作。 (3) 响应谱分析 其内容包括谱分析类型设置，响应谱的类型设置，激励方向设置，谱值 与频率的关系曲线，阻尼的定义和开始求解等。 GUI：Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis Main Menu>Solution> Load Step Opts>Spectrum>Single Point(单点响应谱 )>Settings Main Menu>Solution> Load Step Opts>Spectrum>Single Point(单点响应谱 )>Freq Table或Specr Values Main Menu>Solution> Load Step Opts>Time/Frequenc>Damping
【ANSYS非线性分析】7-结构动力分析
第七章混凝土结构动力分析§7—1 概述结构动力分析的目的：分析结构本身的动力特性及结构在动力荷载作用下的内力和变形全过程。
结构动荷载有：地震作用、风荷载、机械振动引起结构振动、爆炸冲击引起结构震动等等。
1．基本概念单调加载：逐级增加荷载。
研究材料与构件的静力性能。
重复加载：加载—卸载—再加载。
研究材料与构件承受移动荷载作用的抗疲劳性能。
图7-1-1 重复加载和单调加载下混凝土的应力—应变曲线循环反复加载：正向加载—卸载—反向加载—反向卸载—再正向加载等循环反复路径的加载。
研究材料与构件承受地震作用的累积损伤及抗震性能。
循环反复加载下混凝土材料及构件存在强度退化、刚度退化和裂面效应特性。
强度退化：在循环荷载作用下，若保持控制点位移不变，荷载随循环次数增加而下降的现象。
刚度退化：在循环荷载作用下，若保持控制点荷载不变，控制点位移随循环次数增加而增加的现象。
11图7-1-2 循环反复加载下的强度退化、刚度退化特性裂面效应：混凝土开裂后重新受压时，由于骨料咬合作用导致裂缝在完全闭合前就传递较大的压力的现象。
裂缝越宽、骨料粒径越大，裂面效应越显著。
韧性：韧性可以定义为材料从加载到失效为止吸收能量的能力。
韧性是材料强度和延性两种机制的综合。
韧性用材料单位体积吸收能力—应变能密度来衡量。
材料破坏时的应变能密度可以通过积分峰值应力前应力—应变曲线的面积得到。
如下图所示，对于混凝土材料该指标称为峰值韧度。
由于韧度反映了某个特征值(应力、应变)以前材料的完整力学响应而不是单个特征值，实验误差产生的离散性较小，数据可靠性更好。
图7-1-3结构力学性能退化的性质源于结构损伤累积。
ASTM C1609/C1609M 标准评价钢纤维混凝土韧性的指标：设第一条裂缝出现时梁的跨中挠度δ，1韧性指标I 和参与强度指标R 衡量钢纤维混凝土的韧性和能量吸收能力。
韧性指标I 根据第一条裂缝出现时的变形及其相对应的能量决定。
ASTM C1609/C1609M 所定义的韧性指标包括I 5、I 10、I 20，其计算方法为图 7-1-4所示3.0δ，5.5δ和10.5δ处曲线所包围的面积与δ处曲线所包围的面积之比，即如公式(1.1)：OAB OAGH OAB OAEF OAB OACD S S I S S I S S I /,/,/20105=== (7.1.1)对于残余强度指标R ，ASTM 引进了2个系数R 5,10和R 10,20，其计算方法为公式（7.1.2）：)(10),(20102020,1051010,5I I R I I R -=-=(7.1.2)然而ASTM C1609/C1609M 的缺陷在于第一条裂缝相应的挠度δ的确定具有很大的随意性。
ANSYS结构动力学分析
ANSYS结构动力学分析ANSYS（Analysis System）是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件。
它可以用于解决多种工程问题，包括结构动力学分析。
结构动力学分析是研究结构物在外部载荷作用下的响应和行为的过程。
通过使用ANSYS进行结构动力学分析，可以更好地理解结构物的振动特性、响应状况和其对外部激励的耐受能力。
ANSYS结构动力学分析的基本原理是有限元分析。
有限元分析是一种将结构物划分为多个小单元，然后通过数学模型对这些单元进行计算的方法。
在结构动力学分析中，需要考虑结构物的材料特性、物理特性以及外部载荷的作用。
ANSYS提供了丰富的材料模型和边界条件设置，可以满足不同结构物的分析需求。
1.建立模型：首先需要根据实际结构物的几何形状和尺寸，在ANSYS中建立结构物的有限元模型。
可以通过几何建模工具进行模型构建，也可以导入CAD软件中的模型。
2.材料定义：根据结构物的实际材料特性，在ANSYS中定义材料属性。
可以选择已有材料库中的材料，也可以自定义材料特性。
3.网格划分：将结构物分割为小单元，即有限元网格。
网格划分的质量和密度对分析结果影响很大，需要根据结构物的特点进行合理划分。
4.条件加载：设置结构物的边界条件和加载条件。
边界条件包括约束条件和加载条件。
约束条件固定结构物的一些边界或节点，而加载条件是施加在结构物上的外部载荷。
5.求解器设置：选择适当的求解器来求解结构动力学问题。
ANSYS提供了多种求解器，包括静态求解器和动态求解器。
6.分析和评估：运行结构动力学分析，获得结构物在外部载荷下的响应结果。
可以通过动力响应、位移、应力、变形等指标来评估结构物的性能。
7.结果后处理：根据分析结果进行后处理，生成相应的报告和图形。
可以通过ANSYS提供的后处理工具进行结果可视化和数据分析。
ANSYS结构动力学分析在工程领域有着广泛的应用。
例如，可以用于评估建筑物、桥梁、风力发电机组等结构物的自然频率、模态形态和振动特性，从而进行设计优化和结构安全性评估。
ANSYS动力学分析指南——模态分析
ANSYS动力学分析指南——模态分析ANSYS动力学分析是一种用于评估和优化机械结构、系统或装置的动态性能的分析方法。
其中模态分析是其中一种常见的分析类型，通过模态分析可以获取结构的固有频率、振型和模态质量等信息，从而更准确地评估结构的动态响应。
下面是一个ANSYS动力学模态分析的步骤指南：1.导入几何模型：首先，需要将几何模型导入到ANSYS中。
可以使用ANSYS自带的几何建模工具创建模型，也可以从CAD软件中导入现有模型。
在导入几何模型时，需要确保模型的几何尺寸和几何形状正确无误。
2.建立材料属性：为了进行动力学分析，在模型中必须定义材料的属性。
这包括材料的密度、弹性模量、泊松比等。
如果需要考虑材料的各向异性，还需要定义合适的各向异性参数。
3.设置边界条件：为了模拟真实工程环境下的载荷作用，需要为模型设置适当的边界条件。
这包括固支约束、加载条件和约束条件等。
在模型中的各个节点上，需要确保边界条件的正确性和合理性。
4.选择求解器类型：ANSYS提供了多种求解器类型，可以根据实际需求选择合适的求解器。
在动力学模态分析中，通常使用的是频域求解器或模型超级定法(Modal Superposition Method)求解器。
5.网格划分：在进行动力学模态分析之前，需要对模型进行网格划分。
网格划分的目的是将连续的结构离散为有限的单元，从而对模型进行数值求解。
在网格划分时，需要根据模型的复杂程度和准确性要求进行适当的划分。
6.设置求解参数：在进行动力学模态分析之前，需要设置一些求解参数。
这包括求解器的收敛准则、求解的频率范围和预期的模态数量等。
这些参数的设置可以影响到求解结果的准确性和计算效率。
7.进行模态分析：设置好求解参数后，可以进行动力学模态分析。
在分析过程中，ANSYS会通过计算结构的固有频率和振型来评估结构的动态响应。
如果需要获取更多的信息，可以通过后处理功能查看模态质量、模态阻尼和模态形状等结果。
基于ANSYS的机械结构动力学仿真分析
基于ANSYS的机械结构动力学仿真分析随着科技的发展和计算机技术的进步，基于数值仿真的工程分析已经成为工程师们不可或缺的工具。
机械结构动力学仿真分析是其中的重要一环，它可以帮助我们在设计过程中预测和优化结构的动态响应。
本文将介绍基于ANSYS的机械结构动力学仿真分析的基本原理和应用，并探讨其在实际工程中的意义和局限性。
1. 简介机械结构动力学仿真分析是通过计算机模拟机械结构在不同工况下的动态行为。
它基于有限元方法和数值分析理论，将结构划分为许多小的有限元单元，通过求解其力学方程和模态方程，得到结构在不同载荷下的位移、应力和模态等关键参数。
2. 有限元建模在进行机械结构的动力学仿真分析前，首先需要进行有限元建模。
有限元建模是将实际结构的几何形状、材料特性和边界条件转化为有限元模型的过程。
我们可以使用ANSYS的建模工具，如Preprocessing模块，快速而准确地构建出机械结构的有限元模型。
3. 动力学分析在有限元建模完成后，我们可以通过ANSYS的求解器对机械结构的动力学行为进行分析。
动力学分析主要包括静态分析、模态分析和频率响应分析。
静态分析用于计算结构在受到静态载荷作用下的变形和应力分布。
模态分析则可以得到结构的固有频率和模态形态，帮助我们了解结构的共振情况。
频率响应分析可以用于预测结构在不同频率下的响应，其结果可以用于设计抗震、降噪等结构。
4. 结果分析与优化在动力学分析完成后，我们可以通过ANSYS的后处理工具，如Postprocessing模块，对分析结果进行可视化和分析。
我们可以得到结构的位移、应力、应变、模态等信息，并进行进一步的研究和分析。
我们还可以通过参数优化技术，在设计阶段对结构进行优化，以满足特定的性能需求。
5. 案例分析下面以一个简单的案例来介绍基于ANSYS的机械结构动力学仿真分析的应用。
假设我们要设计一种工业机器人的机械臂，我们需要对其进行动力学分析，以确保其在工作时具有良好的稳定性和运动性能。
5-ANSYS结构动力学分析
L=450mm；质点：m= 21.5kg，质量阻尼ALPHAD=8
F(N)
1
习题22
板梁结构的瞬态动力学分析
4根梁支撑着板，梁与板的材质相同。板的上表面作用着 均布压力。求最大变形发生的时间及该时刻的整体变形。
Pa，Prxy=0.3，Dens=7800 kg/m3； 板：长1 m，宽0.5 m，厚0.02 m； 梁：长0.5m，截面面积 0.0002 m2，惯性矩 I=2e-8 m4
Ex=70
GPa，Prxy=0.34，Dens=886 kg/m3
尺寸单位：m
习题16
预应力作用下的弦的横向振动分析
一琴弦，沿轴线方向作用了张紧力 T 后，琴弦被张 紧（忽略截面尺寸的变化）。求预应力作用下的弦的 前 10 阶固有频率。
琴弦横截面积 A=10-6 m2 ，长度 L=1 m；张紧力T=2000 N 材料Ex=200
确定结构对随机载荷或随时间变化载荷的动力响应。 是谱值与频率的对应关系分析，反应了时间历程载 荷的强度和频率。
四. 谱分析
类型
响应谱分析：单点响应谱、多点响应谱 动力设计方法 随机振动分析（PSD）
习题23
梁的单点响应谱分析
计算地震位移响应谱作用下结构的位移和反力。
Ex=210
一. 模态分析
模态提取的方法
Subspace 法（子空间法）
单元形状好时使用，适于提取较多模态（近40阶），
精度高，计算慢，宜采用波前处理器。
Block Lanczos 法（分块兰索斯法法） PowerDynamics 法（动态能量法）
ANSYS动力学分析指南——谱分析
ANSYS动力学分析指南——谱分析引言ANSYS是一款功能强大的有限元分析软件，可以用于进行各种工程分析，包括力学、流体力学、电磁学等。
在动力学分析中，谱分析是一种常用的方法，用于研究结构在不同频率下的响应。
本文将介绍ANSYS中进行谱分析的方法与步骤。
谱分析的基本原理谱分析是将信号分解为不同频率的成分的一种方法。
在动力学分析中，我们关注的是结构在不同频率下的响应。
对于一个复杂的结构，可以将其响应信号通过傅里叶变换的方法分解为各个频率的成分，得到结构在不同频率下的振动模态。
基于频率的谱分析基于频率的谱分析是将预定义的频率作用于结构，计算其响应。
具体步骤如下：1.打开ANSYS软件，导入要进行谱分析的结构模型。
2.在“工作空间”中选择“动力学”模块，并创建一个新的工程。
3.在“属性”窗口中，选择“谱预定义”选项，并设置要使用的频率范围。
4.设置谱分析的加载方式，可以选择“振动”或“随机”。
5.设置谱分析的时间范围和步长。
6.点击“求解”按钮，进行谱分析计算，并观察结果的振动模态。
基于自由振动模态的谱分析基于自由振动模态的谱分析是利用结构的固有振动模态来分析其在不同频率下的响应。
具体步骤如下：1.打开ANSYS软件，导入要进行谱分析的结构模型。
2.在“工作空间”中选择“动力学”模块，并创建一个新的工程。
3.在“属性”窗口中，选择“自由振动”选项，并进行模态分析，得到结构的固有振动模态。
4.在“谱响应”窗口中，选择要进行谱分析的频率范围。
5.设置谱分析的时间范围和步长。
6.点击“求解”按钮，进行谱分析计算，并观察结果的振动模态。
注意事项在进行谱分析时，需要注意以下几点：1.设置合适的频率范围和步长，以保证获得准确的谱分析结果。
2.结构的刚度、材料性质等参数都会对谱分析结果产生影响，需要进行合理的设置。
3.谱分析是一种近似方法，其结果可能与实际情况有所差异，需要进行合理的解释和判断。
结论谱分析是一种常用的分析方法，在动力学分析中具有重要的应用价值。
ANSYS结构动力学分析解析
ANSYS结构动力学分析解析结构动力学分析是研究结构在受到外力作用下的振动和响应情况。
在ANSYS中，结构动力学分析可以用于预测结构在振动或冲击载荷下的响应情况，进一步了解结构的强度和稳定性。
在这种分析中，结构通常被建模为弹性体，可以考虑材料的非线性性能和几何形状的复杂性。
要进行结构动力学分析，首先需要建立结构的有限元模型。
在ANSYS 中，可以使用多种方法进行建模，包括直接建模、利用CAD软件导入几何模型、导入现有的有限元模型等。
建模的关键是准确描述结构的几何形状、材料属性、约束条件等。
在建立了结构的有限元模型之后，就可以定义载荷和边界条件。
在结构动力学分析中，载荷通常包括外力和初始条件。
外力可以是静力或动力加载，可以通过施加比例和非比例的负载，来模拟不同的工况。
初始条件包括结构的初始位移、速度和加速度等。
通过定义这些载荷和边界条件，可以模拟出结构在不同工况下的运动和响应。
完成载荷和边界条件的定义后，就可以进行结构动力学分析了。
在ANSYS中，可以选择多种求解方法，包括模态分析、频率响应分析和时程分析等。
模态分析是结构动力学分析的基础，可以得到结构的固有频率、振型和模态质量等信息。
频率响应分析是针对特定的激励频率进行的分析，可以得到结构的频率响应函数和响应谱等信息。
时程分析是根据实际的载荷时间历程进行的分析，可以得到结构在时间上的响应情况。
在进行结构动力学分析时，需要对结果进行后处理和分析。
ANSYS提供了丰富的后处理工具，可以对结构的位移、应力、应变、振动模态等进行可视化和统计分析。
可以通过这些分析结果，进一步评估结构的强度、稳定性和可靠性等。
总之，ANSYS提供了强大的结构动力学分析解析方案，可用于预测结构在振动和冲击载荷下的响应情况。
通过建立有限元模型、定义载荷和边界条件、进行求解和后处理，可以对结构的运动和响应进行深入分析和评估。
这些分析结果对于设计优化、故障诊断和结构安全评估等方面具有重要意义。
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动力学分析
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。
2.模态分析的步骤模态分析过程由4个主要步骤组成，即建模、加载和求解、扩展模态，以及查看结果和后处理。
ANSYS动力学分析报告
ANSYS动力学分析报告第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。
2.模态分析的步骤模态分析过程由4个主要步骤组成，即建模、加载和求解、扩展模态，以及查看结果和后处理。
ANSYS简单结构动力分析
锂电池包覆沥青的标准《锂电池包覆沥青的标准，你了解多少？》嘿，朋友们！你们知道吗？在锂电池的奇妙世界里，那锂电池包覆沥青就像是一位神秘的守护者，它的标准可超级重要啊！要是不搞清楚这些标准，那锂电池就像是没了导航的小船，在科技的海洋里胡乱飘荡，随时都可能触礁搁浅呀！这可不是开玩笑的哦！一、“沥青品质大作战：优质是关键”在沥青的世界里，可不是随便什么沥青都能成为锂电池的好伴侣哟！“这沥青品质啊，就像是选队友，得挑个厉害靠谱的，可不能找个拖后腿的呀！”好的沥青要具备稳定的性能、合适的黏度等特点。
就好比是一位身经百战的勇士，能够稳稳地守护着锂电池。
比如，某些高品质的沥青，它们就像是锂电池的“黄金战甲”，为锂电池提供坚实的保护，让其性能发挥得淋漓尽致。
而那些劣质的沥青呢，可能就是“纸糊的铠甲”，一戳就破，根本起不到应有的作用，反而会给锂电池带来一堆麻烦。
二、“包覆厚度的平衡术：不厚不薄刚刚好”哎呀呀，这包覆沥青的厚度也是有讲究的呀！“这包覆厚度就像是走钢丝，得找到那个完美的平衡点，不然可就掉下去啦！”太厚了不行，会增加不必要的重量和成本，还可能影响锂电池的性能表现；太薄了也不行，起不到足够的保护作用。
就好像给锂电池穿衣服，穿得太厚行动不便，穿得太薄又容易着凉。
所以呀，这个厚度得拿捏得恰到好处，就像是一位高明的裁缝，为锂电池量体裁衣，制作出最合适的“保护外衣”。
三、“工艺精度的挑战：分毫必争”说到这工艺精度，那可真是一场分毫必争的战斗啊！“这工艺精度啊，就像是雕刻大师在雕琢一件绝世珍品，容不得一丝马虎呀！”每一个步骤、每一个参数都要精确控制，稍有偏差可能就会导致包覆效果不理想。
这就好比是一场精细的手术，医生必须全神贯注、小心翼翼地操作。
比如在温度的控制上，高一点或者低一点都可能影响沥青的性能和包覆的质量。
只有做到极致的工艺精度，才能让锂电池包覆沥青达到最佳状态。
好啦，锂电池包覆沥青的标准就像是一套神奇的秘籍，掌握了它们，我们就能让锂电池在科技的舞台上大放异彩呀！“朋友们，别再犹豫啦！赶紧按照这些标准行动起来，让我们的锂电池成为科技领域的‘超级明星’，把那些不符合标准的统统淘汰掉！”让我们一起努力，为锂电池的美好未来加油助威吧！相信在这些标准的引领下，锂电池的发展一定会越来越好，给我们的生活带来更多的惊喜和便利！绝绝子呀！。
ANSYS结构动力学分析报告
•通常用 阻尼比 x （阻尼常数 c 对临界阻尼常数
cc*的比值）来量化表示.
•临界阻尼定义为出现振荡和非振荡行为之间的 阻尼的极值, 此处阻尼比 = 10
*对一个质量为 m ，频率为 w的单自由度弹簧质量系统,
x = a/2w1 + bw1/2
x = a/2w2 + bw2/2
2019/7/9
Damping Ratio
w1
Frequency
ab w2
b
a
32
• 服务理念中的“点点” • ◆理解多一点 真情浓一点 • ◆学习勤一点 品质高一点 • ◆理由少一点 效率高一点 • ◆处理问题灵活点 工作过程用心点 • ◆对待同事宽容点 互相协作快乐点
参考图 例：
感谢您的观看！
2019/7/9
Frequency
30
b阻尼 •亦可称作结构或刚度阻尼 •是大多数材料的固有特性 b阻尼对每一个材料进行规定 （作为材料性质DAMP），或 作为一个单一的总值 •如果忽略a 阻尼， b可以通过 已知的x（阻尼比）和已知频 率w来计算：
b = 2x/w 选用最主要的响应频率来计算 b
2019/7/9
16
显式求解方法
•也称为闭式求解法或预测求解法.
•积分时间步Dt必须很小，但求解速度很快（ 没有收敛问题）.
•可用于波的传播，冲击载荷和高度非线性问 题
•当前时间点的位移 {u}t由包含时间点t-1 的
方程推导出来.
•有条件稳定: 如果Dt 超过结构最小周期的确 定百分数,计算位移和速度将无限增加.
-可以用来处理瞬态动力学分析和谐响应 分析.
ANSYS-第10章 结构动力学分析
10.4.1
问题描述
图所示为一个简支梁结构，在两端支撑处作垂直运动， 其运动基于地震位移响应谱，试确定节点的位移、反作用力 和单元求解。
10.4.2
问题分析
根据结构的几何特点，选用BEAM3单元类型，可以用 坐标生成节点，采用直接法构成有限元模型，模态的求解可 以采用缩减法。求解结束后，列表显示结构的振动频率，绘 出振型图。
10.2.3
求解过程和分析结果
包括建立工作文件名和工作标题、创建实体模型、定义 单元类型、定义单元类型、定义几何常数、定义材料属性、 划分网格、加载求解、查看求解结果等过程。 1．建立工作文件名和工作标题 2．确定分析范畴 3．建立几何模型 4．定义单元类型 5．定义材料属性 6．划分网格 7．定义分析类型和选项 8．释放截面Plane42单元 9．加载求解 10．查看结果
10.5.2
问题分析
本问题属于用瞬态动力学方法分析对有限上升时间的恒 定力的动力学响应问题，可选择Reduced法进行分析求解。 求解过程中，不会用到梁的横截面积，因此可以任意设定一 个单位值。由力-时间历程图中可以知道，取加载结束时间为 0.1s，以使质量块达到最大弯曲，在质量块的侧向设定一个 主自由度。第一个载荷步用于静力学求解，或在模型中使用 对称性。选定在最大响应时间0.092s处进行扩展处理计算。
10.2.1 问题描述
如图10.9所示，为一个飞机机翼模型的结构示意图。机 翼沿长度方向轮廓一致，其横截面由直线和样条曲线构成。 机翼的一端固定在机体上，另一端悬空，试对该机翼进行模 态分析并显示机翼的模态自由度。机翼的结构尺寸如图中所 示，其材料为低密度聚乙烯，杨氏模量为，泊松比为0.3， 密度为8.3E-5 lbf-sec2/in4。
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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(5) 指定载荷步 该步骤的内容包括：定义求解的频率范围，即施加谐载荷的频率上下界； 设定谐响应分析求解的载荷子步数，载荷子步均匀分布在指定的频率范 围内；设定载荷变化方式(Stepped or ramped)，选择Ramped时，载荷的幅 值随载荷子步逐渐增长，选择Stepped时，则载荷在频率范围内的每个载 荷子步保持恒定。 GUI：Main Menu>Solution> Load Step Opts>Time/Frequency>Freq and substeps (6) 求解 求解当前载荷步。 命令：SOLVE GUI：Main Menu>Solution>Solve>Current Ls (7) 结果后处理和分析 瞬态动力学分析结果保存于结果文件Jobname.RST中。可以用POST1和 POST26观察和分析。其中，POST1用于观察在给定时间整个模型的结果， POST26用于观察模型中指定处(节点、单元等)响应随频率变化的历程分 析结果。
ANSYS结构动力学分析
ANSYS结构动力学分析
1 结构进行动力学分析的必要性 2 结构瞬态动力分析
3 结构模态分析
4 结构谐响应分析 5 结构谱分析 6 结构动力学分析几点问题的讨论 7 练习题：板的模态分析与动响应分析
1 结构进行动力学分析的必要性
实际结构总是受到各种随时间变化的外载作用，当惯性力 (inertia force)或阻尼力(damping force)大到一定的程 度，而必须考虑在力平衡方程式里面时，结构就必须要进 行动力分析。结构系统的静力学平衡方程式可用下式表示：
(5) 施加载荷 瞬态动力学分析可在实体模型(点、线和面)或有限元模型(节点和单元)上施加的载 荷 (6) 求解 只求解当前载荷步： 命令：SOLVE GUI：Main Menu>Solution>Solve>Current Ls 多载荷步求解： 命令：LSSOLVE GUI：Main Menu>Solution>Solve>From Ls Files (7) 结果后处理和分析 瞬态动力学分析结果保存于结果文件Jobname.RST中。可以用POST1和POST26观 察和分析。其中，POST1用于观察在给定时间整个模型的结果，POST26用于观察 模型中指定处(节点、单元等)时间历程的分析结果。
2.2 模态叠加法
模态叠加法基本上是假设一个结构的动态响应(如位移)可以 由它的各个模态振型线性迭加起来表达，即：
x C1M1 C2M2 C3M3 Mn
(1 3)
模态叠加法只能解线性的问题，因为无论是模态分析或 是式1-3的本质都是线性的。 在线性结构的条件下，一般而言模态叠加法比直接积分 法更有效率，尤其是在做线性迭加时你可以选择只利用前面 几个(如前三阶)模态振型，因为通常越高频的模态形状所扮 演的角色就越不重要，另外模态叠加法允许指定振型阻尼(阻 尼系数为频率的函数)，使用起来非常方便。
2.3 缩减法
就是把一个大型的方程式缩减为一个比较小型的方程式，然 后解这组小型方程式，这是缩减方法的基本构想。 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。
2.4 非线性动力分析方法
由前面的介绍可以知道动力学分析中，有些方法是不适用在 非线性问题的。模态叠加法是不适用在非线性问题的；在直 接积分法方面，缩减法也是不适用在非线性问题的。因此只 有直接积分法中的完全法可以解非线性的问题，包括隐式算 法和显式算法。
2.5 瞬态动力学分析的基本步骤
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 GUI：Main Menu>Solution>Load Step Opts>Other>Chang Mat Props>Material Models>Structural>Damping
2 结构瞬态动力分析
瞬态动力响应分析的一般意义的动力学方程如式1-2所示，求解该方程的 方法可以分为直接积分法(direct integration)和模态叠加法(mode superposition)两大类。在直接积分法方面可以分成隐式算法(implicit)及式 算法(explicit)两类方法；而implicit又可分成完全法和缩减法。在模态叠加 法这一大类方面则也可以分成完全法和缩减法。以下为这几种方法的基 本思想及相关概念。
运动方程的解法
直接积分法
模态叠加法
隐式算法
显式算法
完全法
缩减法5完全法Fra bibliotek缩减法
动力学方程 求解方法
2.1 直接积分法
式1-2中包含了n(自由度个数)个联立的二阶常微 分方程式，可以将它化成2n个一阶的常微分方程式， 然后直接积分去解变位x，这就是直接积分法的基本 构想。当在进行直接积分时，有很多方法可以利用， 但可以归纳成两类方法：隐式算法和显式算法。 ANSYS计算时采用的算法是隐式算法，而LS-DYNA 则是采用显式算法。比较两种算法显式算法要求积分 时间步长的值非常小(否则不容易收敛)，较适合于非 常短暂的冲击和高度非线性问题的分析。隐式算法则 可以容许较大的积分时间步长，但是对于短暂的冲击、 高度非线性问题的分析则常有收敛的困难。
Kx F
(1 1)
如果惯性力或阻尼力足够大到必须加以考虑时，那么系统 的受力平衡方程式必须写成：
Mx Cx Kx F
(1 2)
动力效应什么时侯需考虑在力平衡方程式中？什么时侯动力效应才称为 “足够大”？ 一个最保险的方法是：时刻不忽略动力效应；或者是静力分析及动力分 析各做一次，当两次分析的结果差异在可接受范围时(结果差异5%以内)， 即表示动力效应是可以忽略的，反之则是不可忽略的。 一般而言：可以用结构系统的第一阶弹性自然频率(fundamental natural frequency)，也就是基频。当结构处于动状态时，其变形的频 率小于结构的基频的1/3时，就可以不需要考虑动力效应。 结构动力学分析的范围非常的广泛，如路面行驶的汽车相互碰撞分析、 飞机的自振频率和振型分析、房屋和桥梁的抗震能力分析等。作为通用 的结构分析软件，ANSYS提供了较为全面的结构动力学功能，包括瞬态动 力分析、模态分析、谐响应分析和谱分析四种动力学分析类型，这四种 分析类型可以解决各类工程中常见的动力学问题
理由有： (1) 使得结构在工作时避免共振现象而造成的破坏； (2) 利用结构共振现象，以最少的能量输入得到最大的振动 效果，如共振筛； (3) 自然振动频率可以代表一个结构的整体刚度，不同的振 动形状所对应的频率代表该变形下的刚度数值，依此可以评 估整体结构所需要加强的部位和可以减重的部位； (4) 自然振动频率往往是其它进一步动力分析(如瞬态动力学 分析、谐响应分析)的必要参考值，如谐响应分析中，关心接 近自然振动频率时，结构响应的放大倍数，所以必须先知道 自然振动频率的值。
4.1谐响应分析方法
谐响应分析有三种方法，分别为：完全法、模态叠加法和缩 减法。三种方法在谐响应分析方面的共同点有：所有载荷必 须随时间正弦变化；所有载荷必须有相同频率；不允许有非 线性特性；只考虑线性问题；
4.2 谐响应分析的基本步骤
ANSYS谐响应分析的主要步骤有8步： (1) 模型建立和网格划分(前处理) (2) 建立初始条件 该步骤中设置位移边界条件等。 (3) 设定求解器及其参数 该步骤中可以求解器和其他参数，如求解所用方法、预应力效应等。 GUI：Main Menu>Solution> Analysis Type>Analysis Options (4) 施加载荷 谐响应分析所施加的载荷都随时间按正弦规律变化，输入的信息有： Amplitude (载荷的幅值)、Phase angle(载荷的相位角)和Forcing frequency range(载荷的频率范围)。载荷类型包括位移、集中力、集中力矩、压力、 温度载荷、惯性载荷等，对于集中力可以通过定义虚部，以分析不同相 位载荷共同作用情况。
5.2 结构谱分析的基本步骤
ANSYS单点和多点响应谱分析的主要步骤有6步： (1) 模型建立和网格划分(前处理) (2) 模态分析 结构的固有模态和振型是谱分析所必须的数据，在进行谱分析求解前需 要的数据，因此在进行谱分析之前都要进行模态计算。分析时模态提取 方法只能采用Block Lanczos法、Subspace法和Reduced法(必须在施加激励 的位置定义主自由度)；提取的模态数应包含所有感兴趣的频率范围；模 态分析中需进行扩展操作。 (3) 响应谱分析 其内容包括谱分析类型设置，响应谱的类型设置，激励方向设置，谱值 与频率的关系曲线，阻尼的定义和开始求解等。 GUI：Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis Main Menu>Solution> Load Step Opts>Spectrum>Single Point(单点响应谱 )>Settings Main Menu>Solution> Load Step Opts>Spectrum>Single Point(单点响应谱 )>Freq Table或Specr Values Main Menu>Solution> Load Step Opts>Time/Frequenc>Damping