第三章 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析

1、第三章 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 ansys動(dòng)力響應(yīng)分析指南第三章 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 3.1瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析的定義 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析（亦稱時(shí)間歷程分析）是用于確定承受任意的隨時(shí)間變化載荷結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的一種方法?？梢杂盟矐B(tài)動(dòng)力學(xué)分析確定結(jié)構(gòu)在穩(wěn)態(tài)載荷、瞬態(tài)載荷和簡(jiǎn)諧載荷的隨便組合作用下的隨時(shí)間變化的位移、應(yīng)變、應(yīng)力及力。載荷和時(shí)間的相關(guān)性使得慣性力和阻尼作用比較重要。假如慣性力和阻尼作用不重要，就可以用靜力學(xué)分析代替瞬態(tài)分析。 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)的基本運(yùn)動(dòng)方程是： 其中： m =質(zhì)量矩陣 c =阻尼矩陣 k =剛度矩陣 =節(jié)點(diǎn)加速度向量 =節(jié)點(diǎn)速度向量 u =節(jié)點(diǎn)位移向量 在任意給定的時(shí)間 ，這些方程可看作是一系列

2、考慮了慣性力（m ）和阻尼力（c ）的靜力學(xué)平衡方程。ansys程序使用newmark時(shí)間積分方法 在離散的時(shí)間點(diǎn)上求解這些方程。兩個(gè)連續(xù)時(shí)間點(diǎn)間的時(shí)間增量稱為積分時(shí)間步長(zhǎng)（integration time step）。 3.2學(xué)習(xí)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)的預(yù)備工作 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析比靜力學(xué)分析更簡(jiǎn)單，由于按“工程”時(shí)間計(jì)算，瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析通常要占用更多的計(jì)算機(jī)資源和更多的人力。可以先做一些預(yù)備工作以理解問(wèn)題的物理意義，從而節(jié)約大量資源。例如，可以做以下預(yù)備工作： ansys動(dòng)力響應(yīng)分析指南第三章 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 1.首先分析一個(gè)較簡(jiǎn)潔模型。創(chuàng)建梁、質(zhì)量體和彈簧組成的模型，以最小的代價(jià)深化的理解動(dòng)力學(xué)熟悉，簡(jiǎn)

3、潔模型更有利于全面了解全部的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)所需要的。 2.假如分析包括非線性特性，建議首先利用靜力學(xué)分析把握非線性特性對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響規(guī)律。在某些場(chǎng)合，動(dòng)力學(xué)分析中是沒(méi)必要包括非線性特性的。 3.把握結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性。通過(guò)做模態(tài)分析計(jì)算結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，了解這些模態(tài)被激活時(shí)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)狀態(tài)。同時(shí)，固有頻率對(duì)計(jì)算正確的積分時(shí)間步長(zhǎng)非常有用。 4.對(duì)于非線性問(wèn)題，考慮將模型的線性部分子結(jié)構(gòu)化以降低分析代價(jià)。高級(jí)技術(shù)分指南中將敘述子結(jié)構(gòu)。 3.3三種求解方法 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析可采納三種方法：完全（full）法、縮減（reduced）法及模態(tài)疊加法。ansys/professional產(chǎn)品中只允許用模態(tài)疊加

4、法。在討論如何實(shí)現(xiàn)這些方法之前，讓我們先探討一下各種方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。 3.3.1完全法 完全法采納完整的系統(tǒng)矩陣計(jì)算瞬態(tài)響應(yīng)（沒(méi)有矩陣縮減）。它是三種方法中功能最強(qiáng)的，允許包括各類(lèi)非線性特性（塑性、大變形、大應(yīng)變等）。 注假如并不想包括任何非線性，應(yīng)當(dāng)考慮使用另外兩種方法中的一種。這是由于完全法是三種方法中開(kāi)銷(xiāo)最大的一種。 完全法的 優(yōu)點(diǎn) 是： 簡(jiǎn)單使用，不必關(guān)懷選擇主自由度或振型。 允許各種類(lèi)型的非線性特性。 采納完整矩陣，不涉及質(zhì)量矩陣近似。 在一次分析就能得到全部的位移和應(yīng)力。 允許施加全部類(lèi)型的載荷：節(jié)點(diǎn)力、外加的（非零）位移（不建議采納）和單元載荷（壓力和溫度），還允許通過(guò)tabl

5、e數(shù)組參數(shù)指定表邊界條件。 允許在實(shí)體模型上施加的載荷。 完全法的 主要缺點(diǎn) 是它比其它方法開(kāi)銷(xiāo)大。 ansys動(dòng)力響應(yīng)分析指南第三章 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 3.3.2模態(tài)疊加法 模態(tài)疊加法通過(guò)對(duì)模態(tài)分析得到的振型（特征值）乘上因子并求和來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。此法是ansys/professional程序中唯一可用的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析法。 模態(tài)疊加法的 優(yōu)點(diǎn) 是： 對(duì)于很多問(wèn)題，它比縮減法或完全法更快開(kāi)銷(xiāo)更小； 只要模態(tài)分析不采納powerdynamics方法，通過(guò) lvscale 命令將模態(tài)分析中施加的單元載荷引入到瞬態(tài)分析中； 允許考慮模態(tài)阻尼（阻尼比作為振型號(hào)的函數(shù)）。 模態(tài)疊加法的 缺點(diǎn) 是： 整個(gè)

6、瞬態(tài)分析過(guò)程中時(shí)間步長(zhǎng)必需保持恒定，不允許采納自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)； 唯一允許的非線性是簡(jiǎn)潔的點(diǎn)點(diǎn)接觸（間隙條件）； 不能施加強(qiáng)制位移（非零）位移。 3.3.3縮減法 縮減法通過(guò)采納主自由度及縮減矩陣壓縮問(wèn)題規(guī)模。在主自由度處的位移被計(jì)算出來(lái)后，ansys可將解擴(kuò)展到原有的完整自由度集上。（參見(jiàn)“模態(tài)分析”中的“矩陣縮減”部分對(duì)縮減過(guò)程的具體爭(zhēng)論。） 縮減法的 優(yōu)點(diǎn) 是： 比完全法快且開(kāi)銷(xiāo)小。 縮減法的 缺點(diǎn) 是： 初始解只計(jì)算主自由度的位移，其次步進(jìn)行擴(kuò)展計(jì)算，得到完整空間上的位移、應(yīng)力和力； 不能施加單元載荷（壓力，溫度等），但允許施加加速度。 全部載荷必需加在用戶定義的主自由度上（限制在實(shí)體模型

7、上施加載荷）。 整個(gè)瞬態(tài)分析過(guò)程中時(shí)間步長(zhǎng)必需保持恒定，不允許用自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)。 ansys動(dòng)力響應(yīng)分析指南第三章 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 唯一允許的非線性是簡(jiǎn)潔的點(diǎn)點(diǎn)接觸（間隙條件）。 3.4 完全法瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 首先，敘述完全法瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析過(guò)程，然后分別介紹模態(tài)疊加法和縮減法與完全法不相同的計(jì)算步驟。完全法瞬態(tài)動(dòng)力分析（在ansys/multiphsics、ansys/mechauioal及ansys/structural中可用）由以下步驟組成： 1.建筑模型 2.建立初始條件 3.設(shè)置求解掌握 4.設(shè)置其他求解選項(xiàng) 5.施加載荷 6.存儲(chǔ)當(dāng)前載荷步的載荷設(shè)置 7.重復(fù)步驟3-6定義其他每個(gè)載荷

8、步 8.備份數(shù)據(jù)庫(kù) 9.開(kāi)頭瞬態(tài)分析 10.退出求解器 11.觀看結(jié)果 3.4.1建筑模 型 在這一步中，首先要指定文件名和分析標(biāo)題，然后用prep7定義單元類(lèi)型，單元實(shí)常數(shù)，材料性質(zhì)及幾何模型。這些工作在大多數(shù)分析中是相像的。ansys建模與網(wǎng)格指南 具體地說(shuō)明白如何進(jìn)行這些工作。 對(duì)于完全法瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，留意下面兩點(diǎn)： 可以用線性和非線性單元； 必需指定楊氏模量ex（或某種形式的剛度）和密度dens（或某種形式的質(zhì)量）。材料特性可以是線性的或非線性的、各向同性的或各向異性的、恒定的或和溫度有關(guān)的。 ansys動(dòng)力響應(yīng)分析指南第三章 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 劃分合理的網(wǎng)格密度： 網(wǎng)格密度應(yīng)當(dāng)密到足

9、以確定感愛(ài)好的最高階振型； 對(duì)應(yīng)力或應(yīng)變感愛(ài)好的區(qū)域比只考察位移的區(qū)域的網(wǎng)格密度要細(xì)一些； 假如要包含非線性特性，網(wǎng)格密度應(yīng)當(dāng)密到足以捕獲到非線性效應(yīng)。例如，塑性分析要求在較大塑性變形梯度的區(qū)域有合理的積分點(diǎn)密度（即要求較密的網(wǎng)格）； 假如對(duì)波傳播效果感愛(ài)好（例如，一根棒的末端精確落地），網(wǎng)格密度應(yīng)當(dāng)密到足以解算出波動(dòng)效應(yīng)?；緶?zhǔn)則是沿波的傳播方向每一波長(zhǎng)至少有20個(gè)單元。 3.4.2建立初始條件 在執(zhí)行完全法瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析之前，用戶需要正確理解建立初始條件和正確使用載荷步。 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析顧名思義包含時(shí)間函數(shù)的載荷。為了定義這樣的載荷，用戶需要將載荷時(shí)間關(guān)系曲線劃分成合適的載荷步。載荷時(shí)間曲

10、線上的每個(gè)“拐角”對(duì)應(yīng)一個(gè)載荷步，如圖3.1所示。 圖3.1載荷時(shí)間關(guān)系曲線 第一個(gè)載荷步通常被用來(lái)建立初始條件，然后為其次和后繼瞬態(tài)載荷步施加載荷并設(shè)置載步選項(xiàng)。對(duì)于每個(gè)載荷步，都要指定載荷值和時(shí)間值，同時(shí)指定其它的載荷步選項(xiàng)，如采納階梯加載還是斜坡加載方式施加載荷以及是否使用自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)等。然后，將每個(gè)載荷步寫(xiě)入載荷步文件，最終一次性求解全部載荷步。 施加瞬態(tài)載荷的第一步是建立初始條件（即零時(shí)刻時(shí)的狀況）。瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析要求給定兩種初始條件（由于要求解的方程是兩階的）：初始位移（ 和初始速度（ ）。假如沒(méi)有進(jìn)行特意設(shè)置， 和 ）都被假定為0。初始加速 ansys動(dòng)力響應(yīng)分析指南第三章 瞬態(tài)

11、動(dòng)力學(xué)分析 度（ ）一般假定為0，但可以通過(guò)在一個(gè)小的時(shí)間間隔內(nèi)施加合適的加速度 載荷來(lái)指定非零的初始加速度。 下面的段落描述了如何施加不同組合形式的初始條件。 3.4.2.1零初始位移和零初始速度 這是缺省的初始條件，即假如 = = 0，則不需要指定任何條件。在第一個(gè)載荷步中可以加上對(duì)應(yīng)于載荷/時(shí)間關(guān)系曲線的第一個(gè)拐角處的載荷。 3.4.2.2非零初始位移及/或非零初始速度 可以用ic命令設(shè)置這些初始條件。 命令：ic gui：main menusolution-loads-applyinitial conditndefine 留意：不要定義沖突的初始條件。例如，在某單一自由度處定義了初始速

12、度，則在全部其它自由度處的初始速度將為0.0 ，潛在地會(huì)產(chǎn)生沖突的初始條件。在大多數(shù)情形下要在模型的每個(gè)未約束自由度處定義初始條件。假如這些條件對(duì)各自由度是不同的，那么就可以較簡(jiǎn)單地明確指定初始條件，如下所述。 關(guān)于timint和ic命令的說(shuō)明參見(jiàn)ansys命令參考手冊(cè)。 3.4.2.3零初始位移和非零初始速度 非零速度是通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)中需指定速度的部分加上小時(shí)間間隔上的小位移來(lái)實(shí)現(xiàn)的。比如假如 =0.25，可以通過(guò)在時(shí)間間隔0.004內(nèi)加上0.001的位移來(lái)實(shí)現(xiàn)，命令流如下： . timint,off! time integration effects off d,all,uy,.001! sm

13、all uy displ. (assuming y-direction velocity) time,.004! initial velocity = 0.001/0.004 = 0.25 lswrite! write load data to load step file (jobname.s01) ddel,all,uy! remove imposed displacements ansys動(dòng)力響應(yīng)分析指南第三章 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 timint,on! time integration effects on . 3.4.2.4非零初始位移和非零初始速度 和上面的情形相像，不過(guò)施加的位移是真實(shí)

14、數(shù)值而非“小”數(shù)值。比如， 若= 1.0且 . timint,off! time integration effects off d,all,uy,1.0! initial displacement = 1.0 time,.4! initial velocity = 1.0/0.4 = 2.5 lswrite! write load data to load step file (jobname.s01) ddele,all,uy! remove imposed displacements timint,on! time integration effects on . 3.4.2.5非零初始

15、位移和零初始速度 需要用兩個(gè)子步nsubst,2來(lái)實(shí)現(xiàn)，所加位移在兩個(gè)子步間是階躍變化的 kbc,1。假如位移不是階躍變化的（或只用一個(gè)子步），所加位移將隨時(shí)間變化，從而產(chǎn)生非零初速度。下面的例子演示了如何施加初始條件 = 0.0： . timint,off! time integration effects off for static solution d,all,uy,1.0! initial displacement = 1.0 time,.001! small time interval nsubst,2! two substeps = 1.0， = 2.5，則應(yīng)當(dāng)在時(shí)間間隔0.4內(nèi)

16、施加一個(gè)值為1.0的位移： ansys動(dòng)力響應(yīng)分析指南第三章 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 kbc,1! stepped loads lswrite! write load data to load step file (jobname.s01) !transient solution timint,on! time-integration effects on for transient solution time,.! realistic time interval ddele,all,uy! remove displacement constraints kbc,0! ramped loads (if

17、 appropriate) !continue with normal transient solution procedures . 3.4.2.6非零初始加速度 可以近似地通過(guò)在小的時(shí)間間隔內(nèi)指定要加的加速度acel實(shí)現(xiàn)。例如，施加初始加速度為9.81的命令如下： . acel,9.81! initial y-direction acceleration time,.001! small time interval nsubst,2! two substeps kbc,1! stepped loads lswrite! write load data to load step file (

18、jobname.s01) !transient solution time,.! realistic time interval ddele,.! remove displacement constraints (if appropriate) kbc,0! ramped loads (if appropriate) !continue with normal transient solution procedures ansys動(dòng)力響應(yīng)分析指南第三章 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 . 參見(jiàn)ansys命令參考手冊(cè)中關(guān)于命令acel、time、nsubst、kbc、lswrite、ddele和kbc的論述。

19、3.4.3設(shè)置求解掌握 設(shè)置求解掌握涉及定義分析類(lèi)型、分析選項(xiàng)以及載荷步設(shè)置。執(zhí)行完全法瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，可以使用最新型的求解界面（稱為求解掌握對(duì)話框）進(jìn)行這些選項(xiàng)的設(shè)置。求解掌握對(duì)話框供應(yīng)大多數(shù)結(jié)構(gòu)完全法瞬態(tài)動(dòng)力分析所需要的缺省設(shè)置，即用戶只需要設(shè)置少量的必要選項(xiàng)。完全法瞬態(tài)動(dòng)力分析建議采納求解掌握對(duì)話框，本章將具體進(jìn)行介紹。 假如完全瞬態(tài)動(dòng)力分析需要初始條件，必需在分析的第一個(gè)載荷步進(jìn)行，然后反復(fù)利用求解掌握對(duì)話框?yàn)楹罄m(xù)荷步設(shè)置載載荷步選項(xiàng)（即重復(fù)求解的3-6步）。 假如不喜愛(ài)使用求解掌握對(duì)話框（main menusolution-analysis type-soln control），仍舊

20、可以沿用標(biāo)準(zhǔn)ansys求解命令及其對(duì)應(yīng)的菜單路徑（main menusolutionunabridged menuoption）。求解掌握對(duì)話框一般形式參見(jiàn)ansys基本分析指南的針對(duì)確定的結(jié)構(gòu)分析類(lèi)型選用特定的求解掌握。 3.4.3.1使用求解掌握對(duì)話框 選擇菜單路徑main menusolution-analysis type-soln control，就彈出求解掌握對(duì)話框。下面將具體敘述求解掌握對(duì)話框各頁(yè)片夾中的選項(xiàng)。想要知道設(shè)置各選項(xiàng)的細(xì)節(jié)，選擇感愛(ài)好的頁(yè)片夾，然后單擊help按鈕。本章還會(huì)敘述相關(guān)非線性結(jié)構(gòu)分析的一些細(xì)節(jié)問(wèn)題。 3.4.3.2使用頁(yè)片夾 求解掌握對(duì)話框包含5各頁(yè)片夾，

21、各頁(yè)片夾中分組設(shè)置掌握選項(xiàng)，并將大多數(shù)基本掌握選項(xiàng)設(shè)置在第一個(gè)頁(yè)片夾中,其他頁(yè)片夾供應(yīng)更高級(jí)的掌握選項(xiàng)。通過(guò)各頁(yè)片夾，輕松達(dá)到掌握求解過(guò)程。 打開(kāi)求解掌握對(duì)話框，基本頁(yè)片夾總是處于激活狀態(tài)，只包含ansys分析所需要設(shè)置的最少選項(xiàng)。假如基本頁(yè)片夾已經(jīng)滿意掌握要求，其他高級(jí)選項(xiàng)只有缺省狀態(tài)不符合求解掌握才需要進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)整。一旦單擊任何頁(yè)片夾中的ok按鈕，全部求解掌握對(duì)話框中選項(xiàng)設(shè)置都定義到ansys數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)關(guān)閉求解掌握對(duì)話框。 可以是用基本頁(yè)片夾設(shè)置下表中的選項(xiàng)。打開(kāi)求解掌握對(duì)話框，選擇basic頁(yè)片夾，進(jìn)行設(shè)置。 ansys動(dòng)力響應(yīng)分析指南第三章 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 基本頁(yè)片夾選項(xiàng) 在瞬態(tài)

22、動(dòng)力學(xué)中，這些選項(xiàng)的 特別考慮 有： 1)當(dāng)設(shè)置 antype 和 nlgeom 時(shí)，假如執(zhí)行一個(gè)新分析盼望忽視大位移效應(yīng)，如大變形、大轉(zhuǎn)角和大應(yīng)變，就選擇小位移瞬態(tài)。假如盼望考慮大變形（如彎曲的長(zhǎng)細(xì)桿件）或大應(yīng)變（如金屬成型），就選擇大位移瞬態(tài)。假如盼望重啟動(dòng)一個(gè)失敗的非線性分析，或者前面完成一個(gè)靜態(tài)預(yù)應(yīng)力分析或完全法瞬態(tài)動(dòng)力分析，而后盼望連續(xù)下面的時(shí)間歷程計(jì)算，就可以選擇重啟動(dòng)當(dāng)前分析。 2)當(dāng)設(shè)置 autots 時(shí)，記住該載荷步選項(xiàng)（瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析中也稱為時(shí)間步長(zhǎng)優(yōu)化）基于結(jié)構(gòu)的響應(yīng)增大或減小積分時(shí)間步長(zhǎng)。對(duì)于多數(shù)問(wèn)題，建議打開(kāi)自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)與積分時(shí)間步長(zhǎng)的上下限。通過(guò) deltim 和

23、nsubst 指定積分步長(zhǎng)上下限，有助于限制時(shí)間步長(zhǎng)的波動(dòng)范圍；更多信息參見(jiàn) automatic time stepping 。缺省值為不打開(kāi)自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)。 3) nsubst 和 deltim 是載荷步選項(xiàng)，用于指定瞬態(tài)分析積分時(shí)間步長(zhǎng)。積分時(shí)間步長(zhǎng)是運(yùn)動(dòng)方程時(shí)間積分中的時(shí)間增量。時(shí)間積分增量可以直接或間接指定（即通過(guò)子步數(shù)目）。時(shí)間步長(zhǎng)的大小打算求解的精度：它的值越小，精度就越高。使用時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮多種因素，以便計(jì)算出一個(gè)好的積分時(shí)間步長(zhǎng)，詳情參見(jiàn)積分時(shí)間步長(zhǎng)章節(jié)。 4)當(dāng)設(shè)置 outres 時(shí)，記住下面留意事項(xiàng)： 在完全法瞬態(tài)動(dòng)力分析，缺省時(shí)只有最終子步（時(shí)間點(diǎn)）寫(xiě)入結(jié)果文件 （ jobna

24、me.rst ）為了將全部子步寫(xiě)入，需要設(shè)置全部子步的寫(xiě)入頻率。同時(shí)，缺省時(shí)只有1000個(gè)結(jié)果序列能夠?qū)懭虢Y(jié)果文件。假如超過(guò)這個(gè)數(shù)目（基于用戶 ansys動(dòng)力響應(yīng)分析指南第三章 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 的 outres 定義），程序?qū)⒄J(rèn)為出錯(cuò)終止。使用命令 /config ,nres 可以增大限制數(shù)（參見(jiàn)ansys基本分析指南中的內(nèi)存和配置章節(jié)）。 3.4.3.3使用瞬態(tài)頁(yè)片夾 利用瞬態(tài)頁(yè)片夾設(shè)置其中的 瞬態(tài)動(dòng)力選項(xiàng)。 有關(guān)設(shè)置這些選項(xiàng)的詳細(xì)信息，打開(kāi)求解掌握對(duì)話框，選擇瞬態(tài)頁(yè)片夾，然后單擊help按鈕。 瞬態(tài)頁(yè)片夾選項(xiàng) 在完全法瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)中，這些選項(xiàng)的 特別考慮 有： 1) timint 是動(dòng)力載荷

25、步選項(xiàng)，用于指定是否打開(kāi)時(shí)間積分效應(yīng) timint 。對(duì)于需要考慮慣性和阻尼效益的分析，必需打開(kāi)時(shí)間積分效應(yīng)（否則當(dāng)作靜力進(jìn)行求解），所以缺省值為打開(kāi)時(shí)間積分效應(yīng)。進(jìn)行完靜力分析之后接著進(jìn)行瞬態(tài)分析時(shí)，該選項(xiàng)非常有用；也就是說(shuō)，前面的載荷步必需關(guān)閉時(shí)間積分效應(yīng)。 2) alphad (alpha或mass，damping)和 betad (beta或stiffness，damping)是動(dòng)力載荷步選項(xiàng)，用于指定阻尼。大多數(shù)結(jié)構(gòu)中都存在某種形式的阻尼，必需在分析中考慮進(jìn)來(lái)。 3) tintp 是動(dòng)力載荷步選項(xiàng)，用于指定瞬態(tài)積分參數(shù)。瞬態(tài)積分參數(shù)掌握newmark時(shí)間積分技術(shù)，缺省值為采納恒定的平

26、均值加速度積分算法。 3.4.3.4使用求解選項(xiàng)頁(yè)片夾 求解選項(xiàng)頁(yè)片夾選項(xiàng)用于完全法瞬態(tài)分析的詳細(xì)設(shè)置完全與結(jié)構(gòu)分析指南靜力分析中全都。詳情參見(jiàn)結(jié)構(gòu)分析中使用求解選項(xiàng)頁(yè)片夾。 3.4.3.5使用非線性頁(yè)片夾 非線性頁(yè)片夾選項(xiàng)用于完全法瞬態(tài)分析的詳細(xì)設(shè)置完全與結(jié)構(gòu)分析指南靜力分析中全都。詳情參見(jiàn)結(jié)構(gòu)分析中使用非線性頁(yè)片夾。 ansys動(dòng)力響應(yīng)分析指南第三章 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 3.4.3.6使用高級(jí)非線性頁(yè)片夾 除弧長(zhǎng)法選項(xiàng)外，其他高級(jí)非線性頁(yè)片夾選項(xiàng)均可以用于完全法瞬態(tài)分析，設(shè)置方法與靜力分析完全全都。詳情參見(jiàn)結(jié)構(gòu)分析中高級(jí)非線性頁(yè)片夾。 3.4.4設(shè)置其他求解選項(xiàng) 還有一些選項(xiàng)并不消失在求解掌握

27、對(duì)話框中，由于他們很少被使用，而且缺省值很少需要進(jìn)行調(diào)整。ansys供應(yīng)有相應(yīng)的菜單路徑用于設(shè)置它們。 這里提到的很多選項(xiàng)是非線性選項(xiàng)，詳情參見(jiàn)非線性結(jié)構(gòu)分析。 3.4.4.1應(yīng)力剛化效應(yīng) 利用 sstif 命令可以讓包括18x家族單元在內(nèi)的一些單元包含應(yīng)力剛化效應(yīng)。要確定單元是否具有應(yīng)力剛化效應(yīng)算法，請(qǐng)參閱 ansys單元參考手冊(cè) 中單元說(shuō)明。 缺省時(shí)，假如 nlgeom （幾何大變形）設(shè)置為on則應(yīng)力剛化效應(yīng)為打開(kāi)。在一些特別條件下，應(yīng)當(dāng)關(guān)閉應(yīng)力剛化效應(yīng)： 應(yīng)力剛化僅僅用于非線性分析。假如執(zhí)行線性分析 nlgeom ,off，應(yīng)當(dāng)關(guān)閉應(yīng)力剛化效應(yīng)； 在分析之前，應(yīng)當(dāng)估計(jì)機(jī)構(gòu)不會(huì)由于屈曲（分

28、岔，突然穿過(guò)）破壞。 一般狀況下，包含應(yīng)力剛化效應(yīng)能夠加速非線性收斂特性。記住上述要點(diǎn)，在某些特別計(jì)算中消失收斂困難時(shí)，可以關(guān)閉應(yīng)力剛化效應(yīng)，例如局部失效。 命令： sstif gui：main menusolutionunabridged menuanalysis options 3.4.4.2 newton-raphson選項(xiàng) 該選項(xiàng)只用于非線性分析，指定求解過(guò)程中切線矩陣修正的頻率，允許下列取值： program-chosen (default) full modified initial stiffness ansys動(dòng)力響應(yīng)分析指南第三章 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 full with unsy

29、mmetric matrix 命令： nropt gui：main menusolutionunabridged menuanalysis options 3.4.4.3預(yù)應(yīng)力效應(yīng) 在分析中可以包含預(yù)應(yīng)力效應(yīng)，需要上一次靜力或瞬態(tài)分析的單元文件，詳情參見(jiàn)有預(yù)應(yīng)力的瞬態(tài)動(dòng)力分析。 命令： pstres gui：main menusolutionunabridged menuanalysis options 3.4.4.4阻尼選項(xiàng) 使用該載荷步選項(xiàng)定義阻尼。大多數(shù)結(jié)構(gòu)中都存在某種形式的阻尼，必需在分析中考慮進(jìn)來(lái)。除在求解掌握對(duì)話框中設(shè)置 alphad 和 betad 阻尼外，還可以瞬態(tài)完全法瞬態(tài)動(dòng)

30、力分析設(shè)置以下阻尼： 材料相關(guān)beta阻尼 mp ,damp 單元阻尼( combin7 等) 利用下面方法定義 mp 阻尼： 命令： mp ,damp gui：main menusolutionunabridged menu-load step opts-otherchange mat props-temp dependent-polynomial 3.4.4.5質(zhì)量矩陣模式 該分析選項(xiàng)用于指定集中質(zhì)量矩陣模式。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，建議采納缺省模式。但是，某些薄壁結(jié)構(gòu)如纖細(xì)梁或薄殼等，集中質(zhì)量近似模式能夠供應(yīng)更好的結(jié)果。并且，集中質(zhì)量近似模式耗機(jī)時(shí)最短，內(nèi)存要求最少。使用方法如下： 命令： lu

31、mpm gui：main menusolutionunabridged menuanalysis options 3.4.4.6蠕變準(zhǔn)則 該非線性載荷步選項(xiàng)對(duì)自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)指定蠕變準(zhǔn)則： ansys動(dòng)力響應(yīng)分析指南第三章 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 命令： crplim gui：main menusolutionunabridged menu-load step opts-nonlinearcreep criterion 3.4.4.7打印輸出 使用該載荷步選項(xiàng)以便讓全部結(jié)果數(shù)據(jù)寫(xiě)進(jìn)輸出文件(jobname.out)。 命令： outpr gui：main menusolutionunabridged me

32、nu-load step opts-output ctrlssolu printout 留意：多次執(zhí)行 outpr 命令的適當(dāng)使用是比較嚴(yán)謹(jǐn)做法。詳情參見(jiàn) ansys基本分析指南中“輸出掌握” 。 3.4.4.8結(jié)果外推 使用該載荷步選項(xiàng)可以將單元積分點(diǎn)結(jié)果復(fù)制到節(jié)點(diǎn)，而不是將它們的結(jié)果外推到節(jié)點(diǎn)（缺省方式），用于檢查單元積分點(diǎn)上的結(jié)果。 命令： eresx gui：main menusolutionunabridged menu-load step opts-output ctrlsintegration pt 3.4.5 施加載荷 下表總結(jié)了瞬態(tài)動(dòng)力分析允許施加的載荷。除慣性載荷外，其他載

33、荷可以施加到實(shí)體模型（關(guān)鍵點(diǎn)、線和面）或有限元模型（節(jié)點(diǎn)和單元）上。ansys基本過(guò)程分析指南的2.3.4施加載荷對(duì)各類(lèi)載荷有具體的介紹。在分析中，可以施加、運(yùn)算或刪除載荷。關(guān)于實(shí)體模型載荷有限元載荷之間關(guān)系的爭(zhēng)論參見(jiàn)ansys基本過(guò)程分析指南其次章載荷。還可以利用一維表（table類(lèi)型數(shù)組）來(lái)施加隨時(shí)間變化的邊界條件，詳情參見(jiàn)2.3.4.2.1使用table類(lèi)型數(shù)組參數(shù)施加載荷。 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析中可用的載荷 ansys動(dòng)力響應(yīng)分析指南第三章 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 3.4.6存儲(chǔ)當(dāng)前載荷步的載荷配置 如建立初始條件中所述，需要針對(duì)載荷-時(shí)間曲線的每個(gè)拐點(diǎn)進(jìn)行施加載荷并存儲(chǔ)載荷配置到各自的載荷步文件。

34、可能需要有一個(gè)額外的延長(zhǎng)到載荷曲線上最終一個(gè)時(shí)間點(diǎn)之外的載荷步，以考察在瞬態(tài)載荷施加后結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。 命令：lswrite gui：main menusolutionwrite ls file 3.4.7針對(duì)每個(gè)載荷步重復(fù)3.4.3-6 定義完全法瞬態(tài)動(dòng)力分析的其他載荷步，只要重復(fù)3.4.3-6步驟，即重新設(shè)置必需的求解掌握和選項(xiàng)、施加載荷和將載荷配置寫(xiě)進(jìn)文件。對(duì)于每個(gè)載荷步，能夠設(shè)置下列選項(xiàng)： timint , tintp , alphad , betad , mp ,damp, time , kbc , nsubst , deltim , autots , neqit , cnvtol ,

35、pred , lnsrch , crplim , ncnv , cutcontrol , outpr , outres , eresx , and rescontrol 。 載荷步文件舉例如下： time, .! time at the end of 1st transient load step loads .! load values at above time kbc, .! stepped or ramped loads lswrite! write load data to load step file time, .! time at the end of 2nd transien

36、t load step loads .! load values at above time ansys動(dòng)力響應(yīng)分析指南第三章 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 kbc, .! stepped or ramped loads lswrite! write load data to load step file time, .! time at the end of 3rd transient load step loads .! load values at above time kbc, .! stepped or ramped loads lswrite! write load data to load s

37、tep file 3.4.8存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)備份文件 將數(shù)據(jù)庫(kù)保存到備份文件。這樣在重新進(jìn)入ansys程序后用命令resume便可恢復(fù)以前的模型。 命令：save gui：utility menufilesave as 3.4.9開(kāi)頭瞬態(tài)求解 使用下列其中一種方法進(jìn)行求解： 命令：lssolve gui： main menusolution-solve-from ls files 其它的生成和求解多步載荷的方法（array parameter法和multiple solve法）詳情參見(jiàn)ansys基本過(guò)程分析指南的3.14求解多載荷步。 3.4.10退出求解器 使用下列其中一種方法退出求解器： 命令：

38、finish gui：關(guān)閉solution菜單 3.4.11觀看結(jié)果 ansys動(dòng)力響應(yīng)分析指南第三章 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析生成的結(jié)果保存在結(jié)構(gòu)分析結(jié)果文件jobname.rst中，全部數(shù)據(jù)都是時(shí)間的函數(shù)。包含下列數(shù)據(jù)： 1.基本數(shù)據(jù)： 節(jié)點(diǎn)位移（ux,uy,uz,rotx,roty,rotz） 2.派生數(shù)據(jù)： 節(jié)點(diǎn)和單元應(yīng)力 節(jié)點(diǎn)和單元應(yīng)變 單元力 節(jié)點(diǎn)反力 等等 3.4.11.1后處理 器 可以用時(shí)間歷程后處理器post26或者通用后處理器post1來(lái)觀看這些結(jié)果。 post26用于觀看模型中指定點(diǎn)處隨時(shí)間變化的結(jié)果。 post1用于觀看指定時(shí)間點(diǎn)整個(gè)模型的結(jié)果。 下面將描述在瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析中常用的一些后處理操作。關(guān)于全部后處理功能的具體描述參見(jiàn)ansys基本分析過(guò)程指南的4.1。 3.4.11.2留意要點(diǎn) 用post1或post26觀看結(jié)果時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)中必需包含與求解模型相同的模型（必要時(shí)用resume命令）。 必需存在有效的結(jié)果文件jobname.rst。 3.4.11.3使用post26 post26要用到結(jié)果項(xiàng)時(shí)間關(guān)系表，即variables（變量）。每一個(gè)變量都有一個(gè)參考號(hào)，1號(hào)變量被內(nèi)定為時(shí)間。 1.定義變量 命令：