Ansys-動力學(xué)分析培訓(xùn)教程

目錄第一章:動力學(xué)緒論 M1-4 第一節(jié)動力學(xué)分析概述 M1-6 第二節(jié)動力學(xué)分析類型 M1-9 第三節(jié)根本概念和術(shù)語 M1-14 第四節(jié)動力學(xué)分析實(shí)例 M1-33第二章:模態(tài)分析 M2-1 第一節(jié)模態(tài)分析概述 M2-3 第二節(jié)模態(tài)分析術(shù)語和概念 M2-5 第三節(jié)模態(tài)分析步驟 M2-14 第四節(jié)模態(tài)分析實(shí)例 M2-33 第五節(jié)有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析 M2-34 第六節(jié)模態(tài)的循環(huán)對稱性問題 M2-42第三章:諧分析 M3-1 第一節(jié)諧分析概述 M3-3 第二節(jié)術(shù)語和概念 M3-6 第三節(jié)諧分析步驟 M3-12 第四節(jié)諧分析實(shí)例 M3-331目錄〔接上頁〕第四章:瞬態(tài)動力學(xué)分析

M4-1

第一節(jié)瞬態(tài)動力學(xué)分析概述

M4-3

第二節(jié)瞬態(tài)動力學(xué)分析術(shù)語和概念

M4-5

第三節(jié)瞬態(tài)動力學(xué)分析步驟

M4-15

第四節(jié)瞬態(tài)動力學(xué)分析實(shí)例

M4-49第五章:譜分析

M5-1

第一節(jié)譜分析概述 M5-3

第二節(jié)響應(yīng)譜分析

M5-5

第三節(jié)隨即震動分析

M5-28

第六章:模態(tài)疊加

M6-1

第一節(jié)什么是模態(tài)疊加? M6-3

第二節(jié)模態(tài)疊加步驟

M6-5

第三節(jié)模態(tài)疊加實(shí)例

M6-232第一章動力學(xué)緒論3第一章:動力學(xué)緒論第一節(jié):動力學(xué)分析的定義和目的第二節(jié):動力學(xué)分析的不同類型第三節(jié):根本概念和術(shù)語第四節(jié):動力學(xué)分析的一個實(shí)例4動力學(xué)

第一節(jié):定義和目的什么是動力學(xué)分析?動力學(xué)分析是用來確定慣性〔質(zhì)量效應(yīng)〕和阻尼起著重要作用時結(jié)構(gòu)或構(gòu)件動力學(xué)特性的技術(shù)?！皠恿W(xué)特性”可能指的是下面的一種或幾種類型:振動特性-〔結(jié)構(gòu)振動方式和振動頻率〕隨時間變化載荷的效應(yīng)〔例如：對結(jié)構(gòu)位移和應(yīng)力的效應(yīng)〕周期〔振動〕或隨機(jī)載荷的效應(yīng)5動力學(xué)

定義和目的〔接上頁〕靜力分析也許能確保一個結(jié)構(gòu)可以承受穩(wěn)定載荷的條件，但這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，尤其在載荷隨時間變化時更是如此。著名的美國塔科馬海峽吊橋〔GallopingGertie〕在1940年11月7日，也就是在它剛建成4個月后，受到風(fēng)速為42英里/小時的平穩(wěn)載荷時發(fā)生了倒塌。6動力學(xué)

定義和目的〔接上頁〕動力學(xué)分析通常分析以下物理現(xiàn)象:振動-如由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械引起的振動沖擊-如汽車碰撞，錘擊交變作用力-如各種曲軸以及其它回轉(zhuǎn)機(jī)械等地震載荷-如地震，沖擊波等隨機(jī)振動-如火箭發(fā)射，道路運(yùn)輸?shù)壬鲜雒恳环N情況都由一個特定的動力學(xué)分析類型來處理7動力學(xué)

第二節(jié):動力學(xué)分析類型請看下面的一些例子:在工作中，汽車尾氣排氣管裝配體的固有頻率與發(fā)動機(jī)的固有頻率相同時，就可能會被震散。那么，怎樣才能防止這種結(jié)果呢?受應(yīng)力〔或離心力〕作用的渦輪葉片會表現(xiàn)出不同的動力學(xué)特性，如何解釋這種現(xiàn)象呢?答案：進(jìn)行模態(tài)分析來確定結(jié)構(gòu)的振動特性8動力學(xué)

動力學(xué)分析類型〔接上頁〕汽車防撞擋板應(yīng)能承受得住低速沖擊一個網(wǎng)球排框架應(yīng)該設(shè)計得能承受網(wǎng)球的沖擊，但會稍稍發(fā)生彎曲

解決方法：進(jìn)行瞬態(tài)動力學(xué)分析來計算結(jié)構(gòu)對隨時間變化載荷的響應(yīng)9動力學(xué)

動力學(xué)分析類型〔接上頁〕回轉(zhuǎn)機(jī)器對軸承和支撐結(jié)構(gòu)施加穩(wěn)態(tài)的、交變的作用力，這些作用力隨著旋轉(zhuǎn)速度的不同會引起不同的偏轉(zhuǎn)和應(yīng)力

解決方法：進(jìn)行諧分析來確定結(jié)構(gòu)對穩(wěn)態(tài)簡諧載荷的響應(yīng)10位于地震多發(fā)區(qū)的房屋框架和橋梁應(yīng)該設(shè)計應(yīng)當(dāng)能夠承受地震載荷要求.解決方法：進(jìn)行譜分析來確定結(jié)構(gòu)對地震載荷的影響Courtesy:USGeologicalSurvey動力學(xué)

動力學(xué)分析類型〔接上頁〕11太空船和飛機(jī)的部件必須能夠承受持續(xù)一段時間的變頻率隨機(jī)載荷。

解決方法：進(jìn)行隨機(jī)振動分析來確定結(jié)構(gòu)對隨機(jī)震動的影響Courtesy:NASA動力學(xué)

動力學(xué)分析類型〔接上頁〕12動力學(xué)

第三節(jié):根本概念和術(shù)語討論的問題:通用運(yùn)動方程求解方法建模要考慮的因素質(zhì)量矩陣阻尼13動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

運(yùn)動方程通用運(yùn)動方程如下：不同分析類型是對這個方程的不同形式進(jìn)行求解模態(tài)分析：設(shè)定F〔t〕為零，而矩陣[C]通常被忽略；諧響應(yīng)分析：假設(shè)F〔t〕和u〔t〕都為諧函數(shù)，例如Xsin〔wt〕，其中，X是振幅，w是單位為弧度/秒的頻率；瞬間動態(tài)分析：方程保持上述的形式。14動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

運(yùn)動方程(接上頁)其中:[M] =結(jié)構(gòu)質(zhì)量矩陣[C] =結(jié)構(gòu)阻尼矩陣[K] =結(jié)構(gòu)剛度矩陣{F} =隨時間變化的載荷函數(shù){u} =節(jié)點(diǎn)位移矢量{?} =節(jié)點(diǎn)速度矢量{ü} =節(jié)點(diǎn)加速度矢量15動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

求解方法如何求解通用運(yùn)動方程?兩種主要方法：模態(tài)疊加法直接積分法模態(tài)疊加法按自然頻率和模態(tài)將完全耦合的通用運(yùn)動方程轉(zhuǎn)化為一組獨(dú)立的非耦合方程可以用來處理瞬態(tài)動力學(xué)分析和諧響應(yīng)分析詳見第六章16動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

求解方法〔接上頁〕直接積分法直接求解運(yùn)動方程在諧響應(yīng)分析中，因?yàn)檩d荷和響應(yīng)都假定為諧函數(shù)，所以運(yùn)動方程是以干擾力頻率的函數(shù)而不是時間的函數(shù)的形式寫出并求解的對于瞬態(tài)動力學(xué)，運(yùn)動方程保持為時間的函數(shù)，并且可以通過顯式或隱式的方法求解17動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

求解方法〔接上頁〕顯式求解方法也稱為閉式求解法或預(yù)測求解法積分時間步Dt必須很小，但求解速度很快〔沒有收斂問題〕可用于波的傳播，沖擊載荷和高度非線性問題ANSYS-LS/DYNA就是使用這種方法，此處不作介紹顯式求解法也可成為開式求解法或修正求解法積分時間步Dt可以較大，但方程求解時間較長〔因?yàn)橛惺諗繂栴}〕除了Dt必須很小的問題以外，對大多數(shù)問題都是有效的ANSYS使用Newmark時間積分方法18動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

求解方法〔接上頁〕顯式方法當(dāng)前時間點(diǎn)的位移{u}t由包含時間點(diǎn)t-1的方程推導(dǎo)出來有條件穩(wěn)定:如果Dt超過結(jié)構(gòu)最小周期確實(shí)定百分?jǐn)?shù),計算位移和速度將無限增加隱式方法當(dāng)前時間點(diǎn)的位移{u}t由包含時間點(diǎn)t的方程推導(dǎo)出來無條件穩(wěn)定:Dt的大小僅僅受精度條件控制,無穩(wěn)定性。19動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

建模要考慮的問題幾何形狀和網(wǎng)格劃分材料性質(zhì)各種非線性幾何形狀和網(wǎng)格劃分:一般同于靜態(tài)分析要考慮的問題要包括能充分描繪模型幾何形狀所必須的詳細(xì)資料在關(guān)心應(yīng)力結(jié)果的區(qū)域應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的網(wǎng)格劃分，在僅關(guān)心位移結(jié)果的時候，粗糙的網(wǎng)格劃分可能就足夠了20動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

建模要考慮的問題〔接上頁〕材料性質(zhì):需要定義楊氏模量和密度請記住要使用一致的單位當(dāng)使用英制單位時，對于密度，要定義質(zhì)量密度而不是重力密度：質(zhì)量密度=重力密度〔lb/in3〕/g〔in/sec2〕鋼的密度=0283/386=73x10-4lb-sec2/in421動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

建模要考慮的問題〔接上頁〕非線性〔大變形，接觸，塑性等等〕：僅在完全瞬態(tài)動力學(xué)分析中允許使用。在所有其它動力學(xué)類型中〔如模態(tài)分析、諧波分析、譜分析以及簡化的模態(tài)疊加瞬態(tài)分析等〕，非線性問題均被忽略，也就是說最初的非線性狀態(tài)將在整個非線性求解過程中一直保持不變。2212BEAM3動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

質(zhì)量矩陣對于動力學(xué)分析需要質(zhì)量矩陣[M]，并且這個質(zhì)量矩陣是按每個單元的密度以單元計算出來的。有兩種類型的質(zhì)量矩陣[M]:一致質(zhì)量矩陣和集中質(zhì)量矩陣，對于2-D梁單元BEAM3，其質(zhì)量分布矩陣和集中質(zhì)量矩陣如下所示：23動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

質(zhì)量矩陣〔接上頁〕一致質(zhì)量矩陣通過單元形函數(shù)計算出來；是大多數(shù)單元的缺省選項(xiàng)；某些單元有一種稱為簡化質(zhì)量矩陣的特殊形式的質(zhì)量矩陣，其中對應(yīng)于轉(zhuǎn)動自由度的各元素均被置零。集中質(zhì)量矩陣質(zhì)量被單元各節(jié)點(diǎn)所平分，非對角線元素均為零；通過分析選項(xiàng)來激活。24動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

質(zhì)量矩陣〔接上頁〕應(yīng)當(dāng)采用哪種質(zhì)量矩陣?對大多數(shù)分析來說，一致質(zhì)量矩陣為缺省設(shè)定；假設(shè)結(jié)構(gòu)在一個方向的尺寸與另兩個方向相比很小時，可采用簡化質(zhì)量矩陣〔如果可能得到的話〕或集中質(zhì)量矩陣?yán)缂?xì)長的梁或很薄的殼；集中質(zhì)量矩陣可用于波的傳播問題。25動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

阻尼什么是阻尼?阻尼是一種能量耗散機(jī)制，它使振動隨時間減弱并最終停止阻尼的數(shù)值主要取決于材料、運(yùn)動速度和振動頻率阻尼可分類如下：粘性阻尼滯后或固體阻尼庫侖或干摩擦阻尼26動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

阻尼〔接上頁〕粘性阻尼粘性阻尼一般物體在液體中運(yùn)動時發(fā)生由于阻尼力與速度成正比，因此在動力學(xué)分析中要考慮粘性阻尼比例常數(shù)c稱作阻尼常數(shù)通常用阻尼比x〔阻尼常數(shù)c對臨界阻尼常數(shù)cc*的比值〕來量化表示臨界阻尼定義為出現(xiàn)振蕩和非振蕩行為之間的阻尼的極值,此處阻尼比=10*對一個質(zhì)量為m，頻率為w的單自由度彈簧質(zhì)量系統(tǒng),cc=2mw注意:阻尼比x=對于螺栓或鉚釘鏈接結(jié)構(gòu)為2%到15%27動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

阻尼〔接上頁〕滯后和固體阻尼是材料的固有特性在動力學(xué)分析中應(yīng)該考慮認(rèn)識還不是很透徹，因此很難定量確實(shí)定庫侖或干摩擦阻尼物體在干外表上滑動時產(chǎn)生的阻尼阻尼力與垂直于外表的力成正比比例常數(shù)m就是摩擦系數(shù)動力學(xué)分析中一般不予考慮28動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

阻尼〔接上頁〕ANSYS允許上述所有三種形式的阻尼通過規(guī)定阻尼比x,Rayleigh阻尼常數(shù)a〔后面將進(jìn)行討論〕，或定義帶有阻尼矩陣的單元，可將粘性阻尼納入考慮通過規(guī)定另一種Rayleigh阻尼常數(shù)b〔后面將進(jìn)行討論〕可將滯后或固體阻尼納入考慮通過規(guī)定帶有摩擦性能的接觸外表單元和間隙單元，可將庫侖阻尼納入考慮，〔此處不進(jìn)行討論，可參見ANSYS結(jié)構(gòu)分析指南〕29動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

阻尼〔接上頁〕Rayleigh阻尼常數(shù)a

和b用作矩陣[M]和[K]的乘子來計算[C]:

[C]=a[M]+b[K]

a/2w

+bw/2=x

此處

w

是頻率,x

是阻尼比在不能定義阻尼比

x時，需使用這兩個阻尼常數(shù)a是粘度阻尼分量，

b是滯后或固體或剛度阻尼分量30動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

阻尼〔接上頁〕a阻尼亦可稱作質(zhì)量阻尼只有當(dāng)粘度阻尼是主要因素時才規(guī)定此值，如在進(jìn)行各種水下物體、減震器或承受風(fēng)阻力物體的分析時如果忽略b阻尼，a可通過值x〔阻尼比〕和頻率w來計算：a=2xw 因?yàn)橹辉试S有一個a值,所以要選用最主要的響應(yīng)頻率來計算aa=3120531動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

阻尼〔接上頁〕b阻尼亦可稱作結(jié)構(gòu)或剛度阻尼是大多數(shù)材料的固有特性b阻尼對每一個材料進(jìn)行規(guī)定〔作為材料性質(zhì)DAMP〕，或作為一個單一的總值如果忽略a阻尼，b可以通過的x〔阻尼比〕和頻率w來計算：b=2x/w 選用最主要的響應(yīng)頻率來計算bb=000400030001000232動力學(xué)-根本概念和術(shù)語

阻尼〔接上頁〕定義a

和b

阻尼：使用方程

a/2w

+bw/2=x因?yàn)橛袃蓚€未知數(shù)，所以近似的假設(shè)alpha和beta阻尼的總和在頻率范圍w1

至w2之間是一個長阻尼比x

這將給出兩個聯(lián)立方程，從而可以計算出a

和b

x=a/2w1+bw1/2

x=a/2w2+bw2/2a+bbaw1w233動力學(xué)

第四節(jié)：實(shí)例介紹在實(shí)例中，你可運(yùn)行“GallopingGertie”〔塔可馬吊橋〕的動力學(xué)分析實(shí)例只須遵循動力學(xué)實(shí)例附刊中的說明主要目的是向初學(xué)者介紹典型動力學(xué)分析的步驟，每一步具體含義參見本指南的后面的介紹資料。34第二章模態(tài)分析35模態(tài)分析第一節(jié)：模態(tài)分析的定義和目的第二節(jié)：對模態(tài)分析有關(guān)的概念、術(shù)語以及模態(tài)提取方法的討論第三節(jié)：學(xué)會如何在ANSYS中做模態(tài)分析第四節(jié)：做幾個模態(tài)分析的練習(xí)第五節(jié)：學(xué)會如何做具有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析第六節(jié)：學(xué)會如何在模態(tài)分析中利用循環(huán)對稱性36模態(tài)分析

第一節(jié)：定義和目的什么是模態(tài)分析?模態(tài)分析是用來確定結(jié)構(gòu)的振動特性的一種技術(shù)：自然頻率振型振型參與系數(shù)〔即在特定方向上某個振型在多大程度上參與了振動〕模態(tài)分析是所有動力學(xué)分析類型的最根底的內(nèi)容。37模態(tài)分析

定義和目的〔續(xù)上頁〕模態(tài)分析的好處：使結(jié)構(gòu)設(shè)計防止共振或以特定頻率進(jìn)行振動〔例如揚(yáng)聲器〕；使工程師可以認(rèn)識到結(jié)構(gòu)對于不同類型的動力載荷是如何響應(yīng)的；有助于在其它動力分析中估算求解控制參數(shù)〔如時間步長〕。建議：由于結(jié)構(gòu)的振動特性決定結(jié)構(gòu)對于各種動力載荷的響應(yīng)情況，所以在準(zhǔn)備進(jìn)行其它動力分析之前首先要進(jìn)行模態(tài)分析。38通用運(yùn)動方程：假定為自由振動并忽略阻尼：假定為諧運(yùn)動：

這個方程的根是

i

，即特征值，i的范圍從1到自由度的數(shù)目，相應(yīng)的向量是{u}I，即特征向量。模態(tài)分析

第二節(jié)：術(shù)語和概念模態(tài)分析假定結(jié)構(gòu)是線性的(如,[M]和[K]保持為常數(shù))簡諧運(yùn)動方程u=u0cos(wt),其中w為自振圓周頻率(弧度/秒〕注意:39模態(tài)分析

術(shù)語和概念〔續(xù)上頁〕特征值的平方根是wi，它是結(jié)構(gòu)的自然圓周頻率〔弧度/秒〕，并可得出自然頻率fi=wi/2p特征向量{u}i表示振型，即假定結(jié)構(gòu)以頻率fi振動時的形狀模態(tài)提取是用來描述特征值和特征向量計算的術(shù)語40模態(tài)分析-術(shù)語和概念

模態(tài)提取方法在ANSYS中有以下幾種提取模態(tài)的方法：BlockLanczos法子空間法PowerDynamics法縮減法不對稱法阻尼法使用何種模態(tài)提取方法主要取決于模型大小〔相對于計算機(jī)的計算能力而言〕和具體的應(yīng)用場合41模態(tài)分析-術(shù)語和概念

模態(tài)提取方法-BlockLanczos法BlockLanczos法可以在大多數(shù)場合中使用：是一種功能強(qiáng)大的方法，當(dāng)提取中型到大型模型〔50.000~100.000個自由度〕的大量振型時〔40+〕，這種方法很有效；經(jīng)常應(yīng)用在具有實(shí)體單元或殼單元的模型中；在具有或沒有初始截斷點(diǎn)時同樣有效?！苍试S提取高于某個給定頻率的振型〕；可以很好地處理剛體振型；需要較高的內(nèi)存。42模態(tài)分析-術(shù)語和概念

模態(tài)提取方法-子空間法子空間法比較適合于提取類似中型到大型模型的較少的振型〔<40〕需要相對較少的內(nèi)存；實(shí)體單元和殼單元應(yīng)當(dāng)具有較好的單元形狀，要對任何關(guān)于單元形狀的警告信息予以注意；在具有剛體振型時可能會出現(xiàn)收斂問題；建議在具有約束方程時不要用此方法。43模態(tài)分析-術(shù)語和概念

模態(tài)提取方法-PowerDynamics法PowerDynamics法適用于提取很大的模型〔100.000個自由度以上〕的較少振型〔<20〕。這種方法明顯比BlockLanczos法或子空間法快，但是：需要很大的內(nèi)存；當(dāng)單元形狀不好或出現(xiàn)病態(tài)矩陣時，用這種方法可能不收斂；建議只將這種方法作為對大模型的一種備用方法。子空間技術(shù)使用Power求解器(PCG)和一直質(zhì)量矩陣；不執(zhí)行Sturm序列檢查(對于遺漏模態(tài));它可能影響多個重復(fù)頻率的模型；

一個包含剛體模態(tài)的模型,如果你使用PowerDynamics方法,必須執(zhí)行RIGID命令(或者在分析設(shè)置對話框中指定RIGID設(shè)置)。注:PowerDynamics方法44模態(tài)分析-術(shù)語和概念

模態(tài)提取方法-縮減法如果模型中的集中質(zhì)量不會引起局部振動，例如象梁和桿那樣，可以使用縮減法：它是所有方法中最快的；需要較少的內(nèi)存和硬盤空間；使用矩陣縮減法，即選擇一組主自由度來減小[K]和[M]的大??；縮減[的剛度矩陣[K]是精確的，但縮減的質(zhì)量矩陣[M]是近似的，近似程度取決于主自由度的數(shù)目和位置；在結(jié)構(gòu)抵抗彎曲能力較弱時不推薦使用此方法，如細(xì)長的梁和薄殼。注意:選擇主自由度的原那么請參閱<<ANSYS結(jié)構(gòu)分析指南>>.45模態(tài)分析-術(shù)語和概念

模態(tài)提取方法-不對稱法不對稱法適用于聲學(xué)問題〔具有結(jié)構(gòu)藕合作用〕和其它類似的具有不對稱質(zhì)量矩陣[M]和剛度矩陣[K]的問題：計算以復(fù)數(shù)表示的特征值和特征向量實(shí)數(shù)局部就是自然頻率虛數(shù)局部表示穩(wěn)定性，負(fù)值表示穩(wěn)定，正值表示不確定注意:不對稱方法采用Lanczos算法,不執(zhí)行Sturm序列檢查,所以遺漏高端頻率.46模態(tài)分析-術(shù)語和概念

模態(tài)提取方法-阻尼法在模態(tài)分析中一般忽略阻尼，但如果阻尼的效果比較明顯，就要使用阻尼法：主要用于回轉(zhuǎn)體動力學(xué)中，這時陀螺阻尼應(yīng)是主要的；在ANSYS的BEAM4和PIPE16單元中，可以通過定義實(shí)常數(shù)中的SPIN〔旋轉(zhuǎn)速度，弧度/秒〕選項(xiàng)來說明陀螺效應(yīng)；計算以復(fù)數(shù)表示的特征值和特征向量。虛數(shù)局部就是自然頻率；實(shí)數(shù)局部表示穩(wěn)定性，負(fù)值表示穩(wěn)定，正值表示不確定。注意:該方法采用Lanczos算法不執(zhí)行Sturm序列檢查,所以遺漏高端頻率不同節(jié)點(diǎn)間存在相差響應(yīng)幅值=實(shí)部與虛部的矢量和47模態(tài)分析

第三節(jié)：步驟模態(tài)分析中的四個主要步驟：建模選擇分析類型和分析選項(xiàng)施加邊界條件并求解評價結(jié)果建模：必須定義密度只能使用線性單元和線性材料，非線性性質(zhì)將被忽略參看第一章中有關(guān)建模要考慮的因素48建模的典型命令流(接上頁)/PREP7ET，...MP，EX，...MP，DENS，…!建立幾何模型…!劃分網(wǎng)格…49模態(tài)分析步驟

選擇分析類型和選項(xiàng)建模選擇分析類型和選項(xiàng)：進(jìn)入求解器并選擇模態(tài)分析模態(tài)提取選項(xiàng)*模態(tài)擴(kuò)展選項(xiàng)*其它選項(xiàng)**將于后面討論。典型命令：/SOLUANTYPE，MODAL50模態(tài)分析步驟

選擇分析類型和選項(xiàng)〔接上頁〕模態(tài)提取選項(xiàng)：方法：建議對大多數(shù)情況使用BlockLanczos法振型數(shù)目：必須指定〔縮減法除外〕頻率范圍：缺省為全部，但可以限定于某個范圍內(nèi)〔FREQBtoFREQE〕振型歸一化：將于后面討論處理約束方程：主要用于對稱循環(huán)模態(tài)中〔以后討論〕典型命令

MODOPT，...51模態(tài)分析步驟

選擇分析類型和選項(xiàng)〔接上頁〕振型歸一化：因?yàn)樽杂啥冉鉀]有任何實(shí)際意義，它只說明了振型，即各個節(jié)點(diǎn)相對于其它節(jié)點(diǎn)是如何運(yùn)動的；振型可以或者相對于質(zhì)量矩陣[M]或者相對于單位矩陣[I]進(jìn)行歸一化：。對振型進(jìn)行相對于質(zhì)量矩陣[M]的歸一化處理是缺省選項(xiàng)，這種歸一化也是譜分析或?qū)⒔又M(jìn)行的振型疊加分析所要求的如果想較容易的對整個結(jié)構(gòu)中的位移的相對值進(jìn)行比較，就選擇對振型進(jìn)行相對于單位矩陣[I]進(jìn)行歸一化52模態(tài)分析步驟

選擇分析類型和選項(xiàng)〔接上頁〕模態(tài)擴(kuò)展：對于縮減法而言，擴(kuò)展意味著從縮減振型中計算出全部振型；對于其它方法而言，擴(kuò)展意味著將振型寫入結(jié)果文件中；如果想進(jìn)行下面任何一項(xiàng)工作，必須擴(kuò)展模態(tài)：在后處理中觀察振型；計算單元應(yīng)力；進(jìn)行后繼的頻譜分析。典型命令：MXPAND，...53模態(tài)分析步驟

選擇分析類型和選項(xiàng)〔接上頁〕模態(tài)擴(kuò)展〔接上頁〕：建議：擴(kuò)展的模態(tài)數(shù)目應(yīng)當(dāng)與提取的模態(tài)數(shù)目相等，這樣做的代價最小。54模態(tài)分析步驟

選擇分析類型和選項(xiàng)〔接上頁〕其它分析選項(xiàng)：集中質(zhì)量矩陣：主要用于細(xì)長梁或薄殼，或者波傳播問題；對PowerDynamics法，自動選擇集中質(zhì)量矩陣。預(yù)應(yīng)力效應(yīng)：用于計算具有預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的模態(tài)〔以后討論〕。阻尼：阻尼僅在選用阻尼模態(tài)提取法時使用；可以使用阻尼比阻尼和阻尼；對BEAM4和PIPE16單元，允許使用陀螺阻尼。55選擇分析類型和選項(xiàng)的典型命令(接上頁)LUMPM，OFForONPSTRES，OFForONALPHAD，...BETAD，...DMPRAT，...56模態(tài)分析步驟

施加邊界條件并求解建模選擇分析類型和選項(xiàng)施加邊界條件并求解：位移約束：

下面討論外部載荷：因?yàn)檎駝颖患俣樽杂烧駝?，所以忽略外部載荷。然而，ANSYS程序形成的載荷向量可以在隨后的模態(tài)疊加分析中使用求解：以后討論57模態(tài)分析步驟

施加邊界條件并求解〔接上頁〕位移約束：施加必需的約束來模擬實(shí)際的固定情況；在沒有施加約束的方向上將計算剛體振型；不允許有非零位移約束。典型命令:DK，…或D或DSYMDL，...DA，...58模態(tài)分析步驟

施加邊界條件并求解〔接上頁〕位移約束〔接上頁〕：對稱邊界條件只產(chǎn)生對稱的振型，所以將會喪失一些振型。對稱邊界反對稱邊界完整模型59模態(tài)分析步驟

施加邊界條件并求解〔接上頁〕位移約束〔接上頁〕：對于一個平板中間有孔的模型，全部模型和四分之一模型的最小非零振動頻率如下所示。在反對稱模型中，由于沿著對稱邊界條件不為零，所以它喪失了頻率為53Hz的振型。60模態(tài)分析步驟

施加邊界條件并求解〔接上頁〕求解：通常采用一個載荷步；為了研究不同位移約束的效果，可以采用多載荷步〔例如，對稱邊界條件采用一個載荷步，反對稱邊界條件采用另一個載荷步〕。典型命令:SOLVE61模態(tài)分析步驟

觀察結(jié)果建模選擇分析類型和選項(xiàng)施加邊界條件并求解觀察結(jié)果進(jìn)入通用后處理器POST1列出各自然頻率觀察振型觀察模態(tài)應(yīng)力62模態(tài)分析步驟

觀察結(jié)果〔接上頁〕列出自然頻率：在通用后處理器菜單中選擇“ResultsSummary”；注意，每一個模態(tài)都保存在單獨(dú)的子步中。典型命令:/POST1SET，LIST63模態(tài)分析步驟

觀察結(jié)果〔接上頁〕觀察振型：首先采用“FirstSet”、“NextSet”或“ByLoadStep”然后繪制模態(tài)變形圖：shape：GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape…注意圖例中給出了振型序號〔SUB=〕和頻率〔FREQ=〕。64模態(tài)分析步驟

觀察結(jié)果〔接上頁〕觀察振型〔接上頁〕：振型可以制作動畫：UtilityMenu>PlotCtrls>Animate>ModeShape...65觀察結(jié)果的典型命令(接上頁)SET，1，1 !FirstmodeANMODE，10，.05 !動畫–10幀，幀間間隔0.05秒SET，1，2 !第二模態(tài)ANMODE，10，.05SET，1，3 !第三模態(tài)ANMODE，10，.05…66模態(tài)分析步驟

觀察結(jié)果〔接上頁〕模態(tài)應(yīng)力：如果在選擇分析選項(xiàng)時激活了單元應(yīng)力計算選項(xiàng)，那么可以得到模態(tài)應(yīng)力應(yīng)力值并沒有實(shí)際意義，但如果振型是相對于單位矩陣歸一的，那么可以在給定的振型中比較不同點(diǎn)的應(yīng)力，從而發(fā)現(xiàn)可能存在的應(yīng)力集中。典型命令:PLNSOL，S，EQV !畫vonMises應(yīng)力等值圖67模態(tài)分析步驟

觀察結(jié)果〔接上頁〕相對于單位矩陣歸一的振型68模態(tài)分析

步驟建模選擇分析類型和選項(xiàng)施加邊界條件并求解觀察結(jié)果69第四節(jié)：模態(tài)分析的實(shí)例這些實(shí)例包括兩個問題：1.平板中央開孔模型的模態(tài)分析：一步一步地描述了如何進(jìn)行模態(tài)分析；既可以由學(xué)員自己來練習(xí)這個問題，也可以由老師把這個問題作為范例來講。2.對模型飛機(jī)幾機(jī)翼進(jìn)行模態(tài)分析：這個問題留給學(xué)員做練習(xí)。細(xì)節(jié)局部請參考動力學(xué)實(shí)例分析補(bǔ)充材料。70第五節(jié)：有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析什么是有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析？為什么要做有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析?具有預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析；同樣的結(jié)構(gòu)在不同的應(yīng)力狀態(tài)下表現(xiàn)出不同的動力特性。例如，一根琴弦隨著拉力的增加，它的振動頻率也隨之增大。渦輪葉片旋轉(zhuǎn)時，由于離心力引起的預(yù)應(yīng)力的作用，它的自然頻率逐漸具有增大的趨勢。為了恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計這些結(jié)構(gòu)，必須要做具有預(yù)應(yīng)力和無預(yù)應(yīng)力的模型的模態(tài)分析。71有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析步驟三個主要步驟：建模在靜態(tài)分析中給模型施加預(yù)應(yīng)力做具有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析建模：與普通模態(tài)分析要考慮的問題一樣必須定義密度72建模的典型命令流(接上頁)/PREP7ET，...MP，EX，...MP，DENS，…!建立幾何模型…!劃分網(wǎng)格…73有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析步驟

Pre-stresstheModel建模在靜態(tài)分析中給模型施加預(yù)應(yīng)力選擇分析類型和選項(xiàng)：必須激活預(yù)應(yīng)力選項(xiàng)。載荷：施加引起預(yù)應(yīng)力的載荷。后處理：觀察結(jié)果，確認(rèn)已經(jīng)施加了適宜的載荷。74有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析步驟

典型命令(接上頁)

/SOLUANTYPE，STATIC !靜力分析PSTRES，ON !激活預(yù)應(yīng)力效應(yīng)!加載...!求解SOLVE!結(jié)果處理/POST1PLDISP，2PLNSOL，S，EQVFINISH75有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析步驟

給模型施加預(yù)應(yīng)力〔接上頁〕76有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析步驟

有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析建模在靜態(tài)分析中給模型施加預(yù)應(yīng)力做具有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析：除了在分析選項(xiàng)中必須激活預(yù)應(yīng)力效果選項(xiàng)外，其它步驟與普通模態(tài)分析的步驟一樣。77有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析步驟

典型命令(接上頁)/SOLUANTYPE，MODALMODOPT，…MXPAND，…PSTRES，ONSOLVE78有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析步驟

有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析〔接上頁〕具有預(yù)應(yīng)力的平板無預(yù)應(yīng)力的平板比較：79有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析步驟

典型命令(接上頁)/POST1SET，LISTSET，1，n !n是模態(tài)號PLDISP，2FINISH80有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析步驟建模在靜態(tài)分析中給模型施加預(yù)應(yīng)力做具有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析81有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析地實(shí)例在以下的實(shí)例中，學(xué)員給如下圖的盤片施加預(yù)應(yīng)力，然后計算它的自然頻率。如果時間允許，計算沒有預(yù)應(yīng)力的盤片的自然頻率和振型。詳細(xì)情況請參考動力學(xué)實(shí)例補(bǔ)充材料。82第六節(jié)：循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析什么是循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析?利用循環(huán)對稱的模態(tài)分析；可以只模擬結(jié)構(gòu)的一個扇形區(qū)，然后觀察整個結(jié)構(gòu)的振型。節(jié)省了建模時間－不需要模擬整個結(jié)構(gòu)。節(jié)省了計算時間和硬盤空間－只需要較少的單元和自由度。應(yīng)用：可用于任何具有循環(huán)對稱的結(jié)構(gòu)：如渦輪、葉輪。83循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析步驟七個主要步驟：根本扇區(qū)的建模確定循環(huán)對稱平面復(fù)制一個根本扇區(qū)在兩個扇區(qū)上施加邊界條件指定分析類型和選項(xiàng)用CYCSOL命令求解將求解結(jié)果擴(kuò)展到3600，對結(jié)果進(jìn)行評價84循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

根本扇區(qū)的建模根本扇區(qū)：必須在全局柱坐標(biāo)系中：X為徑向，Y沿著向，Z為軸向循環(huán)對稱面〔或邊〕：必須要有相匹配的節(jié)點(diǎn)分布，可以通過規(guī)定線的分布來保證這一點(diǎn)可以是彎曲的只要360/是整數(shù)，扇區(qū)角可以是任何值85建模的典型命令流(接上頁)/PREP7ET，...MP，EX，...MP，DENS，…!建立幾何模型…!劃分網(wǎng)格…86循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

指定循環(huán)對稱面根本扇區(qū)的建模指定循環(huán)對稱面：沿著最小的角選擇節(jié)點(diǎn)。創(chuàng)立節(jié)點(diǎn)組：UtilityMenu>Select>Comp/Assembly>CreateComponent…盡管不需要對對應(yīng)的邊建立節(jié)點(diǎn)組，但這樣做可能有用。確認(rèn)在完成確定循環(huán)對稱面這一步時選擇了所有有關(guān)項(xiàng)。ComponentsND0andND36典型命令：NSEL，… !選擇一個對稱面CM，name，NODE !Name是組名NSEL，ALL !選擇所有節(jié)點(diǎn)87循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

復(fù)制一個根本扇區(qū)根本扇區(qū)的建模指定循環(huán)對稱面復(fù)制一個根本扇區(qū)：循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析需要兩個相同的根本扇區(qū)確認(rèn)選擇了根本扇區(qū)中的全部節(jié)點(diǎn)和單元運(yùn)行宏CYCGENPreprocessor>CyclicSector…僅僅復(fù)制了有限元元素實(shí)體，并沒有復(fù)制固體模型典型命令：ALLSELCYCGEN88根本扇區(qū)的建模指定循環(huán)對稱面復(fù)制一個根本扇區(qū)在兩個扇區(qū)上施加邊界條件：主要是位移約束；僅在各節(jié)點(diǎn)上施加約束〔因?yàn)榈诙€扇區(qū)只包括節(jié)點(diǎn)和單元〕；根據(jù)位置選擇節(jié)點(diǎn)，而不是根據(jù)編號；不需要施加對稱邊界條件〔除非是進(jìn)行靜態(tài)分析以施加預(yù)應(yīng)力〕。循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

在兩個扇區(qū)上施加邊界條件典型命令:CSYS，1NSEL，，LOC，…D，ALL，…NSEL，ALL89循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

選擇分析類型和選項(xiàng)根本扇區(qū)的建模指定循環(huán)對稱面復(fù)制一個根本扇區(qū)在兩個扇區(qū)上施加邊界條件指定分析類型和選項(xiàng)：模態(tài)分析選項(xiàng)：建議使用BlockLanczos法；提取的節(jié)點(diǎn)數(shù)目〔NMODE〕是節(jié)徑數(shù)〔以后解釋〕；約束方程處理-以后討論；擴(kuò)展的模態(tài)數(shù)目應(yīng)和提取的模態(tài)數(shù)目一樣多。典型命令:/SOLUANTYPE，MODALMODOPT，LANB，5，，，，，，2 !5階模態(tài)，精確的拉格朗日方法MXPAND，590循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

指定分析類型和選項(xiàng)〔接上頁〕處理約束方程方法：大約有幾百個甚至幾千個約束方程，在循環(huán)對稱面上回自動產(chǎn)生；缺省的處理約束方程法是直接消去法，但這種方法的效果可能并不好；建議使用拉格朗日乘子法，有兩個選項(xiàng)：快速求解法是快速的，但對于高階頻率可能給不出精確的特征值；精確求解法是精確的，但是要慢一些。91循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

用CYCSOL命令求解根本扇區(qū)的建模指定循環(huán)對稱面復(fù)制一個根本扇區(qū)在兩個扇區(qū)上施加邊界條件指定分析類型和選項(xiàng)用CYCSOL命令求解CYCSOL是一個能產(chǎn)生必需的約束方程并得到模態(tài)解的宏；菜單路徑是：Solution>ModalCyclicSym…NMODEmodesareextractedforeachnodaldiameter.Explainednext.典型命令:CYCSOL，0，4，10，’ND0’ !節(jié)徑0-4，10扇區(qū)，組件ND0FINISH92循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

用CYCSOL命令求解〔接上頁〕節(jié)徑振動中位移為零的線一條節(jié)徑通常在周向引起一個振動波，即一條橫穿零位移平面的線，兩條節(jié)徑引起的兩個振動波，如此類推；每條節(jié)徑有許多振型，應(yīng)當(dāng)注意一條給定節(jié)徑的高階振型可能在周向出現(xiàn)更多的振動波。93循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

用CYCSOL命令求解〔接上頁〕一條節(jié)徑注意，下面的位移UZ等值線圖中有一條零位移的徑向線，右圖表示的是振型的側(cè)視圖。94循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

用CYCSOL命令求解〔接上頁〕兩條節(jié)徑95循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

用CYCSOL命令求解〔接上頁〕三條節(jié)徑96循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

用CYCSOL命令求解〔接上頁〕四條節(jié)徑97循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

用CYCSOL命令求解〔接上頁〕零節(jié)徑〔軸對稱模型〕98循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

用CYCSOL命令求解〔接上頁〕為什么節(jié)徑范圍很重要?由于只模擬了一個根本扇區(qū)，所以ANSYS需要知道將要提取哪些振型。是提取對某一給定節(jié)徑的所有振型還是提取所給節(jié)徑范圍內(nèi)的前幾階振型？結(jié)構(gòu)的低階振型通常是前幾節(jié)徑的前幾階振型；通常，只需對前面少數(shù)幾條節(jié)徑提取少數(shù)幾階振型。99循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

將求解結(jié)果擴(kuò)展到360o，對結(jié)果進(jìn)行評價。根本扇區(qū)的建模指定循環(huán)對稱面復(fù)制一個根本扇區(qū)在兩個扇區(qū)上施加邊界條件指定分析類型和選項(xiàng)用CYCSOL命令求解將求解結(jié)果擴(kuò)展到360o，對結(jié)果進(jìn)行評價。進(jìn)入后處理器〔POST1〕四個主要步驟：列出自然頻率說明為了擴(kuò)展至360o所需的扇區(qū)數(shù)量讀入所需振型的結(jié)果對此振型做動畫100循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

觀察結(jié)果〔接上頁〕列出頻率：GeneralPostproc>ResultsSummary每一條節(jié)徑都作為一個單獨(dú)的載荷步進(jìn)行保存節(jié)徑0，模態(tài)1-5節(jié)徑1，模態(tài)1-5節(jié)徑2，模態(tài)1-5節(jié)徑3，模態(tài)1-5節(jié)徑4，模態(tài)1-5典型命令：/POST1SET，LIST101循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

觀察結(jié)果〔接上頁〕說明為了擴(kuò)展至360o所需的扇區(qū)數(shù)量：輸入命令EXPAND，n

，其中n是扇區(qū)數(shù)量；在讀入結(jié)果時，實(shí)際擴(kuò)展即已完成。使用SET命令或菜單中的“ByLoadStep…”，可以讀入所需振型。節(jié)徑。LSTEP=1意味著零節(jié)徑振型數(shù)目典型命令:EXPAND，10!如果建立了一個36度扇區(qū)模型SET，1，2 !節(jié)徑為0，模態(tài)2102制作振型動畫：PlotCtrls>Animate>ModeShape...循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

觀察結(jié)果〔接上頁〕典型命令：ANMODE，10，0.05103循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

觀察結(jié)果〔接上頁〕104循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

觀察結(jié)果〔接上頁〕105循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

觀察結(jié)果〔接上頁〕106循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

觀察結(jié)果〔接上頁〕107循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

觀察結(jié)果〔接上頁〕比較循環(huán)對稱解和完整模型解：兩種求解法中頻率吻合的很好；注意，頻率較低的振型是每條節(jié)徑的前幾階振型；左表采用36o對稱循環(huán)的模型，具有560個單元，1960個自由度。右表采用的完整模型，具有2800個單元，18560個自由度；在一臺PC機(jī)上，對這兩種模型的計算時間分別為37秒和75.3秒；結(jié)果文件大小分別為1.3Mb和4.2Mb。36

對稱模型完整模型108循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)模態(tài)分析的實(shí)例在這個實(shí)例中，只需要模擬它的一個齒；詳細(xì)情況請參考動力學(xué)分析實(shí)例補(bǔ)充材料。109第三章諧響應(yīng)分析110第三章：諧響應(yīng)分析第一節(jié)：諧響應(yīng)分析的定義和目的第二節(jié)：關(guān)于諧響應(yīng)分析的根本術(shù)語和概念第三節(jié)：諧響應(yīng)分析在ANSYS中的應(yīng)用第四節(jié)：諧響應(yīng)分析的實(shí)例練習(xí)111諧響應(yīng)分析

第一節(jié)：定義和目的什么是諧響應(yīng)分析？確定一個結(jié)構(gòu)在頻率的正弦〔簡諧〕載荷作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的技術(shù)。輸入：大小和頻率的諧波載荷〔力、壓力和強(qiáng)迫位移〕；同一頻率的多種載荷，可以是同相或不同相的。輸出：每一個自由度上的諧位移，通常和施加的載荷不同相；其它多種導(dǎo)出量，例如應(yīng)力和應(yīng)變等。112諧響應(yīng)分析

第一節(jié)：定義和目的〔接上頁〕諧響應(yīng)分析用于設(shè)計：旋轉(zhuǎn)設(shè)備〔如壓縮機(jī)、發(fā)動機(jī)、泵、渦輪機(jī)械等〕的支座、固定裝置和部件；受渦流〔流體的漩渦運(yùn)動〕影響的結(jié)構(gòu)，例如渦輪葉片、飛機(jī)機(jī)翼、橋和塔等。113諧響應(yīng)分析

第一節(jié)：定義和目的〔接上頁〕為什么要作諧響應(yīng)分析？確保一個給定的結(jié)構(gòu)能經(jīng)受住不同頻率的各種正弦載荷〔例如：以不同速度運(yùn)行的發(fā)動機(jī)〕；探測共振響應(yīng)，并在必要時防止其發(fā)生〔例如：借助于阻尼器來防止共振〕。114諧響應(yīng)分析

第二節(jié)：術(shù)語和概念包含的主題：運(yùn)動方程諧波載荷的本性復(fù)位移求解方法115通用運(yùn)動方程：[F]矩陣和{u}矩陣是簡諧的，頻率為

w:諧響應(yīng)分析的運(yùn)動方程：諧響應(yīng)分析-術(shù)語和概念

運(yùn)動方程116諧響應(yīng)分析-術(shù)語和概念

運(yùn)動方程(接上頁)Fmax= 載荷幅值I= -1= 載荷函數(shù)的相位角F1= 實(shí)部,FmaxcosyF2= 虛部,Fmaxsinyumax= 位移幅值f = 載荷函數(shù)的相位角u1 = 實(shí)部,umaxcosfu2 = 虛部,umaxsinf117諧響應(yīng)分析-術(shù)語和概念

諧波載荷的本性在頻率下正弦變化；相角y允許不同相的多個載荷同時作用，y缺省值為零；施加的全部載荷都假設(shè)是簡諧的，包括溫度和重力。實(shí)部虛部

118諧響應(yīng)分析-術(shù)語和概念

復(fù)位移在以下情況下計算出的位移將是復(fù)數(shù)具有阻尼施加載荷是復(fù)數(shù)載荷〔例如：虛部為非零的載荷〕復(fù)位移滯后一個相位角〔相對于某一個基準(zhǔn)而言〕可以用實(shí)部和虛部或振幅和相角的形式來查看119諧響應(yīng)分析-術(shù)語和概念

求解方法求解簡諧運(yùn)動方程的三種方法：完整法為缺省方法，是最容易的方法；使用完整的結(jié)構(gòu)矩陣，且允許非對稱矩陣〔例如：聲學(xué)矩陣〕?？s減法*使用縮減矩陣，比完整法更快；需要選擇主自由度，據(jù)主自由度得到近似的[M]矩陣和[C]矩陣。模態(tài)疊加法**從前面的模態(tài)分析中得到各模態(tài)；再求乘以系數(shù)的各模態(tài)之和；所有求解方法中最快的。*未包括在本手冊中；請參看ANSYS結(jié)構(gòu)分析指南。**將在第六章中討論。120諧響應(yīng)分析-術(shù)語和概念

求解方法〔接上頁〕121諧響應(yīng)分析

第三節(jié)：步驟四個主要步驟：建模選擇分析類型和選項(xiàng)施加諧波載荷并求解觀看結(jié)果122諧響應(yīng)分析-步驟

建模模型只能用于線性單元和材料，忽略各種非線性；記住要輸入密度；注意：如果ALPX〔熱膨脹系數(shù)〕和T均不為零，就有可能不經(jīng)意地包含了簡諧熱載荷。為了防止這種事情發(fā)生，請將ALPX設(shè)置為零.如果參考溫度[TREF]與均勻節(jié)點(diǎn)溫度[TUNIF]不一致,那么T為非零值；請參閱第一章中的建模需要考慮的問題。123諧響應(yīng)分析-步驟

建模命令(接上頁)/PREP7ET,...MP,EX,...MP,DENS,…!建立幾何模型…!劃分網(wǎng)格...124諧響應(yīng)分析-步驟

選擇分析類型和選項(xiàng)建模選擇分析類型和選項(xiàng)輸入求解器，選擇諧響應(yīng)分析；主要分析選項(xiàng)是求解方法-在后面討論；規(guī)定阻尼-在后面討論。典型命令:/SOLUANTYPE,HARMIC,NEW125諧響應(yīng)分析-步驟

選擇分析類型和選項(xiàng)〔接上頁〕分析選項(xiàng)求解方法-完整法、縮減法和模態(tài)疊加法。缺省為完整法；自由度輸出格式-主要用于批處理方式中；集中質(zhì)量矩陣。推薦用于如果結(jié)構(gòu)的一個方向的尺寸遠(yuǎn)小于另兩個方向的尺寸的情況中。例如：細(xì)長梁與薄殼。典型命令:HROPT,...HROUT,…LUMPM,...126諧響應(yīng)分析-步驟

選擇分析類型和選項(xiàng)〔接上頁〕阻尼從-阻尼、-阻尼和阻尼率中選取阻尼率最常用典型命令:ALPHAD,…BETAD,…DMPRAT,...127諧響應(yīng)分析-步驟

施加諧波載荷并求解建模選擇分析類型和選項(xiàng)施加諧波載荷并求解所有施加的載荷以規(guī)定的頻率〔或頻率范圍〕簡諧地變化“載荷”包括：位移約束-零或非零的作用力壓強(qiáng)注意：如果要施加重力和熱載荷，它們也被當(dāng)作簡諧變化的載荷來考慮！典型命令:DK,…!或D或DSYMDA,...DL,…128諧響應(yīng)分析-步驟

施加諧波載荷并求解〔接上頁〕規(guī)定諧波載荷時要包括：振幅和相角頻率階梯載荷對線性變化載荷的說明振幅和相角載荷值〔大小〕代表振幅Fmax相角f是在兩個或兩個以上諧波載荷間的相位差，單一載荷不需要相角f實(shí)部虛部fF1maxF2max129諧響應(yīng)分析-步驟

施加諧波載荷并求解〔接上頁〕振幅和相角〔接上頁〕ANSYS不能直接輸入振幅和相角，而是規(guī)定實(shí)部和虛局部量；例如，施加兩個簡諧力F1和F2，其相角相差f:F1real=F1max(F1的振幅)F1imag=0F2real=F2maxcosfF2imag=F2maxsinf可以使用APDL語言計算，但要確保角度單位為度〔缺省為弧度〕。實(shí)部虛部fF1maxF2max130諧響應(yīng)分析-步驟

施加諧波載荷并求解命令〔接上頁〕*AFUN,DEGFK,…F,…SFA,…SFL,…SFE,…SF,…131諧響應(yīng)分析-步驟

施加諧波載荷并求解〔接上頁〕132諧響應(yīng)分析-步驟

施加諧波載荷并求解〔接上頁〕諧波載荷的頻率：通過頻率范圍和在頻率范圍內(nèi)的子步數(shù)量來規(guī)定每秒的循環(huán)次數(shù)〔赫茲〕；例如，在0-50頻率范圍內(nèi)有10個子步時將給出在5，10，15...45和50Hz等頻率上的解；而同一頻率范圍只有一個子步時，那么只給出50Hz頻率上的解。典型命令:HARFRQ,…NSUBST,…KBC,1133諧響應(yīng)分析-步驟

施加諧波載荷并求解〔接上頁〕階梯載荷對線性變化載荷：采用假設(shè)干子步，可以逐漸地施加載荷〔線性變化載荷〕，或者在第一個子步立刻施加載荷〔階梯載荷〕；諧波載荷通常是階梯加載，因?yàn)檩d荷值代表的是最大振幅。134諧響應(yīng)分析-步驟

施加諧波載荷并求解〔接上頁〕在施加諧波載荷后，下一步就是開始求解通常采用一個載荷步，但是可以采用假設(shè)干子步，且每個子步具有不同的頻率范圍典型命令:HARFRQ,…NSUBST,…KBC,1135諧響應(yīng)分析-步驟

觀看結(jié)果健摸選擇分析類型和選項(xiàng)施加諧波載荷并求解觀看結(jié)果分三步繪制結(jié)構(gòu)上的特殊點(diǎn)處的位移-頻率曲線確定各臨界頻率和相應(yīng)的相角觀看整個結(jié)構(gòu)在各臨界頻率和相角時的位移和應(yīng)力采用POST26，時程后處理器采用POST1，通用后處理器136諧響應(yīng)分析-步驟

觀看結(jié)果-POST26位移-頻率關(guān)系曲線首先定義POST26變量節(jié)點(diǎn)和單元數(shù)據(jù)表用大于等于二的數(shù)據(jù)識別變量1包含各頻率，并是預(yù)先定義了的137諧響應(yīng)分析-步驟

觀看結(jié)果-POST26〔接上頁〕定義變量〔接上頁〕挑選可能發(fā)生最大變形的節(jié)點(diǎn)，然后選擇自由度的方向；定義變量的列表被更新。138諧響應(yīng)分析-步驟

觀看結(jié)果-POST26〔接上頁〕定義變量畫變量關(guān)系曲線典型命令:/POST26NSOL,…PLVAR,...139諧響應(yīng)分析-步驟

觀看結(jié)果-POST26〔接上頁〕確定各臨界頻率和相角用圖形顯示最高振幅發(fā)生時的頻率；由于位移與施加的載荷不同步〔如果存在阻尼的話〕，需要確定出現(xiàn)最大振幅時的相角；要進(jìn)行上述工作，首先要選擇振幅+相位選項(xiàng)。140諧響應(yīng)分析-步驟

觀看結(jié)果-POST26〔接上頁〕然后用表列出變量。注意：最大振幅=3.7出現(xiàn)在48Hz,85.7o時下一步就是觀看整個模型在該頻率和相角下的位移和應(yīng)力〔使用POST1)典型命令:PRCPLX,1PRVAR,…FINISH141諧響應(yīng)分析-步驟

觀看結(jié)果-POST1觀看整個結(jié)構(gòu)的結(jié)果進(jìn)入POST1，且列出結(jié)果綜述表，確定臨界頻率的載荷步和子步序號；典型命令:/POST1SET,LIST142諧響應(yīng)分析-步驟

觀看結(jié)果-POST1〔接上頁〕使用HRCPLX

命令讀入在期望頻率和相角時的結(jié)果：HRCPLX,LOADSTEP,SUBSTEP,PHASE,...例如：HRCPLX,2,4,85.7繪制變形圖，應(yīng)力等值線圖和其它期望的結(jié)果。典型命令:HRCPLX,…PLDISP,2PLNSOL,…FINISH143諧響應(yīng)分析步驟建立模型選擇分析類型和選項(xiàng)施加諧波載荷和求解觀看結(jié)果144第四節(jié)：實(shí)例-諧響應(yīng)分析在這個實(shí)例分析中，結(jié)果考察由安裝在兩端固支梁上的旋轉(zhuǎn)機(jī)械產(chǎn)生的簡諧力在該梁上引起的諧響應(yīng)；詳細(xì)內(nèi)容請參閱動力學(xué)實(shí)例分析補(bǔ)充資料。145第四章瞬態(tài)動力分析146第四章：瞬態(tài)動力分析第一節(jié)：瞬態(tài)動力分析的定義和目的第二節(jié)：瞬態(tài)分析狀態(tài)的根本術(shù)語和概念第三節(jié)：在ANSYS中如何進(jìn)行瞬態(tài)分析第四節(jié)：瞬態(tài)分析實(shí)例147瞬態(tài)分析

第一節(jié)：定義和目的什么是瞬態(tài)動力分析?它是確定隨時間變化載荷〔例如爆炸〕作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的技術(shù)；輸入數(shù)據(jù)：作為時間函數(shù)的載荷輸出數(shù)據(jù)：隨時間變化的位移和其它的導(dǎo)出量，如：應(yīng)力和應(yīng)變。148瞬態(tài)分析

定義和目的〔接上頁〕瞬態(tài)動力分析可以應(yīng)用在以下設(shè)計中：承受各種沖擊載荷的結(jié)構(gòu)，如：汽車中的門和緩沖器、建筑框架以及懸掛系統(tǒng)等；承受各種隨時間變化載荷的結(jié)構(gòu)，如：橋梁、地面移動裝置以及其它機(jī)器部件；承受撞擊和顛簸的家庭和辦公設(shè)備，如：移動、筆記本電腦和真空吸塵器等。149瞬態(tài)分析

第二節(jié)：術(shù)語和概念包括的主題如下：運(yùn)動方程求解方法積分時間步長150瞬態(tài)分析–術(shù)語和概念

運(yùn)動方程用于瞬態(tài)動力分析的運(yùn)動方程和通用運(yùn)動方程相同；這是瞬態(tài)分析的最一般形式，載荷可為時間的任意函數(shù)；按照求解方法，ANSYS允許在瞬態(tài)動力分析中包括各種類型的非線性-大變形、接觸、塑性等等。151瞬態(tài)分析-術(shù)語和概念

求解方法求解運(yùn)動方程直接積分法模態(tài)疊加法隱式積分顯式積分完整矩陣法縮減矩陣法完整矩陣法縮減矩陣法152瞬態(tài)分析–術(shù)語和概念

求解方法〔接上頁〕運(yùn)動方程的兩種求解法：模態(tài)疊加法〔在第六章中討論〕直接積分法：運(yùn)動方程可以直接對時間按步積分。在每個時間點(diǎn)，需求解一組聯(lián)立的靜態(tài)平衡方程〔F=ma〕；ANSYS采用Newmark法這種隱式時間積分法；ANSYS/LS-DYNA那么采用顯式時間積分法；有關(guān)顯式法和隱式法的討論請參見第一章。153瞬態(tài)分析-術(shù)語和概念

求解方法〔接上頁〕求解時即可用縮減結(jié)構(gòu)矩陣，也可用完整結(jié)構(gòu)矩陣；縮減矩陣：用于快速求解；根據(jù)主自由度寫出[K]，[C]，[M]等矩陣，主自由度是完全自由度的子集；縮減的[K]是精確的，但縮減的[C]和[M]是近似的。此外，還有其它的一些缺陷，但不在此討論。完整矩陣：不進(jìn)行縮減。

采用完整的[K]，[C]，和[M]矩陣；在本手冊中的全部討論都是基于此種方法。154瞬態(tài)分析-術(shù)語和概念

積分時間步長積分時間步長〔亦稱為ITS或Dt〕是時間積分法中的一個重要概念I(lǐng)TS=從一個時間點(diǎn)到另一個時間點(diǎn)的時間增量Dt；積分時間步長決定求解的精確度，因而其數(shù)值應(yīng)仔細(xì)選取。ITS應(yīng)足夠小以獲取以下數(shù)據(jù)：響應(yīng)頻率載荷突變接觸頻率〔如果存在的話〕波傳播效應(yīng)〔假設(shè)存在〕155瞬態(tài)分析-術(shù)語和概念

積分時間步長〔接上頁〕響應(yīng)頻率不同類型載荷會在結(jié)構(gòu)中激發(fā)不同的頻率〔響應(yīng)頻率〕；ITS應(yīng)足夠小以獲取所關(guān)心的最高響應(yīng)頻率〔最低響應(yīng)周期〕；每個循環(huán)中有20個時間點(diǎn)應(yīng)是足夠的，即： Dt=1/20f 式中，f是所關(guān)心的最高響應(yīng)頻率。響應(yīng)周期156瞬態(tài)分析-術(shù)語和概念

積分時間步長〔接上頁〕載荷突變ITS應(yīng)足夠小以獲取載荷突變LoadtLoadt157瞬態(tài)分析-術(shù)語和概念

積分時間步長〔接上頁〕接觸頻率當(dāng)兩個物體發(fā)生接觸，間隙或接觸外表通常用剛度〔間隙剛度〕來描述；ITS應(yīng)足夠小以獲取間隙“彈簧”頻率；建議每個循環(huán)三十個點(diǎn)，這才足以獲取在兩物體間的動量傳遞，比此更小的ITS會造成能量損失，并且沖擊可能不是完全彈性的。158瞬態(tài)分析-術(shù)語和概念

積分時間步長〔接上頁〕波傳播由沖擊引起。在細(xì)長結(jié)構(gòu)中更為顯著〔如下落時以一端著地的細(xì)棒〕需要很小的ITS，并且在沿波傳播的方向需要精細(xì)的網(wǎng)格劃分顯式積分法〔在ANSYS-LS/DYNA采用〕可能對此更為適用159瞬態(tài)分析

第三節(jié)：步驟在此節(jié)中只討論完整矩陣五個主要步驟：建模選擇分析類型和選項(xiàng)規(guī)定邊界條件和初始條件施加時間歷程載荷并求解查看結(jié)果160瞬態(tài)分析步驟

建模模型允許所有各種非線性記住要輸入密度！其余參見第一章建模所要考慮的問題161瞬態(tài)分析步驟建模命令(接上頁)/PREP7ET,...MP,EX,...MP,DENS,…!建立幾何模型…!劃分網(wǎng)格...162瞬態(tài)分析步驟

選擇分析類型和選項(xiàng)建模選擇分析類型和選項(xiàng)：進(jìn)入求解器并選擇瞬態(tài)分析求解方法和其它選項(xiàng)-將在下面討論阻尼–將在下面討論典型命令:/SOLUANTYPE，TRANS，NEW163瞬態(tài)分析步驟

選擇分析類型和選項(xiàng)〔接上頁〕求解方法完整矩陣方法為缺省方法。允許以下非線性選項(xiàng)：大變形應(yīng)力硬化Newton-Raphson解法集中質(zhì)量矩陣主要用于細(xì)長梁和薄壁殼或波的傳播公式求解器由程序自行選擇164瞬態(tài)分析步驟

選擇分析類型和選項(xiàng)命令〔接上頁〕TRNOPT，F(xiàn)ULLNLGEOM，…SSTIF，…NROPT，…LUMPM，…EQSLV，...165瞬態(tài)分析步驟

選擇分析類型和選項(xiàng)〔接上頁〕阻尼α和b阻尼均可用；在大多數(shù)情況下，忽略α阻尼〔粘性阻尼〕，僅規(guī)定b阻尼〔由滯后造成的阻尼〕： b=2/w 式中x為阻尼比，w為主要響應(yīng)頻率〔rad/sec〕。典型命令:ALPHAD，…BETAD，…166瞬態(tài)分析步驟

規(guī)定邊界條件和初始條件建模選擇分析類型和選項(xiàng)規(guī)定邊界條件和初始條件在這種情況下邊界條件為載荷或在整個瞬態(tài)過程中一直為常數(shù)的條件，例如：固定點(diǎn)〔約束〕對稱條件重力初始條件將在下面討論167瞬態(tài)分析步驟

規(guī)定邊界條件和初始條件命令(接上頁)DK，… !或D或DSYMDL，…DA，…ACEL，…OMEGA，...168瞬態(tài)分析步驟

規(guī)定邊界條件和初始條件〔接上頁〕初始條件時間t=0時的條件：u0，v0，a0它們的缺省值為，u0=v0=a0=0可能要求非零初始條件的實(shí)例：飛機(jī)著陸(v0

0)高爾夫球棒擊球(v0

0)物體跌落試驗(yàn)(a0

0)169瞬態(tài)分析步驟

規(guī)定邊界條件和初始條件〔接上頁〕施加初始條件的兩種方法：以靜載荷步開始當(dāng)只需在模型的一局部上施加初始條件時，例如，用強(qiáng)加的位移將懸臂梁的自由端從平衡位置“撥”開時，這種方法是有用的；用于需要施加非零初始加速度時。使用IC命令Solution>Apply>InitialCondit’n>Define+當(dāng)需在整個物體上施加非零初始位移或速度時IC命令法是有用的。170瞬態(tài)分析步驟

規(guī)定邊界條件和初始條件〔接上頁〕實(shí)例-物體從靜止?fàn)顟B(tài)下落這種情況a0=g〔重力加速度〕v0=0采用靜載荷步法載荷步1：關(guān)閉瞬態(tài)效應(yīng)。用TIMINT，OFF命令或Solution>Time/Frequenc>TimeIntegration...采用小的時間間隔，例，0.001；采用2個子步，分步加載〔如果采用線性載荷或一個子步，v0就將是非零的〕；保持物體靜止，例如，固定物體的全部自由度；施加等于g的加速度；求解。171瞬態(tài)分析步驟

規(guī)定邊界條件和初始條件命令〔接上頁〕!載荷步1TIMINT，OFF !關(guān)閉瞬態(tài)效應(yīng)TIME，0.001 !小的時間間隔NSEL，… !選擇所有小物體的所有節(jié)點(diǎn)D，ALL，ALL，0 !并在所有方向上定義固定約束NSEL，ALLACEL，… !加速度值NSUBST，2 !兩個子步KBC，1 !階梯載荷SOLVE172瞬態(tài)分析步驟

規(guī)定邊界條件和初始條件〔接上頁〕載荷步2：翻開瞬態(tài)效應(yīng)；釋放物體，例如，刪除物體上的DOF自由度約束；規(guī)定終止時間，連續(xù)進(jìn)行瞬態(tài)分析。Acelt0.00050.001Loadstep1173瞬態(tài)分析步驟

規(guī)定邊界條件和初始條件命令〔接上頁〕!載荷步2TIMINT，ON !翻開瞬態(tài)效應(yīng)開關(guān)TIME，… !指定載荷步實(shí)際的終點(diǎn)時刻N(yùn)SEL，… !選擇所有小物體的所有節(jié)點(diǎn)DDELE，ALL，ALL!并刪除所有約束NSEL，ALLSOLVE...174瞬態(tài)分析步驟

規(guī)定邊界條件和初始條件〔接上頁〕實(shí)例–將懸臂梁的自由端從平衡位置“撥”開“這種情況時，在梁的自由端u00，v0=0；用靜載荷步法；載荷步1：關(guān)閉瞬態(tài)效應(yīng)。用TIMINT，OFF命令或Solution>Time/Frequenc>TimeIntegration...采用小的時間間隔，例如，0.001；2個子步，分步加載〔如果采用線性載荷或用一個子步，v0就將是非零的〕；在梁的自由端施加所要求的非零位移；求解。175瞬態(tài)分析步驟

規(guī)定邊界條件和初始條件命令〔接上頁〕!載荷步1TIMINT，OFF !關(guān)閉瞬態(tài)效應(yīng)TIME，0.001 !小的時間間隔D，… !在指定節(jié)點(diǎn)定義強(qiáng)制位移NSUBST，2 !兩個子步KBC，1 !階梯載荷步SOLVE176瞬態(tài)分析步驟

規(guī)定邊界條件和初始條件〔接上頁〕載荷步2：翻開瞬態(tài)效應(yīng)；刪除強(qiáng)加位移；指定終止時間，連續(xù)進(jìn)行瞬態(tài)分析。177瞬態(tài)分析步驟

規(guī)定邊界條件和初始條件命令〔接上頁〕!載荷步2TIMINT，ON!翻開瞬態(tài)效應(yīng)開關(guān)TIME，… !指定載荷步實(shí)際的終點(diǎn)時刻DDELE，…!刪除所有強(qiáng)制位移...SOLVE...178瞬態(tài)分析步驟

規(guī)定邊界條件和初始條件〔接上頁〕實(shí)例-高爾夫球棒端頭的初速度假定只對高爾夫球棒端頭建模，并且整個端頭運(yùn)動，這時有初始條件v00。同時又假定u0=a0=0；在這種情況下使用IC命令法是方便的選擇球棒上的全部節(jié)點(diǎn)；用IC命令施加初始速度或；選擇Solution>Apply>InitialCondit’n>Define+選用全部節(jié)點(diǎn)選擇方向并輸入速度值激活全部節(jié)點(diǎn)；規(guī)定終止時間，施加其它載荷條件〔如果存在的話〕，然后求解。179瞬態(tài)分析步驟

規(guī)定邊界條件和初始條件命令〔接上頁〕NSEL，…IC，…NSEL，ALLTIME，……SOLVE180瞬態(tài)分析步驟

規(guī)定邊界條件和初始條件〔接上頁〕實(shí)例–承受沖擊載荷的固定平板此種情況下u0=v0=a0=0；這些初始條件都是ANSYS中的缺省初始條件值，所以這里不必再規(guī)定它們！只施加邊界條件和沖擊載荷，然后求解。181瞬態(tài)分析步驟

施加時間-歷程載荷并求解建模選擇分析類型和選項(xiàng)規(guī)定邊界條件和初始條件施加時間-歷程載荷和求解時間-歷程載荷是隨時間變化的載荷這類載荷有兩種施加方法：列表輸入法多載荷步施加法LoadtLoadtLoadt1820.5Forcet瞬態(tài)分析步驟

施加時間-歷程載荷并求解〔接上頁〕列表輸入法允許定義載荷隨時間變化的表〔用數(shù)組參數(shù)〕并采用此表作為載荷；尤其是在同時有幾種不同的載荷，而每種載荷又都有它自己的時間歷程時很方便；例如，要施加以下圖所示的力隨時間變化曲線：1. 選擇Solution>Apply>Force/Moment>OnNodes，然后拾取所需節(jié)點(diǎn)22.5101.01.5183瞬態(tài)分析步驟

施加時間-歷程載荷并求解命令〔接上頁〕!首先定義載荷-時間數(shù)組*DIM，F(xiàn)ORCE，TABLE，5，1，，TIME !類型表數(shù)組FORCE(1，0)=0，0.5，1，1.01，1.5 !時間值FORCE(0，1)=0，22.5，10，0，0 !載荷值!然后將力數(shù)組定義到指定的節(jié)點(diǎn)上NSEL，… !選擇指定的節(jié)點(diǎn)F，ALL，F(xiàn)Z，%FORCE% !在所有選擇節(jié)點(diǎn)上定義表載荷NSEL，ALL...184瞬態(tài)分析步驟

施加時間-歷程載荷并求解〔接上頁〕2. 選擇力方向和“新表Newtable”，然后確定〔OK〕；3. 輸入表名和行數(shù)〔時間點(diǎn)的數(shù)量〕，然后確定〔OK〕；4. 填入時間和載荷值，然后File>Apply/Quit；185瞬態(tài)分析步驟

施加時間-歷程載荷并求解〔接上頁〕5. 規(guī)定終止時間和積分時間步長Solution>Time/Frequenc>Time-TimeStep…不必指定載荷的分步或線性條件，這已包含在載荷曲線中6. 激活自動時間步，規(guī)定輸出控制，然后求解〔稍后討論〕。典型命令:TIME，… !終點(diǎn)時間DELTIM，0.002，0.001，0.1 !起始,最小和最大ITSAUTOTS，ONOUTRES，…SOLVE186瞬態(tài)分析步驟

施加時間-歷程載荷并求解〔接上頁〕多載荷步法允許在單個的載荷步中施加載荷—時間曲線中的一段載荷；不必用數(shù)組參數(shù)，只需施加每段載荷并且或者求解該載荷步或者將其寫入一個載荷步文件中(LSWRITE)。187瞬態(tài)分析步驟

施加時間-歷程載荷并求解〔接上頁〕實(shí)例，施加前面所述的力隨時間變化曲線：1. 對施加方法作出方案，這種情況需用三個載荷步：一個為遞增線性載荷，一個為遞減線性載荷，另一個為階梯式的除去載荷；Forcet22.5100.51.01.52. 定義載荷步1：在要求的節(jié)點(diǎn)上施加22.5單位的力；規(guī)定施加此力的終止時間(0.5)，指出時間步長和線性載荷；激活自動時間步功能*，規(guī)定輸出控制*，或者進(jìn)行求解，或?qū)⒋溯d荷步寫入載荷步文件中。*將在后面討論188瞬態(tài)分析步驟

施加時間-歷程載荷并求解命令〔接上頁〕!Loadstep1F，… !在指定的節(jié)點(diǎn)上定義力22.5TIME，0.5 !終點(diǎn)時間DELTIM，…!積分時間步長KBC，0 !斜坡載荷AUTOTS，ONOUTRES，…SOLVE !或LSWRITE189瞬態(tài)分析步驟

施加時間-歷程載荷并求解〔接上頁〕3. 定義載荷步2：改變力值為10.0；規(guī)定終止時間(1.0)。不必重新指定積分時間步長或線性載荷條件；求解或?qū)⒋溯d荷步寫入載荷步文件中。4. 定義載荷步3：刪除力或?qū)⑵渲翟O(shè)置為零；規(guī)定終止時間(1.5)并分步加載；求解或?qū)⒋溯d荷步寫入載荷步文件中。190瞬態(tài)分析步驟

施加時間-歷程載荷并求解命令〔接上頁〕!載荷步2F，… !在指定的節(jié)點(diǎn)上定義力10.0TIME，1.0 !終點(diǎn)時間SOLVE !或LSWRITE!載荷步3FDELE，… !刪除力TIME，1.5 !終點(diǎn)時間KBC，1 !階梯載荷SOLVE !或LSWRITE191瞬態(tài)分析步驟

施加時間-歷程載荷并求解〔接上頁〕積分時間步長(ITS)，自動時間步長和輸入控制為時間-歷程加載的重要組成局部；上面已經(jīng)討論了如何計算ITS，為了規(guī)定ITS，采用DELTIM命令或在主菜單中選擇Solution>Time/Frequenc>Time-TimeStep…192瞬態(tài)分析步驟

施加時間-歷程載荷并求解〔接上頁〕自動時間步長采用一種算法自動計算瞬態(tài)分析過程中適宜的ITS大小建議激活自動時間步長功能，并規(guī)定ITS的最小和最大值如果存在非線性，采用“程序選擇”選項(xiàng)注意:在ANSYS5.5中，總體求解器控制開關(guān)[SOLCONTROL]的缺省狀態(tài)為開，建議保存這一狀態(tài)，更為重要的是，不要在載荷步之間翻開或關(guān)閉此開關(guān)193瞬態(tài)分析步驟

施加時間-歷程載荷并求解〔接上頁〕輸出控制用于確定寫入結(jié)果文件的內(nèi)容用OUTRES命令或選擇在主菜單中Solution>OutputCtrls>DB/ResultsFile...典型的選擇是對每個子步將全部工程寫入結(jié)果文件中。這樣做的結(jié)果是：可以畫出結(jié)果隨時間變化的平滑曲線可能造成結(jié)果文件過大典型命令:OUTRES，ALL，ALL194瞬態(tài)分析步驟

施加時間-歷程載荷并求解〔接上頁〕求解采用SOLVE命令〔或者，如果已寫成了結(jié)果文件，那么采用LSSOLVE〕在每個時間子步，ANSYS按照載荷-時間曲線計算載荷值典型命令:SOLVE !或LSSOLVEFINISH195瞬態(tài)分析結(jié)果

觀察結(jié)果建模選擇分析類型和選項(xiàng)指定邊界和初始條件施加時間-歷程載荷并求解觀察結(jié)果由三步構(gòu)成：繪制結(jié)構(gòu)中某些特殊點(diǎn)的結(jié)果-時間曲線確定臨界時間點(diǎn)觀察在這些臨界時間點(diǎn)處整個結(jié)構(gòu)上的結(jié)果采用POST26，時間-歷程后處理器采用POST1，通用后處理器196瞬態(tài)分析結(jié)果

觀察結(jié)果-POST26繪制結(jié)果-時間曲線：首先定義POST26的變量節(jié)點(diǎn)或單元數(shù)據(jù)列表用一個

2的編號來識別變量1含有各時間點(diǎn)，并且是預(yù)見定義了的197瞬態(tài)分析結(jié)果

觀察結(jié)果-POST26〔接上頁〕定義變量〔接上頁〕拾取那些變形最大的節(jié)點(diǎn)，然后選擇自由度的方向更新變量定義表198瞬態(tài)分析結(jié)果

觀察結(jié)果-POST26〔接上頁〕變量一旦已定義，就可以對它們繪圖或列表典型命令:/POST26NSOL，…PLVAR，...199瞬態(tài)分析結(jié)果

觀察結(jié)果-POST26〔接上頁〕確定臨界點(diǎn)采用各種極值列表〔ListExtremes〕菜單記下發(fā)生最小和最大值時的時間點(diǎn)典型命令:EXTREM，…FINISH200瞬態(tài)分析結(jié)果

觀察結(jié)果-POST1觀察在各臨界時間點(diǎn)處整個結(jié)構(gòu)上的結(jié)果進(jìn)入POST1，“ByTime/Freq...”讀出結(jié)果，并輸入近似時間值繪制變形后的形狀和應(yīng)力等值線圖典型命令:/POST1SET，，，，，0.02915