ANSYS動(dòng)力分析——諧響應(yīng)分析

2013-08-14 by:Ansys分析來源:仿真在線

ANSYS動(dòng)力分析——諧響應(yīng)分析

諧響應(yīng)分析用于確定線性結(jié)構(gòu)在承受隨時(shí)間按正弦(簡諧)規(guī)律變化的載荷時(shí)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng),分析過程中只計(jì)算結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)受迫振動(dòng),不考慮激振開始時(shí)的瞬態(tài)振動(dòng),諧響應(yīng)分析的目的在于計(jì)算出結(jié)構(gòu)在幾種頻率下得響應(yīng)值(通常是位移)對頻率的曲線,從而使設(shè)計(jì)人員能預(yù)測結(jié)構(gòu)的持續(xù)性動(dòng)力特性,驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否能克服共振、疲勞以及其他受迫振動(dòng)引起的有害效果。諧響應(yīng)分析的輸入為:(i)已知大小和頻率的諧波載荷(力、壓力或強(qiáng)迫位移);(ii)同一頻率的多種載荷,可以是同相或是不同相的。諧響應(yīng)分析的輸出為:(i)每一個(gè)自由度上的諧位移,通常和施加的載荷不同相;(ii)其他多種導(dǎo)出量,例如應(yīng)力和應(yīng)變等。諧響應(yīng)分析可采用完全法,縮減法,模態(tài)疊加法求解。當(dāng)然,視諧響應(yīng)分析為瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析的特例,將簡諧載荷定義為時(shí)間歷程的載荷函數(shù),采用瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析的全套方法求解也是可以的,但需要花費(fèi)較長的計(jì)算時(shí)間。

諧振分析的具體方法是利用傅立葉(Fourier)分析的原理根據(jù)已知的原振動(dòng)方程的數(shù)據(jù)求出各個(gè)分振動(dòng)的振幅和頻率,也可以通過實(shí)驗(yàn)的方法來測定。通過諧振分析,可以將任何復(fù)雜的周期振動(dòng)分解成一系列頻率不同、振幅也不同的簡諧振動(dòng)。其中與原振動(dòng)頻率一致的分振動(dòng)稱為基頻振動(dòng),這個(gè)頻率就稱為基頻;其他分振動(dòng)由于頻率均為基頻的整數(shù)倍,因而稱為諧頻振動(dòng),其頻率相應(yīng)地稱為諧頻。

1.諧響應(yīng)分析的定義

諧響應(yīng)分析是用于確定線性結(jié)構(gòu)在承受隨時(shí)間按正弦(簡諧)規(guī)律變化的載荷時(shí)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的一種技術(shù)。分析的目的是計(jì)算結(jié)構(gòu)在幾種頻率下的響應(yīng)并得到一些響應(yīng)值對頻率的曲線。該技術(shù)只計(jì)算結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)受迫振動(dòng),不考慮結(jié)構(gòu)發(fā)在激勵(lì)開始時(shí)的瞬態(tài)振動(dòng)。諧響應(yīng)分析使設(shè)計(jì)人員能預(yù)測結(jié)構(gòu)的持續(xù)動(dòng)力特性,從而使設(shè)計(jì)人員能夠驗(yàn)證其設(shè)計(jì)是否能夠克服,疲勞,共振,及其他受迫振動(dòng)應(yīng)起的有害效果。
諧響應(yīng)分析是一種線性分析,非線性特性被忽略。

2.諧響應(yīng)分析的求解方法

full(完全法)
reduced(縮減法)
mode superpos'n(模態(tài)疊加法)

full(完全法)允許定義各種類型的荷載;預(yù)應(yīng)力選項(xiàng)不可用;
reduced(縮減法)可以考慮預(yù)應(yīng)力;只能施加單元荷載(壓力,溫度等)
mode superpos'n(模態(tài)疊加法)通過對模態(tài)分析的道德振型(特征向量)乘以因子并求和來計(jì)算出結(jié)果的響應(yīng)。
可以包含預(yù)應(yīng)力,可以考慮振型阻尼,不能施加非零位移

諧響應(yīng)分析的基本步驟:

完全法分析過程有3個(gè)主要步驟:建模,加載求解,結(jié)果后處理

1.建立模型

同樣非線性行為將被忽略
2.加載求解
*指定分析類型為:harmonic

*指定分析選項(xiàng):包括solution method和dof printout format(解的輸出形式)及use lumped mass approx(質(zhì)量矩陣形成方式)

*在模型上加載:諧響應(yīng)分析所加的載荷隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化。指定一個(gè)完整的簡諧荷載需要輸入3條信息。幅值(amplitude)、相位角(phase angle)、強(qiáng)制頻率范圍(forcing frequency range)

注意:諧響應(yīng)分析不能同時(shí)計(jì)算多個(gè)頻率的荷載作用,但可以分別計(jì)算,后疊加。

*諧響應(yīng)分析荷載步選項(xiàng)

普通選項(xiàng):number of substebs(諧響應(yīng)節(jié)數(shù)目),選擇加載方式 stepped or ramped

動(dòng)力學(xué)選項(xiàng):頻率范圍 frequence range ,阻尼(damping)

輸出控制選項(xiàng):

*開始求解

3.觀察結(jié)果

縮減法諧響應(yīng)分析步驟

1.建模

2.加載并得減縮解

3.觀察節(jié)縮解結(jié)果

4.擴(kuò)展解

5.觀察擴(kuò)展的解結(jié)果

與full法不同的是,要定義主自由度。

模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析步驟

1.建模

2.獲取模態(tài)分析解

3.獲取模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析解

4.擴(kuò)展模態(tài)疊加解

5.觀察結(jié)果

有預(yù)應(yīng)力作用結(jié)構(gòu)的諧響應(yīng)

有預(yù)應(yīng)力的諧響應(yīng)分析只能用縮減法和模態(tài)疊加法進(jìn)行。若進(jìn)行有預(yù)應(yīng)力的縮減法諧應(yīng)分析,首先要進(jìn)行靜力學(xué)分析結(jié)算結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力,在進(jìn)行諧響應(yīng)分析.

若進(jìn)行模態(tài)疊加法諧響應(yīng)應(yīng)分析中包括預(yù)應(yīng)力效果,應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行有預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析,在進(jìn)行一般的模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析。

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