ANSYS的谐响应和动力分析及实例

本文分析了ANSYS的谐响应和动力等实例。

　　谐响应分析

　　1.谐响应分析的定义：

　　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)规律变化的载荷时稳态响应的一种技术。分析的目的是计算结构在几种频率下的响应并得到一些响应值对频率的曲线。该技术只计算结构的稳态受迫振动，不考虑结构发在激励开始时的瞬态振动。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是否能够克服，疲劳，共振，及其他受迫振动应起的有害效果。

　　谐响应分析是一种线性分析，非线性特性被忽略。

　　2.谐响应分析的求解方法。

　　full(完全法)

　　reduced(缩减法)

　　mode superpos'n(模态叠加法)

　　full(完全法)允许定义各种类型的荷载;预应力选项不可用;

　　reduced(缩减法)可以考虑预应力;只能施加单元荷载(压力，温度等)

　　mode superpos'n(模态叠加法)通过对模态分析的道德振型(特征向量)乘以因子并求和来计算出结果的响应。

　　可以包含预应力，可以考虑振型阻尼，不能施加非零位移

　　谐响应分析的基本步骤：

　　完全法分析过程有3个主要步骤：建模，加载求解，结果后处理

　　1.建立模型

　　同样非线性行为将被忽略

　　2.加载求解

　　*指定分析类型为：harmonic

　　*指定分析选项：包括solution method和dof printout format(解的输出形式)及use lumped mass approx?(质量矩阵形成方式)

　　*在模型上加载：谐响应分析所加的载荷随时间按正弦规律变化。指定一个完整的简谐荷载需要输入3条信息。幅值(amplitude)、相位角(phase angle)、强制频率范围(forcing frequency range)

　　注意：谐响应分析不能同时计算多个频率的荷载作用，但可以分别计算，后叠加。

　　*谐响应分析荷载步选项

　　普通选项：number of substebs(谐响应节数目)，选择加载方式 stepped or ramped

　　动力学选项：频率范围 frequence range ，阻尼(damping)

　　输出控制选项：

　　*开始求解

　　3.观察结果

　　缩减法谐响应分析步骤

　　1.建模

　　2.加载并得减缩解

　　3.观察节缩解结果

　　4.扩展解

　　5.观察扩展的解结果

　　与full法不同的是，要定义主自由度。

　　模态叠加法谐响应分析步骤

　　1.建模

　　2.获取模态分析解

　　3.获取模态叠加法谐响应分析解

　　4.扩展模态叠加解

　　5.观察结果

　　有预应力作用结构的谐响应实例

　　有预应力的谐响应分析只能用缩减法和模态叠加法进行。若进行有预应力的缩减法谐应分析，首先要进行静力学分析结算结构的预应力，在进行谐响应分析.

　　若进行模态叠加法谐响应应分析中包括预应力效果，应当先进行有预应力模态分析，在进行一般的模态叠加法谐响应分析。

　　问题描述

　　一个紧绷的吉他弦，在四分之一处用力f弹击，要求计算弦的一阶固有频率，并验证仅当弹击力的频率为弦的奇数阶固有频率时才会产生谐响应。弹击力的频率范围0-2000hz,并求解频率间隔为2000/8=250hz的所有解。

　　/prep7

　　et,1,link1

　　mp,ex,1,1.9e5

　　mp,prxy,1,0.3

　　mp,dens,1,7.92e-9

　　r,1,5.067e-2

　　n,1

　　n,31,710

　　fill,1,31,29,,,1,1,1

　　e,1,2

　　egen,30,1,1

　　d,1,all

　　d,2,uy,,,31

　　!下面进行静力分析

　　/solution

　　antype,0

　　pstres,on

　　outpr,basic,1

　　solve

　　finish

　　!下面进行有预应力的模态分析

　　/solution

　　antype,2

　　modopt,lanb,6

　　pstres,1

　　ddele,2,uy,30

　　solve

　　finish

　　!下面进行模态叠加法谐响应分析

　　/solution

　　antype,3

　　hropt,msup,6

　　hrout,off,off,0

　　fdele,31,fx

　　f,8,fy,-1

　　harfrq,0,2000

　　nsubst,250

　　kbc,1

　　solve

　　finish

　　!结果后处理

　　/post1

　　set,list

　　set,first

　　plnsol,u,sum,1,1

　　finish