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第五课_动力学分析1.pdf

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课程名称:有限元方法及CAE软件 课程代码:012183 ANSYS结构分析 主讲人:孙岩桦 西安交通大学,机械工程学院 机械电子及信息系统研究所 2014/10/22 第三章 动力学分析 3.1 动力学绪论 3.2 模态分析 3.3 谐响应分析 3.4 瞬态动力学分析 3.5 谱分析 3.6 模态叠加 3.1 动力学绪论 一、什么是动力学分析? 1.动力学分析是用来确定惯性(质量效应)和阻 尼起着重要作用时结构或构件动力学特性的技 术。 2. “动力学特性”指的是下面的一种或几种类型: 振动特性(结构振动方式和振动频率) 随时间变化载荷的效应(例如:对结构位移 和应力的效应) 周期(振动)或随机载荷的效应 3.1 动力学绪论 动力学分析的重要性 静力分析: 结构承受稳定载荷 • 扰动 • 谐振 塌桥事件: 1940.11.7 美国塔科马海峡吊桥 (Galloping Gertie) 风速: 42英里/小时 的平稳载荷时发生了倒塌。 3.1 动力学绪论 1. 动力学分析通常分析下列物理现象: 振动: 如由于旋转机械引起的振动 冲击: 如汽车碰撞,锤击 交变作用力: 如各种曲轴以及其它回转机械等 地震载荷: 如地震,冲击波等 随机振动: 如火箭发射,道路运输等 3.1 动力学绪论 二、动力学分析类型 一些例子:  在工作中,汽车尾气排气管装配体的固有频率与发动 机的固有频率相同时,就可能会共振而损坏。那么, 怎样才能避免这种情况呢?  受应力(或离心力)作用的涡轮叶片会表现出不同的 动力学特性,如何解释这种现象呢? 3.1 动力学绪论 汽车防撞挡板应能承受得住低速冲击 一个网球排框架应该设计得能承受网球的冲击,但 会稍稍发生弯曲 分析方法:瞬态动力学分析来计算结构对随时间变化载 荷的响应 3.1 动力学绪论 回转机器对轴承和支 撑结构施加稳态的、 交变的作用力,这些 作用力随着旋转速度 的不同会引起不同的 偏转和应力 分析方法:谐响应分析来 确定结构对稳态简谐载荷 的响应 3.1 动力学绪论 位于地震多发区的房屋框架和桥梁 应该设计能够承受地震载荷要求. 分析方法:谱分析来确定结构对地震载 荷的影响 Courtesy: US Geological Survey 3.1 动力学绪论 太空船和飞机的部件必须能够承受持续一段时间的变 频率随机载荷。 分析方法:随机振动分析来确定随机振动对结构的影响 3.1 动力学绪论 三、基本概念和术语 1.求解方法 2.建模要考虑的因素 3.质量矩阵 4.阻尼 3.1 动力学绪论 1. 求解方法 运动方程如下:               M u  C u  K u F t 不同分析类型是对这个方程的不同形式进行求解 : 模态分析:设定F (t)为零,而矩阵[C]
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