谐响应、响应谱分析、随机振动与模态分析.ppt

谐响应分析谐响应分析的定义和目的关于谐响应分析的根本术语和概念谐响应分析在ANSYS中的应用谐响应分析的实例练习

定义和目的什么是谐响应分析？确定一个结构在频率的正弦〔简谐〕载荷作用下结构响应的技术。输入：大小和频率的谐波载荷〔力、压力和强迫位移〕；同一频率的多种载荷，可以是同相或不同相的。输出：每一个自由度上的谐位移，通常和施加的载荷不同相；其它多种导出量，例如应力和应变等。

定义和目的谐响应分析用于设计：旋转设备〔如压缩机、发动机、泵、涡轮机械等〕的支座、固定装置和部件；受涡流〔流体的漩涡运动〕影响的结构，例如涡轮叶片、飞机机翼、桥和塔等。

定义和目的为什么要作谐响应分析？确保一个给定的结构能经受住不同频率的各种正弦载荷〔例如：以不同速度运行的发动机〕；探测共振响应，并在必要时防止其发生〔例如：借助于阻尼器来防止共振〕。

术语和概念包含的主题：运动方程谐波载荷的本性复位移求解方法

通用运动方程：[F]矩阵和{u}矩阵是简谐的，频率为w:谐响应分析的运动方程：运动方程

运动方程Fmax= 载荷幅值I= ?-1?= 载荷函数的相位角F1= 实部,FmaxcosyF2= 虚部,Fmaxsinyumax= 位移幅值f = 载荷函数的相位角u1 = 实部,umaxcosfu2 = 虚部,umaxsinf

谐波载荷的本性在频率下正弦变化；相角y允许不同相的多个载荷同时作用，y缺省值为零；施加的全部载荷都假设是简谐的，包括温度和重力。实部虚部?

复位移在以下情况下计算出的位移将是复数具有阻尼施加载荷是复数载荷〔例如：虚部为非零的载荷〕复位移滞后一个相位角?〔相对于某一个基准而言〕可以用实部和虚部或振幅和相角的形式来查看

谐响应分析-术语和概念

求解方法求解简谐运动方程的三种方法：完整法为缺省方法，是最容易的方法；使用完整的结构矩阵，且允许非对称矩阵〔例如：声学矩阵〕。缩减法*使用缩减矩阵，比完整法更快；需要选择主自由度，据主自由度得到近似的[M]矩阵和[C]矩阵。模态叠加法**从前面的模态分析中得到各模态；再求乘以系数的各模态之和；所有求解方法中最快的。

求解方法

步骤四个主要步骤：建模选择分析类型和选项施加谐波载荷并求解观看结果

建模模型只能用于线性单元和材料，忽略各种非线性；记住要输入密度；注意：如果ALPX〔热膨胀系数〕和?T均不为零，就有可能不经意地包含了简谐热载荷。为了防止这种事情发生，请将ALPX设置为零.如果参考温度[TREF]与均匀节点温度[TUNIF]不一致,那么?T为非零值；

建模典型命令流/PREP7ET,...MP,EX,...MP,DENS,…!建立几何模型…!划分网格...

选择分析类型和选项选择分析类型和选项进入求解器，选择谐响应分析；设置分析选项1求解方法2自由度输出格式3是否使用集中质量逼近(用于结构的一个方向的尺寸远小于另两个方向的尺寸的情况中。例如：细长梁与薄壳。)典型命令:/SOLUANTYPE,HARMIC,NEWHROPT,FULLHROUT,ONLUMPM,0

选择分析类型和选项设置阻尼参数从?-阻尼、?-阻尼和阻尼比中选取阻尼比最常用典型命令：ALPHAD,0,BETAD,0,DMPRAT,0.2,GUI:MainMenuSolutionLoadStepOptsTime/FrequencDamping

施加谐波载荷并求解施加谐波载荷并求解所有施加的载荷以规定的频率〔或频率范围〕简谐地变化“载荷”包括：位移约束-零或非零的作用力压强注意：如果要施加重力和热载荷，它们也被当作简谐变化的载荷来考虑！典型命令:DK,…!或D或DSYMDA,...DL,…*AFUN,DEGFK,…F,…SFA,…SFL,…SFE,…SF,…

施加谐波载荷并求解规定谐波载荷时要包括：振幅和相角频率不同频率载荷具有不同的幅值时的处理方法载荷值〔大小〕代表振幅Fmax相角f是在两个或两个以上谐波载荷间的相位差，单一载荷不需要相角。实部虚部fF2max

施加谐波载荷并求解振幅和相角ANSYS不能直接输入振幅和相角，而是规定实部和虚局部量。幅值/相角和实部/虚部的关系：可以使用APDL语言计算，但要确保角度单位为度〔缺省为弧度〕。

施加谐波载荷并求解谐波载荷的频率：通过频率范围和在频率范围内的子步数量来规定每秒的循环次数〔赫兹〕；例如，在0-50频率范围内有10个子步时将给出在5，10，15...45和50Hz等频率上的解；而同一频率范围只有一个子步时，那么只给出50Hz频率上的解。GUI:MainMenuSolutionLoadStepOptsTime/Frequen