ANSYS动力学分析
第5章动力学分析
结构动力学研究的是结构在随时间变化载荷下的响应问题，它与静力分析的主要区别是动力分析需要考虑惯性力以及运动阻力的影响。动力分析主要包括以下5个部分：模态分析：用于计算结构的固有频率和模态。
谐波分析（谐响应分析）：用于确定结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。
瞬态动力分析：用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应，并且可涉及上述提到的静力分析中所有的非线性性质。
谱分析：是模态分析的应用拓广，用于计算由于响应谱或PSD输入（随机振动）引起的应力和应变。
显式动力分析：ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学和复杂的接触问题。
本章重点介绍前三种。
【本章重点】
?区分各种动力学问题；
?各种动力学问题ANSYS分析步骤与特点。
5.1 动力学分析的过程与步骤
模态分析与谐波分析两者密切相关，求解简谐力作用下的响应时要用到结构的模态和振型。瞬态动力分析可以通过施加载荷步模拟各种何载，进而求解结构响应。三者具体分析过程与步骤有明显区别。
5.1.1 模态分析
1.模态分析应用
用模态分析可以确定一个结构的固有频率利振型，固有频率和振型是承受动态载荷结构设计中的重要参数。如果要进行模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析，固有频率和振型也是必要的。可以对有预应力的结构进行模态分析，例如旋转的涡轮叶片。另一个有用的分析功能是循环对称结构模态分析，该功能允许通过仅对循环对称结构的一部分进行建模，而分析产生整个结构的振型。
ANSYS产品家族的模态分析是线性分析，任何非线性特性，如塑性和接触(间隙)单元，即使定义也将被忽略。可选的模态提取方法有6种，即Block Lanczos(默认)、Subspace、Power
第5章动力学分析
Dynamics、Reduced、Unsymmetric、Damped及QR Damped，后两种方法允许结构中包含阻尼。
2.模态分析的步骤
模态分析过程由4个主要步骤组成，即建模、加载和求解、扩展模态，以及查看结果和后处理。
(1)建模。指定项目名和分析标题，然后用前处理器PREP7定义单元类型、单元实常数、材料性质及几何模型。必须指定杨氏模量EX(或某种形式的刚度)和密度DENS(或某种形式的质量)，材料性质可以是线性或非线性、各向同性或正交各向异性，以及恒定或与温度有关的，非线性特性将被忽略。
(2)加载及求解。在这个步骤中要定义分析类型和分析选项，施加载荷，指定加载阶段选项，并进行固频率的有限元求解。在得到初始解后，应对模态进行扩展以供查看。
ANSYS提供的用于模态分析的选项如下。
?New Analysis[ANTYPE]：选择新的分析类型。
?Analysis Type：Modal[ANTYPE]：指定分析类型为模态分析。
?Mode Extraction Method [MODOPT]：可选模态提取方法如下。Block Lanczo smethod(默认)：分块的兰索斯法，它适用于大型对称特征值求解问题，比子空间法具有更快的收敛速度；Subspace method：子空间法，适用于大型对称特征值问题；Power Dynamics method：适用于非常大的模型(100 000个自由度以上)及求解结构的前几阶模态，以了解结构如何响应的情形。该方法采用集中质量阵(LUMPM，ON)；Reduced(Householder)method：使用减缩的系统矩阵求解，速度快。但由于减缩质量矩阵识近似矩阵，所以相应精度较低；Unsymmetric method：用于系统矩阵为非对称矩阵的问题，例如流体—结构相同作用；Damped method：用于阻尼不可忽略的问题；QR Damped method：采用减缩的阻尼阵计算复杂阻尼问题，所以比Damped method方法有更快的计算速度和更好的计算效率。
?Number of Modes to Extract[MODOPT]：除Reduced方法外的所有模态提取方法都必须设置该选项。
动力学分析的过程与步骤?Number of Modes to Expand[MXPAND]：仅在采用Reduced、Unsymmetric和Damped 方法时要求设置该选项。但如果需要得到单元的求解结果，则不论采用何种模态提取方法需要得到单元的求解结果，则不论采用何种模态提取方法都需选择Calculate elem results复选框。
?Mass Matrix Formulation[LUMPML]：使用该选项可以选定采用默认的质量矩阵形成方式(和单元类型有关)或集中质量阵近似方式，建议在大多数情况下应采用默认形成方式。但对有些包含薄膜结构的问题，如细长梁或非常薄的壳，采用集中质量矩阵近似经常产生较好的结果。另外，采用集中质量阵求解时间短，需要内存少。
?Prestress Effects Calculation [PSTRES]：选用该选项可以计算有预应力结构的模态。默认的分析过程不包括预应力，即结构是处于无应力状态的。
完成模态分析选项(Modal Analysis Option)对话框中的选择后，单击按钮。一个相应于指定的模态提取方法的对话框将会出项。对话框中给出如下选择域的组合。
?FREQB，FREQE：指定模态提取的频率范围，大多数情况无需设置。
?PRMODE：要输出的减缩模态数，只对Reduced方法有效。
?Nrmkey：关于振型归一化的设置，可选择相对于质量矩阵[M]或单位矩阵[I]进行归一化处理。
?RIGID：设置提取对已知有刚体运动结构进行子空间迭代分析时的零频模态，只对Subspace和Power Dynamics法有效。
?SUBOPT：指定多种子空间迭代选项，只对Subspace和PowerDynamics方法有效。
?CEkey：指定处理约束方程的方法，只对Block Lanczos方法有效。
(3)定义自由度。使用Reduced模态提取法时要求定义自由度：
第5章动力学分析
GUI：Main Menu>Solution>Master DOFs>-user Selected-Define。
命令：M。
(4)在模型上加载荷。在典型的模态分析中惟一有效的“载荷”是零位移约束，如果在某个DOF处指定了一个非零位移约束，则以零位移约束替代该DOF处的设置。可以施加除位移约束之外的其他载荷，但它们将被忽略。在未加约束的方向上，程序将解算刚体运动(零频)及高频(非零频)自由体模态。载荷可以加在实体模型(点，线和面)上或加在有限元模型(点和单元)上。
(5)指定载荷步选项。模态分析中可用的载荷步选项见表5-1。阻尼只在用Damped 模态提取法时有效，在其他模态提取法中将被忽略。如果包含阻尼，且采用Damped模态提取法，则计算特征值时复数解。
表5-1 模态分析中可用的载荷步选项
GUI：Main Menu>Solution>-Solve-Current LS。
命令：SOLVE。
求解器的输出内容主要为写到输出文件及Jobnarne.mode振型文件中的固有频率，也可以包含减缩的振型和参与因子表，这取决于设置的分析选项的输出控制。由于振型现在尚未写到数据库或结果文件中，因此还不能对结果进行后处理。
如果采用Subspace模态提取法，则输出内容中可能包括警告：STURM number=n should be m。其中n和m为整数，表示某阶模态被漏掉或第m阶和第n阶模态的频率相同，而要求输出的只有第m阶模态。
如果采用Dmaped模态提取方法，求得的特征值和特征向量将是复数解。特征值的虚部代表固有频率，实部为系统稳定性的量度。
(7)退出SOLUTION。
GUI：Main Menu>Finish。
命令：FINISH。
3.扩展模态
从严格意义上来说，扩展意味着将减缩解扩展到完整的DOF集上；而缩减解常用主DOF 表达。在模态分析中扩展指将振型写入结果文件，即扩展模态适用于Reduced模态提取方法得到的减缩振型和使用其他模态提取方法得到的完整振型。因此如果需要在后处理器中查看振型，必须先将振型写入结果文件。模态扩展要求振型Jobname.mode、Jobname.emat、
动力学分析的过程与步骤
Jobname.esav及Jobname.tri文件(如果采用Reduced方法)必须存在且数据库中必须包含和结算模态时所用模型相同的分析模型。扩展模态的操作步骤如下。
(1)进入ANSYS求解器，可采用如下命令。
GUI：Main Menu>Solution。
命令：/SOLU。
在扩展处理前必须退出求解并重新进入(／SOLU)。
(2)激活扩展处理及相关选项（如表5-2所示）。
表5-2 扩展处理选项
?Expansion Pass On/Off [EXPASS]：选择ON (打开)。
?Number of Modes to Expand [MXPAND，NMODE]：指定要扩展的模态数。记住，只有经过扩展的模态可在后处理中查看。默认为不进行模态扩展。
?Frequency Range for Expansion [MXPAND,，FREQB，FREQE]：这是另一种控制要扩展模态数的方法。如果指定一个频率范围，那么只有该频率范围内的模态会被扩展。
?Stress Calculations On／Off [MXPAND,,,, Elcalc]：是否计算应力，默认为不计算。模态分析中的应力并不代表结构中的实际应力，而只是给出一个各阶模态之间相对应力分布的概念。
(3)指定载荷步选项，模态扩展处理中惟一有效的选项是输出控制。
GUI：Main Menu>Solution>Load Step >Output Ctrls>DB/Results File。
命令：OUTRES。
(4)开始扩展处理，扩展处理的输出包括已扩展的振型，而且还可以要求包含各阶模态相对应的应力分布。
GUI：Main Menu>Solution>Current LS。
第5章动力学分析
命令：SOLVE。
(5)如须扩展另外的模态(如不同频率范围的模态)重复步骤(2)~(4)，每次扩展处理的结果文件中保存为单步的载荷步。
(6)退山SOLUTION，可以在后处理器中查看结果。
GUI：Main Menu>Finish。
命令：FINISH。
4.查看结果和后处理
模态分析的结果(即扩展模态处理的结果)写入结构分析Jobname.rst文件中，其中包括固有频率、己扩展的振型和相对应力和力分布(如果要求输出)可以在普通后处理器(/POST1)中查看模态分析结果。
查看结果数据包括读入合适子步的结果数据。每阶模态在结果文件中保存为一个单独的子步。如扩展了6阶模态，结果文件中将有6个子步组成的一个载荷步。
GUI：Main Menu>General Postproc>Read Results>By Load Step>Substep。
命令：SET和SBSTEP。
GUI：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape。
命令：PLDISP。
5.1.2 谐响应分析
1.谐响应分析应用
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)规律变化的载荷时的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(通常是位移)对频率的曲线，从这些曲线上可找到“峰值”响应并进一步查看峰值频率对应的应力。
这种分析技术只计算结构的稳态受迫振动，发生在激励开始时的瞬态振动不在谐响应分析中考虑。作为一种线性分析，该分析忽略任何即使已定义的非线性特性，如塑性和接触(间隙)单元。但可以包含非对称矩阵，如分析在流体-结构相互作用问题。谐响应分析也可用于分析有预应力的结构，如小提琴的弦(假定简谐应力比预加的拉伸应力小得多)。
2.3种求解方法
谐响应分析可以采用如下3种方法。
(1)Full方法(完全)。该方法采用完整的系统矩阵计算谐响应(没有矩阵减缩)，矩阵可以是对称或非对称的，其优点如下。
?容易使用，因为不必关心如何选择主自由度和振型。
?使用完整矩阵，因此不涉及质量矩阵的近似。
?允许有非对称矩阵，这种矩阵在声学或轴承问题中很典型。
?用单一处理过程计算出所有的位移和应力。
动力学分析的过程与步骤?允许施加各种类刑的载荷，如节点力、外加的(非零)约束利单元载荷(压力和温度)。
?允许采用实体模型上所加的载荷。
该方法的缺点是预应力选项不可用，并且采用Frontal方程求解器时通常比其他方法运行时间长。但是采用JCG求解器或JCCG求解器时，该方法的效率很高。
(2)Reduced方法。该方法通常采用主自由度和减缩矩阵来压缩问题的规模，计算主自由度处的位移后，解可以被扩展到初始的完整DOF集上，其优点如下。
?在采用Frontal求解器时比Full方法更快。
?可以考虑预应力效果。
该方法的缺点如下：
?初始解只计算出主自由度的位移。要得到完整的位移，应力和力的解则需执行被称为扩展处理的进一步处理，扩展处理在某些分析应用中是可选操作。
?不能施加单元载荷(压力和温度等)。
?所有载荷必须施加在则户定义的自由度上，限制了采用实体模型上所加的载荷。
(3)Mode Super position方法(模态叠加)。该方法通过对模态分析得到的振型(特征向量)乘上因子并求和计算出结构的响应，其优点如下：
?对于许多问题，比Reduced或Full方法更快。
?在模态分析中施加的载荷可以通过LVSCALE命令用于谐响应分析中。
?可以使解按结构的固有频率聚集，可产生更平滑且更精确的响应曲线图。
?可以包含预应力效果。
?允许考虑振型阻尼(阻尼系数为频率的函数)。
该方法的缺点如下：
?不能施加非零位移。
?在模态分析中使用Power Dynamics方法时，初始条件中不能有预加的载荷。
谐响应的3种方法有如下共同局限性。
第5章动力学分析
?所有载荷必须随时间按正弦规律变化。
?所有载荷必须有相同的频率。
?不允许有非线性特性。
?不计算瞬态效应。
3.步骤
使用Full方法进行谐响应分析的过程的主要步骤为建模、加载并求解，以及查看结果及后处理。
4.建模
在该步骤中需指定文件名和分析标题，然后用PREP7来定义单元类型、单元实常数、材料特性及几何模型，需记住的要点如下：
(1)只有线性行为是有效的，如果有非线性单元，则按线性单元处理。
(2)必须指定杨氏模量EX(或某种形式的刚度)和密度DENS(或某种形式的质量)。材料特性可为线性、各向同性或各向异性，以及恒定的或和温度相关的，忽略非线性材料特性。
5.加载并求解
在该步骤中定义分析类型和选项、加载、指定载荷步选项并开始有限元求解。需要注意的是，峰值响应分析发生在力的频率和结构的固有频率相等时。在得到谐响应分析解之前，应首先执行模态分析，以确定结构的固有频率。
(1)进入ANSYS求解器。
GUI：Main Menu>Solution。
命令：/SOLU。
(2)定义分析类型和分析选项，ANSYS提供的用于谐响应分析的选项见表5-3。
表5-3 用于谐响应分析的选项
?New Analysis [ANTYPE]选择新分析，在谐响应分析中Restart不可用。如果需要施加另外的简谐载荷，可以另进行一次新分析。
动力学分析的过程与步骤?Analysis Type：Harmomc Response [ANTYPE]：选择分析类型为Harmomc Response(谐响应分析)。
?Solution Method [HROPT]选择Full、Reduced或Mode Superposition求解方法之一。
?Solution Listing Format [HROUT]：确定在输出文件中谐响应分析的位移解如何列出，可选方式有real and imaginary(实部和虚部)(默认)和amplitudes and phaseangles(幅值和相位角)。
?Mass Matrix Formulation [LUMPM]：指定采用默认的质量阵形成方式(取决于单元类型)或使用集中质量阵近似。．
?Equation Solver[EQSLV]：可选求解器有Frontal(默认)，Sparse Direct(SPARSE)、Jacobi Conjugate Gradient(JCG)，以及Incomplete Cholesky Conjugate Gradient(ICCG)。对大多数结构模型，建议采用Frontal或SPARSE求解器。
(3)在模型上加载。
根据定义，谐响应分析假定所施加的所有载荷随时间按简谐(正弦)规律变化。指定一个完整的简谐载荷需输入3个数据，即Amplitude(振幅)，phase angle(相位角)和forcing frequency range(强制频率范围)。
(4)指定载荷步选项，谐响应分析可用的选项见表5-4。
表5-4 谐响应分析可用的选项
第5章动力学分析
?Number of Harmonic Solutions [NSUBST]：请求计算任何数目的谐响应解，解(或子步)将均布于指定的频率范围内[HARFQR]。例如，如果在30Hz～40Hz范围内要求出10个解，则计算在频率31Hz～40Hz处的响应，而不计算其他频率处。
?Stepped or Ramped Loads[KBC]：载荷以Stepped或Ramped方式变化，默认为Ramped，即载荷的幅值随各子步逐渐增长。如果用命令[KBC,1)设置了Stepped载荷，则在频率范围内的所有子步载荷将保持恒定的幅值。
动力学选项如下。
?Forcing Frequency Range[HARFRQ]：在谐响应分析中必须指定强制频率范围(以周／单位时间为单位)，然后指定在此频率范围内要计算处的解数。
?Damping：必须指定某种形式的阻尼，如Alpha(质量)阻尼[ALPHAD]、Beta(刚度)阻尼[BETAD]或恒定阻尼比[DMPRAT]否则在共振处的响应将无限大。
(5)开始求解。
GUI：Main Menu>Solution>Solve>Current LS。
命令：SOLVE。
(6)如果有另外的载荷和频率范围(即另外的载荷步)，重复步骤(3)~(5)。如果要做时间历程后处理(POST26)，则一个载荷步和另一个载荷步的频率范同间不能存在重叠。
(7)退出SOLUTION。
GUI：关闭Solution菜单。
命令：FINISH。
动力学分析的过程与步骤
6.查看结果和后处理
谐响应分析的结果保存在结构分析Jobname.rst文件中，如果结构定义了阻尼，响应将与载荷异步。所有结果将是复数形式的，并以实部和虚部存储。
通常可以用POST26和POSTl查看结果。一般的处理顺序是用POST26找到临界强制频率模型中关注点产生最大位移(或应力)时的频率，然后用POSTl在这些临界强制频率处处理整个模型。
POST26要用到结果项/频率对应关系表，即variables(变量)。每个变量都有一个参考号，1号变量被内定为频率。其中主要操作如下。
(1)定义变量。
GUI：Main Menu>TimeHist Postpro>Define Variables。
命令：NSOL用于定义基本数据(节点位移)，ESOL用于定义派生数据(单元数据，如应力)，RFORCE 用于定义反作用力数据。
(2)绘制变量对频率或其他变量的关系曲线，然后用PLCPLX指定用幅值/相位角方式或实部/虚部方式表示解。
GUI：Main Menu>TimeHist Postpro>Graph Variables。
Main Menu>TimeHist Postpro>Settings>Graph。
命令：PLVAR和PLCPLX。
(3)列表变量值。如果只要求列出极值，可用EXTREM命令，然后用PLCPLX指定用幅值/相位角方式或实部/虚部方式表示解。
GUI：Main Menu>TimeHist Postpro>List Variables>List Extremes。
Main Menu>TimeHist Postpro>List Extremeso
Main Menu>TimeHist Postpro>Settings>List。
命令：PRVAR、EXTREM和PRCPLX。
通过查看整个模型中关键点处的时间历程结果，可以得到用于进一步POSTl后处理的频率值。
使用POSTl时，使用SET命令(GUI：Main Menu>General Postproc> Read Results>…)读入所需谐响应分析的结果，但不能同时读入实部或虚部。结果大小由实部和虚部的SRSS和(平方和取平方根)给出，在POST26中可得到模型中指定点处的真实结果，然后进行其他通用后处理。
5.1.3 瞬态动力学分析
1.应用
瞬态动力学分析(亦称时间历程分析)是用于确定承受任意的随时间变化载荷结构的动力学响应的一种方法，可用其分析确定结构在静载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用下随时间变化的位移、应变、应力及力。载荷和时间的相关性使得惯性力和阻尼作用比较显著，如果惯性力和阻尼作用不重要，即可用静力学分析代替瞬态分析。
2.预备工作
瞬态动力学分析比静力学分析更复杂，因为按工程时间计算，该分析通常要占用更多的
第5章动力学分析
计算机资源和更多的人力，可以做必要的预备丁作以节省大量资源。
如果分析中包含非线性，可以通过进行静力学分析尝试了解非线性特性如何影响结构的响应，有时在动力学分析中不必包括非线性。
通过模态分析计算结构的固有频率和振型，即可了解这些模态被激活时结构如何响应。固有频率同样也对计算正确的积分时间步长有用。
瞬态动力学分析也可以采用Full、Reduced或Mode Superposition方法。
3.步骤
使用Full方法进行瞬态动力学分析的过程的主要步骤为建模、加载并求解，以及查看结果及后处理。
4.建模
在该步骤中需指定文件名和分析标题，然后用PREP7来定义单元类型、单元实常数、材料特性及几何模型，需记住的要点如下。
(1)只有线性行为是有效的，如果有非线性单元，则按线性单元处理。
(2)必须指定杨氏模量EX(或某种形式的刚度)和密度DENS(或某种形式的质量)。材料特性可为线性、各向同性或各向异性，以及恒定的或和温度相关的，忽略非线性材料特性。
5.加载并求解
在该步骤中定义分析类型和选项、加载、指定载荷步选项并开始有限元求解。
(1)进入ANSYS求解器。
GUI：Main Menu>Solution。
命令：/SOLU。
(2)定义分析类型和分析选项，用于瞬态动力学响应分析的选项见表5-5。
表5-5 用于瞬态动力学响应分析的选项
New Analysis[ANTYPE]：选择新分析。已完成静力学预应力或Full方法瞬态动力学分析并准备延伸时间历程；选择Restart，重新启动一次失败的非线性分析。
动力学分析的过程与步骤?Analysis Type[ ANTYPE]：选择分析类型为Transient Dynamics(瞬态动力学分析)。
?Solution Method[HROPT]：选择Full、Reduced或Mode Superposition求解方法之。
?Large Deformation Effects[NLGEOM]：考虑属于几何非线性的大变形(如弯曲的细长棒)或大应变(如金属成型问题)时，打开(ON)选项。默认为小变形和小应变。
?Mass Matrix Formulation[LUMPM]：建议在大多数应用中采用默认质量矩阵形成方式(和单元相关)。但对有些包含薄膜结构的问题，采用集中质量矩阵近似经常产生较好的结果并且求解时间短，需要内存少。
?Equation Solver[EQSLV]：可选求解器有Frontal(默认)、Sparse Direct(SPARSE)、Jacobi Conjugate Gradient(JCG)、JCGout-of-memory、Incomplete Cholesky Conjugate Gradient(ICCG)、Preconditioned Conjugate Gradient(PCG)和Iterative(自动选择，仅用于非线性静力学分析/Full 方法瞬态动力学分析或稳态/瞬态热力学分析，建议采用)。对于大型模型，建议采用PCG求解器。
?Stress Stiffening Effect[SSTIF]：应力刚化属于几何非线性，在小变形分析中希望结构中的应力显著增加(或降低)结构的刚度，如承受法向压力的圆形薄膜，或者在大变形分析中如果需要用此选项帮助收敛时选择为ON(默认为OFF)。
?Newton-Raphson Option[NRORT]：指定在求解期间切线矩阵被刷新的频度。仅在存在非线性时用，可选项包括Program-chosen(默认)、Full、Modified及Initial Stiffness。
(3)在模型上加载。按定义，瞬态动力学分析包含数值为时间函数的载荷，要指定这样的载荷，需将载荷对时间的关系曲线划分成合适的载荷步。在载荷/时间曲线上的每个“拐角”都应作为一个载荷步，如图5-1所示。
第5章动力学分析
a) b)
图5-1 载荷/时间关系曲线的实例
第1个载荷步通常被用来建立初始条件，然后指定后继的瞬态载荷及加载步选项。对于每一个载荷步，都要指定载荷值和时间值，以及其他载荷步选项，如载荷时按Steped或Ramped 方式施加，以及是否使用自动时间步长等。最后将每一个载荷步写入文件并一次性求解所有的载荷步。
施加瞬态载荷的第1步是建立初始关系(即零时刻的情况)，瞬态动力学分析要求给定初始位移U0和初始速度V0两种初始条件。如果没有设置，U0和V0都被假定为0。初始加速度a0一般被假定为0，但可以通过在一个小的时间间隔内施加合适的加速度载荷来指定非零的初始加速度。
非零初始位移及/或非零初始速度的设置方法如下。
GUI：Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Initial Condit'n>Define。
命令：IC。
除惯性载荷外，可以在实体模型(由关键点，线及面组成)或有限元模型(由节点和单元组成)上施加载荷。在分析过程中可以施加、删除载荷或操作及列表载荷。
普通选项如下：
?Time[TIME]：指定载荷步结束时间。
?Stepped or Ramped Loads [KBC]：设置在载荷步[KBC]内用Ramped(直线上升，默认)方式或Stepped(阶跃)方式加载荷。
?Integration Time Step[SUBST或DELTIML]：积分时间步长是用于运动方程时间积分的时间增量值。可以直接用命令[DELTIM]或间接地用子步数[NSUBST]指定。时间步长决定解的精度，其值越小，精度越高。
?Automatic Time Stepping [AUTOTS]：在瞬态分析中也为时间步长优化，指程序按结构的响应增加或减缩积分步长。对于大多数问题，建议选择此选项并指定上下限。
动力学分析的过程与步骤动力学选项如下：
?Time Integration Effects [TIMINT]：考虑惯性和阻尼影响时必须打开时间积分效果，否则进行静力分析。默认为打开。该选项对以静力分析开始的瞬态动力学分析很有用，即第1个载荷步求解时应关闭时间积分效果。
?Transient Integration Parameters [TINTP](瞬态积分参数)：控制Newmark时间积分法特性，默认为采用恒定平均加速度方案。
?Damping：在人多数结构中存在某种形式的阻尼且应在分析中加以考虑，在瞬态动力学分析中可指定A1pha(质量)阻尼[ALPHAD]、Beta(刚度)阻尼[BETAD]和恒定阻尼比[DMPRA T]共3种形式的阻尼。
非线性选项包括仅当存在非线性特性(塑性，接触单元和蠕变等)时有用。
输出控制选项如下：
?Printed Output [OUTPR]：指定输出文件中包含的结果数据。
?Database and Results File Output [OUTRES]：控制Jobname.rst文件中包含的数据。
?Extrapolation of Results[ERESX]：设置采用将结果复制到节点处方式，而默认的外插方式得到单元积分点结果。
(4)保存当前载荷步设置到载荷步文件中。
GUI：Main Menu>Solution>Load Step Opts>Write LS File。
命令：LSWRITE。
对载荷/时间关系曲线上的每个拐点重复步骤(3)~(4)。可能需要一个额外的延伸到载荷曲线上最后一个时间外的载荷步，以考察在瞬态载荷施加后结构的响应。
(5)开始求解。
GUI：Main Menu>Solution>Solve>Current LS。
命令：SOLVE。
(6)退出SOLUTION。
GUI：关闭Solution菜单。
命令：FINISH。
6.查看结果和后处理
第5章动力学分析
瞬态动力学分析的结果被保存到结构分析Jobname.rst文件中，可以用POST26和POSTl 查看结果。
POST26要用到结果项／频率对应关系表，即variables(变量)。每个变量都有一个参考号，1号变量内定为频率。其中主要操作如下：
(1)定义变量。
GUI：Main Menu>TimeHist Postpro>Define Variables。
命令：NSOL用于定义基本数据(节点位移)，ESOL用于定义派生数据(单元数据，如应力)，RFORCE 用于定义反作用力数据，FORCE(合力，或合力的静力分量，阻尼分量和惯性力分量)及
SOLU(时间步长，平衡迭代次数和响应频率等)。
(2)绘制变量变化曲线或列出变量值，通过查看整个模型关键点处的时间历程分析结果，即可找到用于进一步的POSTl后处理的临界时间点。
GUI：Main Menu>TimeHist Postpro>Graph Variables。
Main Menu>TimeHist Postpro>List Variables。
Main Menu>TimeHist Postpro>List Extremes。
命令：PLVAR(绘制变量变化曲线)、PLVAR及EXTREM(变量值列表)。
使用POSTl时主要操作如下：
(1)从数据文件中读入模型数据。
GUI：Utility>Menu>File>Resume from。
命令：RESUME。
(2)读入需要的结果集，用SET命令根据载荷步及子步序号或时间数值指定数据集。
GUI：Main Menu>General>Postproc>Read Results>By Time/Freq。
命令：SET。
如果指定时刻没有可用结果，得到的结果将是和该时刻相距最近的两个时间点对应结果之间的线性插值。
(3)显示结构的变形状况，应力及应变等的等值线，或向量的向量图IPLVECTL要得到数据的列表表格，使用PRNSOL、PRESOL或PRRSOL等。
?Display Deformed Shape
GUI：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape。
命令：PLDISP。
?Contour Displays
GUI：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu or Element Solu。
命令：PLNSOL或PLESOL，KUND参数选择是否将未变形的形状叠加到显示结果中。
?List Reaction Forces and Moments
GUI：Main Menu>General Postproc>List Results>Reaction Solu。
命令：PRRSOL。
?List Nodal Forces and Moments
GUI：Main Menu>General Postproc>List Results>Element Solution。
命令：PRESOL、F或M。
机翼模态分析实例
列出选点的一组节点的总节点力和总力矩，这样即可选定一组节点并得到作用在这些节点上的总力的大小。
GUI：Main Menu>General Postproc>Nodal>Calcs>Total Force um。
命令：FSUM
同样也可以查看每个选定节点处的总力和总力矩，对于处于平衡态的物体，除非存在外加的载荷或反作用载荷；否则所有节点处的总载荷应为零。
GUI：Main Menu>General Postproc>Nodal Caics>Sum @Each Node。
命令：NFORCE。
还可以设置要查看的力的分量，如合力(默认)、静力分量、阻尼力分量或惯性力分量。
GUI：Main Menu>General Postproc>Options for Outp。
命令：FORCE。
?Line Element Results
GUI：Main Menu>General Postproc>Element Table>Define Table。
命令：ETABLE。
?Vector Plots
GUI：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Vector Plot> Predefined。
命令：PLVECT。
?Tabular Listings
GUI：Main Menu>General Postproc>List Results>Nodal Solution。
Main Menu>General Postproc>List Results>Element Solution。
Main Menu>General Postcroc>List Results>Reaction Solution。
Main Menu>General Postproc>List Results>Sorted Listing> Sort Nodes。
命令：PRNSOU节点结果)、PRESOL(单元-单元结果)、PRRSOI(反作用力数据等)及NSORT和ESORT(对数据排序)。
5.2 机翼模态分析实例
问题描述
如图5-2所示，为一个模型飞机的机翼。机翼沿着长度方向轮廓一致，且它的横截面由直线和样条曲线定义。机翼的一端固定在机体上，另一端为悬空的自由端。且机翼由低密度聚乙烯制成，有关性质参数为：弹性模量：38×103psi；泊松比：0.3；密度：1.033×10-3slug/in3。问题的目的是显示机翼的模态自由度。
第5章动力学分析
图5-2 模型飞机机翼简图
GUI操作步骤
1.定义标题和设置参数
(1)选择菜单Utility Menu>File>Change Title。
(2)输入文本“Modal analysis Of a model airplane wing”，单击。
(3)选择菜单Main Menu>Preferences。
(4)选中“Structural”选项，单击。
2.定义单元类型
(1)选择菜单Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，弹出【Element Types】窗口如图5-3。
图5-3 【Element Types】窗口
(2)单击，弹出【Library of Element Types】对话框如图5-4。
机翼模态分析实例
图5-4 【Library of Element Types】对话框
(3)在左侧的滚动框中选择“Structural Solid”。
(4)在右侧的滚动框中选择“Quad 4node 42”。
(5)单击。
(6)在右侧的滚动框中选择“Brick 8node 45”，单击。
(7)单击关闭窗口。
3.定义材料性质
(1)选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models，打开【Define Material Model Behavior】材料属性对话框如图5-5。
图5-5 【Define Material Models Defined】窗口
(2)在【Material Models Available】窗口中选择下面的路径：Structural>Linear>Elastic> Isotropic；打开另一对话框。
(3)在【EX】一栏中输入“3800”。
(4)在【PRYX】一栏中输入“0.3”，单击关闭窗口。
(5)双击“Structural，Density”，打开另一窗口。
(6)在【DENS】一栏中输入“1.033E-3”，单击关闭窗口。
(7)“Material Model Number l”出现在【Define Material Models Defined】窗口中。
(8)选择菜单Material>Exit，退出【Define Material Model Behavior】窗口。
4.创建关键点
(1)选择菜单Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS，弹出
第5章动力学分析
【Create Keypoints in Active Coordinate System】窗口如图5-6。
图5-6 【Create Keypoints in Active Coordinate System】窗口
(2)在“keypoint number”中输入“1”，在“Location in active CS”中输入坐标“0,0,0”。
(3)单击。
(4)重复步骤(2)和(3)，输入关键点2～5的坐标值：（2，0，0）、（2.3，0.2，0）、（1.9,0.45,0）与（1,0.25,0）。
(5)在输入完最后一点之后，单击。
(6)选择菜单Utility Menu>PlotCtrls>Window Controls>Window Options。
(7)在“Location of triad”滚动菜单中选中“Not shown”，单击。
(8)选择菜单Utility Menu>PlotCtrls>Numbering。
(9)将“Keypoint numbers”设为“ON”，单击。
5.在关键点之间创建线
(1)选择菜单Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>>Lines> Lines>Straight Line，弹出图5-7的【Create Straight Lines】拾取菜单。
(2)在绘图区域按顺序选中关键点1和2，绘出一条直线。
(3)在绘图区域按顺序选中关键点5和1，绘出另一条直线。
(4)单击。
(5)选择菜单Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Splines>With options> Spline thru KPs，弹出【B-Spline】拾取菜单窗口图5-8。
ANSYS动力学分析报告
第5章动力学分析 结构动力学研究的是结构在随时间变化载荷下的响应问题，它与静力分析的主要区别是动力分析需要考虑惯性力以及运动阻力的影响。动力分析主要包括以下5个部分：模态分析：用于计算结构的固有频率和模态。 谐波分析（谐响应分析）：用于确定结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。 瞬态动力分析：用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应，并且可涉及上述提到的静力分析中所有的非线性性质。 谱分析：是模态分析的应用拓广，用于计算由于响应谱或PSD输入（随机振动）引起的应力和应变。 显式动力分析：ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学和复杂的接触问题。 本章重点介绍前三种。 【本章重点】 ?区分各种动力学问题； ?各种动力学问题ANSYS分析步骤与特点。 5.1 动力学分析的过程与步骤 模态分析与谐波分析两者密切相关，求解简谐力作用下的响应时要用到结构的模态和振
型。瞬态动力分析可以通过施加载荷步模拟各种何载，进而求解结构响应。三者具体分析过程与步骤有明显区别。 5.1.1 模态分析 1.模态分析应用 用模态分析可以确定一个结构的固有频率利振型，固有频率和振型是承受动态载荷结构设计中的重要参数。如果要进行模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析，固有频率和振型也是必要的。可以对有预应力的结构进行模态分析，例如旋转的涡轮叶片。另一个有用的分析功能是循环对称结构模态分析，该功能允许通过仅对循环对称结构的一部分进行建模，而分析产生整个结构的振型。 ANSYS产品家族的模态分析是线性分析，任何非线性特性，如塑性和接触(间隙)单元，即使定义也将被忽略。可选的模态提取方法有6种，即Block Lanczos(默认)、Subspace、Power Dynamics、Reduced、Unsymmetric、Damped及QR Damped，后两种方法允许结构中包含阻尼。 2.模态分析的步骤 模态分析过程由4个主要步骤组成，即建模、加载和求解、扩展模态，以及查看结果和后处理。 (1)建模。指定项目名和分析标题，然后用前处理器PREP7定义单元类型、单元实常数、材料性质及几何模型。必须指定杨氏模量EX(或某种形式的刚度)和密度DENS(或某种形式的质量)，材料性质可以是线性或非线性、各向同性或正交各向异性，以及恒定或与温
ansys动力学分析全套讲解
第一章模态分析 §模态分析的定义及其应用 模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。 ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。 ANSYS产品家族中的模态分析是一个线性分析。任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。ANSYS提供了七种模态提取方法，它们分别是子空间法、分块Lanczos法、PowerDynamics法、缩减法、非对称法、阻尼法和QR阻尼法。阻尼法和QR阻尼法允许在结构中存在阻尼。后面将详细介绍模态提取方法。 §模态分析中用到的命令 模态分析使用所有其它分析类型相同的命令来建模和进行分析。同样，无论进行何种类型的分析，均可从用户图形界面（GUI）上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题。 后面的“模态分析实例（命令流或批处理方式）”将给出进行该实例模态分析时要输入的命令（手工或以批处理方式运行ANSYS时）。而“模态分析实例（GUI方式）” 则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项方式进行同一实例分析的步骤。（要想了解如何使用命令和GUI选项建模，请参阅<
ansys动力学瞬态分析详解
§3.1瞬态动力学分析的定义 瞬态动力学分析（亦称时间历程分析）是用于确定承受任意的随时间变化载荷结构的动力学响应的一种方法。可以用瞬态动力学分析确定结构在稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用下的随时间变化的位移、应变、应力及力。载荷和时间的相关性使得惯性力和阻尼作用比较重要。如果惯性力和阻尼作用不重要，就可以用静力学分析代替瞬态分析。 瞬态动力学的基本运动方程是： 其中： [M] =质量矩阵 [C] =阻尼矩阵 [K] =刚度矩阵 {}=节点加速度向量 {}=节点速度向量 {u} =节点位移向量 在任意给定的时间，这些方程可看作是一系列考虑了惯性力（[M]{}）和 阻尼力（[C]{}）的静力学平衡方程。ANSYS程序使用Newmark时间积分方法在离散的时间点上求解这些方程。两个连续时间点间的时间增量称为积分时间步长（integration time step）。 §3.2学习瞬态动力学的预备工作 瞬态动力学分析比静力学分析更复杂，因为按“工程”时间计算，瞬态动力学分析通常要占用更多的计算机资源和更多的人力。可以先做一些预备工作以理解问题的物理意义，从而节省大量资源。例如，可以做以下预备工作：
1.首先分析一个较简单模型。创建梁、质量体和弹簧组成的模型，以最小的代价深入的理解动力学认识，简单模型更有利于全面了解所有的动力学响应所需要的。 2.如果分析包括非线性特性，建议首先利用静力学分析掌握非线性特性对结构响应的影响规律。在某些场合，动力学分析中是没必要包括非线性特性的。 3.掌握结构动力学特性。通过做模态分析计算结构的固有频率和振型，了解这些模态被激活时结构的响应状态。同时，固有频率对计算正确的积分时间步长十分有用。 4.对于非线性问题，考虑将模型的线性部分子结构化以降低分析代价。<<高级技术分指南>>中将讲述子结构。 §3.3三种求解方法 瞬态动力学分析可采用三种方法：完全（Full）法、缩减（Reduced）法及模态叠加法。ANSYS/Professional产品中只允许用模态叠加法。在研究如何实现这些方法之前，让我们先探讨一下各种方法的优点和缺点。 §3.3.1完全法 完全法采用完整的系统矩阵计算瞬态响应（没有矩阵缩减）。它是三种方法中功能最强的，允许包括各类非线性特性（塑性、大变形、大应变等）。 注─如果并不想包括任何非线性，应当考虑使用另外两种方法中的一种。这是因为完全法是三种方法中开销最大的一种。 完全法的优点是： ·容易使用，不必关心选择主自由度或振型。 ·允许各种类型的非线性特性。 ·采用完整矩阵，不涉及质量矩阵近似。 ·在一次分析就能得到所有的位移和应力。 ·允许施加所有类型的载荷：节点力、外加的（非零）位移（不建议采用）和单元载荷（压力和温度），还允许通过TABLE数组参数指定表边界条件。 ·允许在实体模型上施加的载荷。 完全法的主要缺点是它比其它方法开销大。
ANSYS模块简介
ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如PC，SGI，HP， SUN，DEC，IBM，CRAY 等。目前版本为ANSYS5.4版，其微机版本要求的操作系统为Windows 95或Windows NT,也可运行于UNIX系统下。微机版的基本硬件要求为：显示分辨率为1024×768，显示内存为2M 以上，硬盘大于350 M，推荐使用17英寸显示器。 前处理模块PREP7 双击实用菜单中的“Preprocessor”，进入ANSYS的前处理模块。这个模块主要有两部分内容：实体建模和网格划分。 ●实体建模 ANSYS程序提供了两种实体建模方法：自顶向下与自底向上。自顶向下进行实体建模时，用户定义一个模型的最高级图元，如球、棱柱，称为基元，程序则自动定义相关的面、线及关键点。用户利用这些高级图元直接构造几何模型，如二维的圆和矩形以及三维的块、球、锥和柱。无论使用自顶向下还是自底向上方法建模，用户均能使用布尔运算来组合数据集，从而“雕塑出”一个实体模型。ANS YS程序提供了完整的布尔运算，诸如相加、相减、相交、分割、粘结和重叠。在创建复杂实体模型时，对线、面、体、基元的布尔操作能减少相当可观的建模工作量。ANSYS程序还提供了拖拉、延伸、旋转、移动、延伸和拷贝实体模型图元的功能。附加的功能还包括圆弧构造、切线构造、通过拖拉与旋转生成面和体、线与面的自动相交运算、自动倒角生成、用于网格划分的硬点的建立、移动、拷贝和删除。自底向上进行实体建模时，用户从最低级的图元向上构造模型，即：用户首先定义关键点，然后依次是相关的线、面、体。 ●网格划分 ANSYS程序提供了使用便捷、高质量的对CAD模型进行网格划分的功能。包括四种网格划分方法：延伸划分、映像划分、自由划分和自适应划分。延伸网格划分可将一个二维网格延伸成一个三维网格。映像网格划分允许用户将几何模型分解成简单的几部分，然后选择合适的单元属性和网格控制，生成映像网格。ANSYS程序的自由网格划分器功能是十分强大的，可对复杂模型直接划分，避免了用户对各个部分分别划分然后进行组装时各部分网格不匹配带来的麻烦。自适应网格划分是在生成了具有边界条件的实体模型以后，用户指示程序自动地生成有限元网格，分析、估计网格的离散误差，然后重新定义网格大小，再次分析计算、估计网格的离散误差，直至误差低于用户定义的值或达到用户定义的求解次数。 求解模块SOLUTION 前处理阶段完成建模以后，用户可以在求解阶段获得分析结果。 点击快捷工具区的SAVE_DB将前处理模块生成的模型存盘，退出Preprocessor，点击实
ANSYS动力学分析指南——模态分析
§1.1模态分析的定义及其应用 模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。 ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。 ANSYS产品家族中的模态分析是一个线性分析。任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。ANSYS提供了七种模态提取方法，它们分别是子空间法、分块Lanczos法、PowerDynamics法、缩减法、非对称法、阻尼法和QR阻尼法。阻尼法和QR阻尼法允许在结构中存在阻尼。后面将详细介绍模态提取方法。 §1.2模态分析中用到的命令 模态分析使用所有其它分析类型相同的命令来建模和进行分析。同样，无论进行何种类型的分析，均可从用户图形界面（GUI）上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题。 后面的“模态分析实例（命令流或批处理方式）”将给出进行该实例模态分析时要输入的命令（手工或以批处理方式运行ANSYS时）。而“模态分析实例（GUI方式）” 则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项方式进行同一实例 分析的步骤。（要想了解如何使用命令和GUI选项建模，请参阅<
ANSYS动力学分析的几个入门例子
ANSYS动力学分析的几个入门例子 问题一：悬臂梁受重力作用发生大变形，求其固有频率。图片附件: 1.jpg ( 4.85 K ) 基本过程： 1、建模 2、静力分析 NLGEOM,ON STRES,ON 3、求静力解 4、开始新的求解：modal STRES,ON UPCOORD,1,ON 修正坐标 SOLVE... 5、扩展模态解 6、察看结果
/PREP7 ET,1,BEAM189 !使用beam189梁单元MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,210e9 MPDATA,PRXY,1,,0.3 MPDATA,DENS,1,,7850 SECTYPE, 1, BEAM, RECT, secA, 0 !定义梁截面secA SECOFFSET, CENT SECDATA,0.005,0.01,0,0,0,0,0,0,0,0 K, ,,,, !建模与分网 K, ,2,,, K, ,2,1,, LSTR, 1, 2 LATT,1, ,1, , 3, ,1 LESIZE,1, , ,20, , , , ,1 LMESH, 1 FINISH /SOL !静力大变形求解 ANTYPE,0 NLGEOM,1 PSTRES,ON !计及预应力效果 DK,1, , , ,0,ALL, , , , , , ACEL,0,9.8,0, !只考虑重力作用 TIME,1 AUTOTS,1 NSUBST,20, , ,1 KBC,0 SOLVE FINISH /SOLUTION ANTYPE,2 !进行模态求解 MSA VE,0 MODOPT,LANB,10 MXPAND,10, , ,0 !取前十阶模态 PSTRES,1 !打开预应力效应MODOPT,LANB,10,0,0, ,OFF UPCOORD,1,ON !修正坐标以得到正确的应力PSOLVE,TRIANG !三角化矩阵 PSOLVE,EIGLANB !提取特征值和特征向量FINISH /SOLU
ansys动力学分析
结构动力分析研究结构在动荷载作用的响应（如位移、应力、加速度等的时间历程），以确定结构的承载能力和动力特性等。ANSYS动力分析方法有以下几种，现分别做简要介绍。 1.模态分析 用模态分析可以确定设计中的结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型）。它也可以作为其他更详细的动力学分析的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析、谱分析。 用模态分析可以确定一个结构的固有频率和振型。固有频率和振型是承受动态荷载结构设计中的重要参数。如果要进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析，固有频率和振型也是必要的。 ANSYS的模态分析是一线性分析，任何非线性特性（如塑性和接触单元）即使定义了也将忽略。可进行有预应力模态分析、大变形静力分析后有预应力模态分析、循环对称结构的模态分析、有预应力的循环对称结构的模态分析、无阻尼和有阻尼结构的模态分析。模态分析中模态的提取方法有七种，即分块兰索斯法、子空间迭代法、缩减法或凝聚法、PowerDynamics法、非对称法、阻尼法、QR阻尼法，缺省时采用分块兰索斯法。 2.谐响应分析 任何持续的周期荷载将在结构中产生持续的周期响应（谐响应）。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能否成功地克服共振、疲劳及其他受迫振动引起的有害效果。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）规律变化的荷载时的稳态响应的一种技术。分析的目的是计算出结构在几种频率下的响应并得到一些响应值（通常是位移）对频率的曲线。从这些曲线上可以找到“峰值”响应，并进一步观察频率对应的应力。 这种分析技术只计算结构的稳态受迫振动。发生在激励开始时的瞬态振动不在谐响应分析中考虑。谐响应分析是一种线性分析。任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使被定义了也将被忽略，但在分析中可以包含非对称系统矩阵，如分析流体—结构相互作用问题。谐响应分析同样也可以分析有预应力结构，如小提琴的弦（假定简谐应力比预加的拉伸应力小得多）。 谐响应分析可以采用完全法、缩减法和模态叠加法三种方法。 3.瞬态动力学分析 瞬态动力学分析（亦称时间历程分析）是用于确定承受任意的随时间变化的荷载的结构动力学响应的一种方法。可以用瞬态动力学分析确定结构在静荷载、瞬态荷载和简谐荷载的随意组合下的随时间变化的位移、应变、应力及力。荷载和时间的相关性使得惯性力和阻尼力作用比较重要，如果惯性力和阻尼力不重要，就可以用静力学分析代替瞬态分析。 瞬态动力学分析可采用三种方法：完全法、缩减法和模态叠加法。完全法采用完整的系统矩阵计算瞬态响应，在三种方法中功能最强，可包括各类非线性特性（如塑性、大变形、大应
整理ansys动力学分析全套讲解
文件编号： F2-9E -53-4D -CF 整理人 尼克 分析字形要根据儿童认字的不同阶段和不
文件编号：F2-9E-53-4D-CF 分析字形要根据儿童认字的不同阶段和不同的汉字采取不同的分析方法。一般独体字按笔画分析，合体字按结构分析。分析字形要引导学生充分运用已有的知识，即笔画、笔顺、偏旁以及熟字等。 分析笔画，是分析一个字或某一部分是由哪些笔画组成的，这些笔画是怎样搭配的。分析笔画，一般是按笔顺说出笔画名称。多用于独体字或合体字中新出现的结构单位。 分析结构，是指分析生字是按什么方式组合的，目的是认清字形结构，恰当地安排部件，准确地书写。分析结构，要指出结构方式，包括书写的顺序和各部分的比例。如:"作"是左右结构的字，写时先左后右，左窄右宽。 分析部件，是指分析生字是由哪些部件组成的。学生学了一些偏旁和独体字以后，学合体字就可以分析部件。如:"们"左边是"单人旁"，右边是"门"。 分析字形，还可以用学生已有的基础知识，用"加""减""换"的方法进行。即:熟字的结构单位加一部分。这一部分，有的是生字或生的结构单位，如:"饣"加"欠"是"饮"、"欠"是生字;有的是熟字或熟的结构单位，如"山"下加"石"是"岩"，"石"是熟字。熟字减一部分，如"吾"是"语"去掉"讠"。熟字换一部分，如"般"是"船"右半部的"口"换成"又";"设"是"没"的左半部"氵"换成"讠"。这样在熟字的基础上分析字形比较简便，同时又复习了熟字。 总之，在教学中无论采用的是什么方法，其目的都是要学生认清字形，深刻记忆，提高识字认字的能力。 整理丨尼克 本文档信息来自于网络，如您发现内容不准确或不完善，欢迎您联系我修正；如您发现内容涉嫌侵权，请与我们联系，我们将按照相关法律规定及时处理。
ansys动力学分析全套讲解
a n s y s动力学分析全套讲 解 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
第一章模态分析 §模态分析的定义及其应用 模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。 ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。 ANSYS产品家族中的模态分析是一个线性分析。任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。ANSYS提供了七种模态提取方法，它们分别是子空间法、分块Lanczos法、PowerDynamics法、缩减法、非对称法、阻尼法和QR阻尼法。阻尼法和QR阻尼法允许在结构中存在阻尼。后面将详细介绍模态提取方法。 §模态分析中用到的命令 模态分析使用所有其它分析类型相同的命令来建模和进行分析。同样，无论进行何种类型的分析，均可从用户图形界面（GUI）上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题。 后面的“模态分析实例（命令流或批处理方式）”将给出进行该实例模态分析时要输入的命令（手工或以批处理方式运行ANSYS时）。而“模态分析实例（GUI方式）” 则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项方式进行同一实例分析的步骤。（要想了解如何使用命令和GUI选项建模，请参阅<
ANSYS动力学分析知识讲解
动力学分析机翼模态分析实例 问题描述 如图5-2所示，为一个模型飞机的机翼。机翼沿着长度方向轮廓一致，且它的横截面由直线和样条曲线定义。机翼的一端固定在机体上，另一端为悬空的自由端。且机翼由低密度聚乙烯制成，有关性质参数为：弹性模量：38×103psi；泊松比：0.3；密度：1.033×10-3slug/in3。问题的目的是显示机翼的模态自由度。 图5-2 模型飞机机翼简图 GUI操作步骤 1.定义标题和设置参数 (1)选择菜单Utility Menu>File>Change Title。 (2)输入文本“Modal analysis Of a model airplane wing”，单击。 (3)选择菜单Main Menu>Preferences。 (4)选中“Structural”选项，单击。 2.定义单元类型 (1)选择菜单Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，弹出【Element
Types】窗口如图5-3。 图5-3 【Element Types】窗口 (2)单击，弹出【Library of Element Types】对话框如图5-4。 图5-4 【Library of Element Types】对话框 (3)在左侧的滚动框中选择“Structural Solid”。 (4)在右侧的滚动框中选择“Quad 4node 42”。 (5)单击。 (6)在右侧的滚动框中选择“Brick 8node 45”，单击。 (7)单击关闭窗口。 3.定义材料性质 (1)选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models，打开【Define Material Model Behavior】材料属性对话框如图5-5。
Ansys第31例冲击动力学分析实例——车辆受
第31例冲击动力学分析实例——车辆受 起伏路面激励的响应分析 本例用ANSYS LS-DYNA分析了车辆受起伏路面激励的响应，研究了创建车辆和负载模型的方法，研究了模拟和施加起伏路面激励载荷的方法。 31.1问题描述 为了分析车辆受起伏路面激励的响应，可以建立如图31-1所示的简化模型。由于矿石的冲击只作用于车辆底板，所以忽略车辆其余部分，车辆悬挂系统用弹簧阻尼系统模拟。在弹簧阻尼系统的端部施加随时间变化的位移载荷，以模拟起伏路面对车辆的激励。 本例各物理量单位如下：长度为mm;力为N;时间为s；质量为t；应力及材料弹性模量均为MPa;密度为t/m3；加速度为mm/s2。 31.2分析步骤 31.2.1 运行AN5YSJLS-LIYNA 用ANSYS产品启动器（图31-1）运行ANSYS LS-DYNA:开始→程序→ANSYS13.0→Mechanical APDL Product launch→选择Simulation Environment（分析环境）为ANSYS，选择License（授权）为ANSYS Multiphysics/LS-DYNA，设置Working Directory（工作目录）和Initial Jobname（初始任务名）等→Run。
图31-2ANSYS产品启动器 31. 2.2定义任务名 拾取菜单Utility Menu→File→Change Jobname，弹出如图31-3所示的对话框，在“[/FILNAM]”文本框中输入EXAMPLE31，单击“OK”按钮。 图31-3定义任务名对话框 31.2.3选择单元类型 拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete，弹出如图31-4所示的对话框，单击“Add…”按钮；弹出如图31-5所示的对话框，在左侧列表中选"LS-DYNA Explicit"，在右侧列表中选“3D Solid 164”，单击“Apply”按钮：再在右侧列表中选“
ansys动力学分析全套讲解 (2)
第一章模态分析 §1.1模态分析的定义及其应用 模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。 ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。 ANSYS产品家族中的模态分析是一个线性分析。任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。ANSYS 提供了七种模态提取方法，它们分别是子空间法、分块Lanczos法、PowerDynamics法、缩减法、非对称法、阻尼法和QR阻尼法。阻尼法和QR阻尼法允许在结构中存在阻尼。后面将详细介绍模态提取方法。 §1.2模态分析中用到的命令 模态分析使用所有其它分析类型相同的命令来建模和进行分析。同样，无论进行何种类型的分析，均可从用户图形界面（GUI）上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题。 后面的“模态分析实例（命令流或批处理方式）”将给出进行该实例模态分析时要输入的命令（手工或以批处理方式运行ANSYS时）。而“模态分析实例（GUI方式）”则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项方式进行同一实例分析的步骤。（要想了解如何使用命令和GUI选项建模，请参阅<
ansys动力学分析全套讲解
. . 第一章模态分析 §1.1模态分析的定义及其应用 模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。 ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。 ANSYS产品家族中的模态分析是一个线性分析。任非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。ANSYS提供了七种模态提取法，它们分别是子空间法、分块Lanczos法、PowerDynamics 法、缩减法、非对称法、阻尼法和QR阻尼法。阻尼法和QR阻尼法允在结构中存在阻尼。后面将详细介绍模态提取法。 §1.2模态分析中用到的命令 模态分析使用所有其它分析类型相同的命令来建模和进行分析。同样，无论进行种类型的分析，均可从用户图形界面（GUI）上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题。 后面的“模态分析实例（命令流或批处理式）”将给出进行该实例模态分析时要输入的命令（手工或以批处理式运行ANSYS时）。而“模态分析实例（GUI式）” 则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项式进行同一实例分析的步骤。（要想了解如使用命令和GUI选项建模，请参阅<
ANSYS动力学分析
第5章动力学分析 结构动力学研究的就是结构在随时间变化载荷下的响应问题,它与静力分析的主要区别就是动力分析需要考虑惯性力以及运动阻力的影响。动力分析主要包括以下5个部分: 模态分析:用于计算结构的固有频率与模态。 谐波分析(谐响应分析):用于确定结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。 瞬态动力分析:用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应,并且可涉及上述提到的静力分析中所有的非线性性质。 谱分析:就是模态分析的应用拓广,用于计算由于响应谱或PSD输入(随机振动)引起的应力与应变。 显式动力分析:ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学与复杂的接触问题。 本章重点介绍前三种。 【本章重点】 ?区分各种动力学问题; ?各种动力学问题ANSYS分析步骤与特点。 5.1 动力学分析的过程与步骤 模态分析与谐波分析两者密切相关,求解简谐力作用下的响应时要用到结构的模态与振型。瞬态动力分析可以通过施加载荷步模拟各种何载,进而求解结构响应。三者具体分析过程与步骤有明显区别。 5.1.1 模态分析 1.模态分析应用 用模态分析可以确定一个结构的固有频率利振型,固有频率与振型就是承受动态载荷结构设计中的重要参数。如果要进行模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析,固有频率与振型也就是必要的。可以对有预应力的结构进行模态分析,例如旋转的涡轮叶片。另一个有用的分析功能就是循环对称结构模态分析,该功能允许通过仅对循环对称结构的一部分进行建模,而分析产生整个结构的振型。 ANSYS产品家族的模态分析就是线性分析,任何非线性特性,如塑性与接触(间隙)单元,即使定义也将被忽略。可选的模态提取方法有6种,即Block Lanczos(默认)、Subspace、Power
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