(完整版)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。
§3.3.2模态叠加法
模态叠加法通过对模态分析得到的振型（特征值）乘上因子并求和来计算结构的响应。此法是ANSYS/Professional程序中唯一可用的瞬态动力学分析法。
模态叠加法的优点是：
·对于许多问题，它比缩减法或完全法更快开销更小；
·只要模态分析不采用PowerDynamics方法，通过 LVSCALE 命令将模态分析中施加的单元载荷引入到瞬态分析中；
·允许考虑模态阻尼（阻尼比作为振型号的函数）。
模态叠加法的缺点是：
·整个瞬态分析过程中时间步长必须保持恒定，不允许采用自动时间步长；
·唯一允许的非线性是简单的点点接触（间隙条件）；
·不能施加强制位移（非零）位移。
§3.3.3缩减法
缩减法通过采用主自由度及缩减矩阵压缩问题规模。在主自由度处的位移被计算出来后，ANSYS可将解扩展到原有的完整自由度集上。（参见“模态分析”中的“矩阵缩减”部分对缩减过程的详细讨论。）
缩减法的优点是：
·比完全法快且开销小。
缩减法的缺点是：
·初始解只计算主自由度的位移，第二步进行扩展计算，得到完整空间上的位移、应力和力；
·不能施加单元载荷（压力，温度等），但允许施加加速度。
·所有载荷必须加在用户定义的主自由度上（限制在实体模型上施加载荷）。
·整个瞬态分析过程中时间步长必须保持恒定，不允许用自动时间步长。
·唯一允许的非线性是简单的点—点接触（间隙条件）。
§3.4 完全法瞬态动力学分析
首先，讲述完全法瞬态动力学分析过程，然后分别介绍模态叠加法和缩减法与完全法不相同的计算步骤。完全法瞬态动力分析（在ANSYS/Multiphsics、ANSYS/Mechauioal及ANSYS/Structural中可用）由以下步骤组成：
1.建造模型
2.建立初始条件
3.设置求解控制
4.设置其他求解选项
5.施加载荷
6.存储当前载荷步的载荷设置
7.重复步骤3-6定义其他每个载荷步
8.备份数据库
9.开始瞬态分析
10.退出求解器
11.观察结果
§3.4.1建造模型
在这一步中，首先要指定文件名和分析标题，然后用PREP7定义单元类型，单元实常数，材料性质及几何模型。这些工作在大多数分析中是相似的。<
对于完全法瞬态动力学分析，注意下面两点：
·可以用线性和非线性单元；
·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）。材料特性可以是线性的或非线性的、各向同性的或各向异性的、恒定的或和温度有关的。
划分合理的网格密度：
·网格密度应当密到足以确定感兴趣的最高阶振型；
·对应力或应变感兴趣的区域比只考察位移的区域的网格密度要细一些；
·如果要包含非线性特性，网格密度应当密到足以捕捉到非线性效应。例如，塑性分析要求在较大塑性变形梯度的区域有合理的积分点密度（即要求较密的网格）；
·如果对波传播效果感兴趣（例如，一根棒的末端准确落地），网格密度应当密到足以解算出波动效应。基本准则是沿波的传播方向每一波长至少有20个单元。
§3.4.2建立初始条件
在执行完全法瞬态动力学分析之前，用户需要正确理解建立初始条件和正确使用载荷步。
瞬态动力学分析顾名思义包含时间函数的载荷。为了定义这样的载荷，用户需要将载荷—时间关系曲线划分成合适的载荷步。载荷—时间曲线上的每个“拐角”对应一个载荷步，如图3.1所示。
图3.1载荷—时间关系曲线
第一个载荷步通常被用来建立初始条件，然后为第二和后继瞬态载荷步施加载荷并设置载步选项。对于每个载荷步，都要指定载荷值和时间值，同时指定其它的载荷步选项，如采用阶梯加载还是斜坡加载方式施加载荷以及是否使用自动时间步长等。然后，将每个载荷步写入载荷步文件，最后一次性求解所有载荷步。
施加瞬态载荷的第一步是建立初始条件（即零时刻时的情况）。瞬态动力学分析要求给定两种初始条件（因为要求解的方程是两阶的）：初始位移（）和初始速度（）。如果没有进行特意设置，和都被假定为0。初始加速
度（）一般假定为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。
下面的段落描述了如何施加不同组合形式的初始条件。
§3.4.2.1零初始位移和零初始速度
这是缺省的初始条件，即如果= = 0，则不需要指定任何条件。在第一个载荷步中可以加上对应于载荷/时间关系曲线的第一个拐角处的载荷。
§3.4.2.2非零初始位移及/或非零初始速度
可以用IC命令设置这些初始条件。
命令：IC
GUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply>Initial Condit’n>Define
注意：不要定义矛盾的初始条件。例如，在某单一自由度处定义了初始速度，则在所有其它自由度处的初始速度将为0.0，潜在地会产生冲突的初始条件。在大多数情形下要在模型的每个未约束自由度处定义初始条件。如果这些条件对各自由度是不同的，那么就可以较容易地明确指定初始条件，如下所述。
关于TIMINT和IC命令的说明参见<
非零速度是通过对结构中需指定速度的部分加上小时间间隔上的小位移来实
现的。比如如果=0.25，可以通过在时间间隔0.004内加上0.001的位移来实现，命令流如下：
...
TIMINT,OFF! Time integration effects off
D,ALL,UY,.001! Small UY displ. (assuming Y-direction velocity)
TIME,.004! Initial velocity = 0.001/0.004 = 0.25
LSWRITE! Write load data to load step file (Jobname.S01) DDEL,ALL,UY! Remove imposed displacements
TIMINT,ON! Time integration effects on
...
§3.4.2.4非零初始位移和非零初始速度
和上面的情形相似，不过施加的位移是真实数值而非“小”数值。比如，若= 1.0且= 2.5，则应当在时间间隔0.4内施加一个值为1.0的位移：...
TIMINT,OFF! Time integration effects off
D,ALL,UY,1.0! Initial displacement = 1.0
TIME,.4! Initial velocity = 1.0/0.4 = 2.5
LSWRITE! Write load data to load step file (Jobname.S01) DDELE,ALL,UY! Remove imposed displacements
TIMINT,ON! Time integration effects on
...
需要用两个子步[NSUBST,2]来实现，所加位移在两个子步间是阶跃变化的[KBC,1]。如果位移不是阶跃变化的（或只用一个子步），所加位移将随时间变
化，从而产生非零初速度。下面的例子演示了如何施加初始条件= 1.0，= 0.0：
...
TIMINT,OFF! Time integration effects off for static
solution
D,ALL,UY,1.0! Initial displacement = 1.0
TIME,.001! Small time interval
NSUBST,2! Two substeps
KBC,1! Stepped loads
LSWRITE! Write load data to load step file (Jobname.S01)
!transient solution
TIMINT,ON! Time-integration effects on for transient
solution
TIME,...! Realistic time interval
DDELE,ALL,UY! Remove displacement constraints
KBC,0! Ramped loads (if appropriate)
!Continue with normal transient solution procedures
...
§3.4.2.6非零初始加速度
可以近似地通过在小的时间间隔内指定要加的加速度[ACEL]实现。例如，施加初始加速度为9.81的命令如下：
...
ACEL,,9.81! Initial Y-direction acceleration
TIME,.001! Small time interval
NSUBST,2! Two substeps
KBC,1! Stepped loads
LSWRITE! Write load data to load step file (Jobname.S01) !transient solution
TIME,...! Realistic time interval
DDELE,...! Remove displacement constraints (if appropriate) KBC,0! Ramped loads (if appropriate)
!Continue with normal transient solution procedures
...
参见<
§3.4.3设置求解控制
设置求解控制涉及定义分析类型、分析选项以及载荷步设置。执行完全法瞬态动力学分析，可以使用最新型的求解界面（称为求解控制对话框）进行这些选项的设置。求解控制对话框提供大多数结构完全法瞬态动力分析所需要的缺省设置，即用户只需要设置少量的必要选项。完全法瞬态动力分析建议采用求解控制对话框，本章将详细进行介绍。
如果完全瞬态动力分析需要初始条件，必须在分析的第一个载荷步进行，然后反复利用求解控制对话框为后续荷步设置载载荷步选项（即重复求解的3-6步）。
如果不喜欢使用求解控制对话框（Main Menu>Solution>-Analysis
Type-Sol"n Control），仍然可以沿用标准ANSYS求解命令及其对应的菜单路径（Main Menu>Solution>Unabridged Menu>option）。求解控制对话框一般形式参见ANSYS基本分析指南的针对确定的结构分析类型选用特定的求解控制。
§3.4.3.1使用求解控制对话框
选择菜单路径Main Menu>Solution>-Analysis Type-Sol"n Control，就弹出求解控制对话框。下面将详细讲述求解控制对话框各页片夹中的选项。想要
知道设置各选项的细节，选择感兴趣的页片夹，然后单击Help按钮。本章还会讲述相关非线性结构分析的一些细节问题。
§3.4.3.2使用页片夹
求解控制对话框包含5各页片夹，各页片夹中分组设置控制选项，并将大多数基本控制选项设置在第一个页片夹中,其他页片夹提供更高级的控制选项。通过各页片夹，轻松达到控制求解过程。
打开求解控制对话框，基本页片夹总是处于激活状态，只包含ANSYS分析所需要设置的最少选项。如果基本页片夹已经满足控制要求，其他高级选项只有缺省状态不符合求解控制才需要进一步进行调整。一旦单击任何页片夹中的OK按钮，所有求解控制对话框中选项设置都定义到ANSYS数据库中，同时关闭求解控制对话框。
可以是用基本页片夹设置下表中的选项。打开求解控制对话框，选择Basic 页片夹，进行设置。
基本页片夹选项
在瞬态动力学中，这些选项的特殊考虑有：
1)当设置 ANTYPE 和 NLGEOM 时，如果执行一个新分析希望忽略大位移效应，如大变形、大转角和大应变，就选择小位移瞬态。如果希望考虑大变形（如弯曲的长细杆件）或大应变（如金属成型），就选择大位移瞬态。如果希望重启动一个失败的非线性分析，或者前面完成一个静态预应力分析或完全法瞬态动力分析，而后希望继续下面的时间历程计算，就可以选择重启动当前分析。
2)当设置AUTOTS时，记住该载荷步选项（瞬态动力学分析中也称为时间步长优化）基于结构的响应增大或减小积分时间步长。对于多数问题，建议打开自动时间步长与积分时间步长的上下限。通过DELTIM和NSUBST指定积分步长上下限，有助于限制时间步长的波动范围；更多信息参见Automatic Time Stepping。缺省值为不打开自动时间步长。
3) NSUBST和DELTIM是载荷步选项，用于指定瞬态分析积分时间步长。积分时间步长是运动方程时间积分中的时间增量。时间积分增量可以直接或间接指定（即通过子步数目）。时间步长的大小决定求解的精度：它的值越小，精度就越高。使用时应当考虑多种因素，以便计算出一个好的积分时间步长，详情参见积分时间步长章节。
4)当设置OUTRES时，记住下面注意事项：
在完全法瞬态动力分析，缺省时只有最后子步（时间点）写入结果文件（Jobname.RST）为了将所有子步写入，需要设置所有子步的写入频率。同时，缺省时只有1000个结果序列能够写入结果文件。如果超过这个数目（基于用户的OUTRES定义），程序将认为出错终止。使用命令/CONFIG,NRES可以增大限制数（参见ANSYS基本分析指南中的内存和配置章节）。
§3.4.3.3使用瞬态页片夹
利用瞬态页片夹设置其中的瞬态动力选项。有关设置这些选项的具体信息，打开求解控制对话框，选择瞬态页片夹，然后单击Help按钮。
瞬态页片夹选项
在完全法瞬态动力学中，这些选项的特殊考虑有：
1) TIMINT 是动力载荷步选项，用于指定是否打开时间积分效应[ TIMINT ]。对于需要考虑惯性和阻尼效益的分析，必须打开时间积分效应（否则当作静力进行求解），所以缺省值为打开时间积分效应。进行完静力分析之后接着进行瞬态分析时，该选项十分有用；也就是说，前面的载荷步必须关闭时间积分效应。
2) ALPHAD (alpha或mass，damping)和 BETAD (beta或stiffness，damping)是动力载荷步选项，用于指定阻尼。大多数结构中都存在某种形式的阻尼，必须在分析中考虑进来。
3) TINTP 是动力载荷步选项，用于指定瞬态积分参数。瞬态积分参数控制Newmark时间积分技术，缺省值为采用恒定的平均值加速度积分算法。
§3.4.3.4使用求解选项页片夹
求解选项页片夹选项用于完全法瞬态分析的具体设置完全与结构分析指南静力分析中一致。详情参见结构分析中使用求解选项页片夹。
§3.4.3.5使用非线性页片夹
非线性页片夹选项用于完全法瞬态分析的具体设置完全与结构分析指南静力分析中一致。详情参见结构分析中使用非线性页片夹。
§3.4.3.6使用高级非线性页片夹
除弧长法选项外，其他高级非线性页片夹选项均可以用于完全法瞬态分析，设置方法与静力分析完全一致。详情参见结构分析中高级非线性页片夹。
§3.4.4设置其他求解选项
还有一些选项并不出现在求解控制对话框中，因为他们很少被使用，而且缺省值很少需要进行调整。ANSYS提供有相应的菜单路径用于设置它们。
这里提到的许多选项是非线性选项，详情参见非线性结构分析。
§3.4.4.1应力刚化效应
利用 SSTIF 命令可以让包括18X家族单元在内的一些单元包含应力刚化效应。要确定单元是否具有应力刚化效应算法，请参阅《 ANSYS单元参考手册》中单元说明。
缺省时，如果 NLGEOM （几何大变形）设置为ON则应力刚化效应为打开。在一些特殊条件下，应当关闭应力刚化效应：
·应力刚化仅仅用于非线性分析。如果执行线性分析[ NLGEOM ,OFF]，应当关闭应力刚化效应；
·在分析之前，应当预计机构不会因为屈曲（分岔，突然穿过）破坏。
一般情况下，包含应力刚化效应能够加速非线性收敛特性。记住上述要点，在某些特殊计算中出现收敛困难时，可以关闭应力刚化效应，例如局部失效。
命令： SSTIF
GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>Analysis Options
§3.4.4.2Newton-Raphson选项
该选项只用于非线性分析，指定求解过程中切线矩阵修正的频率，允许下列取值：
·Program-chosen (default)
·Ful l
·Modified
·Initial stiffness
·Full with unsymmetric matrix
命令： NROPT
GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>Analysis Options
§3.4.4.3预应力效应
在分析中可以包含预应力效应，需要上一次静力或瞬态分析的单元文件，详情参见有预应力的瞬态动力分析。
命令： PSTRES
GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>Analysis Options
§3.4.4.4阻尼选项
使用该载荷步选项定义阻尼。大多数结构中都存在某种形式的阻尼，必须在分析中考虑进来。除在求解控制对话框中设置 ALPHAD 和 BETAD 阻尼外，还可以瞬态完全法瞬态动力分析设置以下阻尼：
·材料相关beta阻尼[ MP ,DAMP]
·单元阻尼( COMBIN7 等)
利用下面方法定义 MP 阻尼：
命令： MP ,DAMP
GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>-Load Step
Opts-Other>Change Mat Props>-Temp Dependent-Polynomial
§3.4.4.5质量矩阵模式
该分析选项用于指定集中质量矩阵模式。对于大多数应用，建议采用缺省模式。但是，某些薄壁结构如纤细梁或薄壳等，集中质量近似模式能够提供更好的结果。并且，集中质量近似模式耗机时最短，内存要求最少。使用方法如下：
命令： LUMPM
GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>Analysis Options
§3.4.4.6蠕变准则
该非线性载荷步选项对自动时间步长指定蠕变准则：
命令： CRPLIM
GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>-Load Step
Opts-Nonlinear>Creep Criterion
§3.4.4.7打印输出
使用该载荷步选项以便让所有结果数据写进输出文件(Jobname.OUT)。
命令： OUTPR
GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>-Load Step Opts-Output Ctrls>Solu Printout
注意：多次执行 OUTPR 命令的适当使用是比较严谨做法。详情参见 ANSYS 基本分析指南中“输出控制” 。
§3.4.4.8结果外推
使用该载荷步选项可以将单元积分点结果复制到节点，而不是将它们的结果外推到节点（缺省方式），用于检查单元积分点上的结果。
命令： ERESX
GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>-Load Step Opts-Output Ctrls>Integration Pt
§3.4.5 施加载荷
下表总结了瞬态动力分析允许施加的载荷。除惯性载荷外，其他载荷可以施加到实体模型（关键点、线和面）或有限元模型（节点和单元）上。<
瞬态动力学分析中可用的载荷
§3.4.6存储当前载荷步的载荷配置
如建立初始条件中所述，需要针对载荷-时间曲线的每个拐点进行施加载荷并存储载荷配置到各自的载荷步文件。可能需要有一个额外的延伸到载荷曲线上最后一个时间点之外的载荷步，以考察在瞬态载荷施加后结构的响应。
命令：LSWRITE
GUI：Main Menu>Solution>Write LS File
§3.4.7针对每个载荷步重复§3.4.3-6
定义完全法瞬态动力分析的其他载荷步，只要重复§3.4.3-6步骤，即重新设置必须的求解控制和选项、施加载荷和将载荷配置写进文件。对于每个载荷步，能够设置下列选项： TIMINT , TINTP , ALPHAD , BETAD , MP ,DAMP, TIME , KBC ,
NSUBST , DELTIM , AUTOTS , NEQIT , CNVTOL , PRED , LNSRCH , CRPLIM , NCNV , CUTCONTROL , OUTPR , OUTRES , ERESX , and RESCONTROL 。
载荷步文件举例如下：
TIME, ...! Time at the end of 1st transient load step
Loads ...! Load values at above time
KBC, ...! Stepped or ramped loads
LSWRITE! Write load data to load step file
TIME, ...! Time at the end of 2nd transient load step
Loads ...! Load values at above time
KBC, ...! Stepped or ramped loads
LSWRITE! Write load data to load step file
TIME, ...! Time at the end of 3rd transient load step
Loads ...! Load values at above time
KBC, ...! Stepped or ramped loads
LSWRITE! Write load data to load step file
…
§3.4.8存储数据库备份文件
将数据库保存到备份文件。这样在重新进入ANSYS程序后用命令RESUME便可恢复以前的模型。
命令：SAVE
GUI：Utility Menu>File>Save as
§3.4.9开始瞬态求解
使用下列其中一种方法进行求解：
命令：LSSOLVE
GUI：Main Menu>Solution>-Solve-From LS Files
其它的生成和求解多步载荷的方法（array parameter法和multiple SOLVE法）详情参见<
§3.4.10退出求解器
使用下列其中一种方法退出求解器：
命令：FINISH
GUI：关闭Solution菜单
§3.4.11观察结果
瞬态动力学分析生成的结果保存在结构分析结果文件Jobname.RST中，所有数据都是时间的函数。包含下列数据：
1.基本数据：
·节点位移（UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ）
2.派生数据：
·节点和单元应力
·节点和单元应变
·单元力
·节点反力
·等等
§3.4.11.1后处理器
可以用时间历程后处理器POST26或者通用后处理器POST1来观察这些结果。
·POST26用于观察模型中指定点处随时间变化的结果。
·POST1用于观察指定时间点整个模型的结果。
下面将描述在瞬态动力学分析中常用的一些后处理操作。关于所有后处理功能的详细描述参见<
§3.4.11.2注意要点
·用POST1或POST26观察结果时，数据库中必须包含与求解模型相同的模型（必要时用RESUME命令）。
·必须存在有效的结果文件Jobname.RST。
§3.4.11.3使用POST26
POST26要用到结果项—时间关系表，即variables（变量）。每一个变量都有一个参考号，1号变量被内定为时间。
1.定义变量
命令：NSOL（基本数据即节点位移）
ESOL（派生数据即单元解数据，如应力）
RFORCE（反作用力数据）
FORCE（合力，或合力的静力分量，阻尼分量，惯性力分量）
SOLU（时间步长，平衡迭代次数，响应频率，等）。
GUI：Main Menu>TimeHist Postpro>Define Variables
注─在缩减法或模态叠加法中，用命令FORCE只能得到静力。
2.绘制变量曲线或列出变量值。通过观察完整模型关心点的时间历程结果，就可以确定需要用POST1后处理器进一步处理的临界时间点。
命令：PLVAR（绘制变量变化曲线）
PLVAR,EXTREM（变量值列表）
GUI：Main Menu>TimeHist Postpro>Graph Variables
Main Menu>TimeHist Postpro>List Variables
Main Menu>TimeHist Postpro>List Extremes
在POST26中还可以使用许多其它后处理功能，如在变量间进行数学运算（复数运算），将变量值传递给数组元素，将数组元素值传递给变量等。详情参见<
§3.4.11.4使用POST1
1.从数据库文件中读入模型数据。
命令：RESUME
GUI：Utility Menu>File>Resume from
2.读入需要的结果集。用SET命令根据载荷步及子步序号或根据时间数值指定数据集。
命令：SET
GUI：Main Menu>General Postproc>-Read Results-By Time/Freq
3.执行必要的POST1操作。在瞬态动力分析中典型的POST1操作与静力分析中完全一致。详情参见§2.3.6.4典型的后处理操作。
注─如果指定的时刻没有可用结果，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。
§3.4.12完全法瞬态分析的典型命令流
下面给出的是可以概括用完全法进行瞬态动力学分析的过程的输入命令流：
!Build the Model
/FILNAM,...! Jobname
/TITLE,...! Title
/PREP7! Enter PREP7
---
---! Generate model
---
FINISH
!Apply Loads and Obtain the Solution
/SOLU! Enter SOLUTION
ANTYPE,TRANS! Transient analysis
TRNOPT,FULL! Full method
D,...! Constraints
F,...! Loads
SF,...
ALPHAD,...! Mass damping
BETAD,...! Stiffness damping
KBC,...! Ramped or stepped loads
TIME,...! Time at end of load step
AUTOTS,ON! Auto time stepping
DELTIM,...! Time step size
OUTRES,...! Results file data options
LSWRITE! Write first load step
---
---! Loads, time, etc. for 2nd load step
---
LSWRITE! Write 2nd load step
SAVE
LSSOLVE,1,2! Initiate multiple load step solution FINISH
!
!Review the Results
ansys模态分析及详细过程
压电变换器的自振频率分析及详细过程 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提供的模态提取方法有:子空间法(subspace)、分块法(block lancets),缩减法(reduced/householder)、动态提取法(power dynamics)、非对称法(unsymmetric),阻尼法(damped), QR阻尼法(QR damped)等，大多数分析都可使用子空间法、分块法、缩减法。 ANSYS的模态分析是线形分析，任何非线性特性，例如塑性、接触单元等，即使被定义了也将被忽略。 2.模态分析操作过程 一个典型的模态分析过程主要包括建模、模态求解、扩展模态以及观察结果四个步骤。 (1).建模 模态分析的建模过程与其他分析类型的建模过程是类似的，主要包括定义单元类型、单元实常数、材料性质、建立几何模型以及划分有限元网格等基本步骤。 (2).施加载荷和求解 包括指定分析类型、指定分析选项、施加约束、设置载荷选项，并进行固有频率的求解等。 指定分析类型，Main Menu- Solution-Analysis Type-New Analysis,选择Modal。 指定分析选项，Main Menu-Solution-Analysis Type-Analysis Options，选择MODOPT(模态提取方法〕，设置模态提取数量MXPAND. 定义主自由度，仅缩减法使用。 施加约束，Main Menu-Solution-Define Loads-Apply-Structural-Displacement。 求解，Main Menu-Solution-Solve-Current LS。 (3).扩展模态 如果要在POSTI中观察结果，必须先扩展模态，即将振型写入结果文件。过程包括重新进入求解器、激话扩展处理及其选项、指定载荷步选项、扩展处理等。 激活扩展处理及其选项，Main Menu-Solution-Load Step Opts-Expansionpass-Single Expand-Expand modes。 指定载荷步选项。 扩展处理，Main Menu-solution-Solve-Current LS。 注意:扩展模态可以如前述办法单独进行，也可以在施加载荷和求解阶段同时进行。本例即采用了后面的方法 (4).查看结果 模态分析的结果包括结构的频率、振型、相对应力和力等
瞬态动力学分析
第16章瞬态动力学分析 第1节基本知识 瞬态动力学分析，亦称时间历程分析，是确定随时间变化载荷作用下结构响应的技术。它的输入数据是作为时间函数的载荷，可以是静载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用。输出数据是随时间变化的位移及其它导出量，如：应力、应变、力等。 用于瞬态动力分析的运动方程为： []{}[]{}[]{}() {}t F M= u + + C K u u 其中：式中[M]为质量矩阵；[C]为阻尼矩阵；[K]为刚度矩阵。 所以在瞬态动力分析中密度或质点质量、弹性模量及泊松比、阻尼等因素均应考虑，在ANSYS分析过程中密度或质量、弹性模量是必须输入的，忽略阻尼时可以选忽略选项。 瞬态动力学分析可以应用于承受各种冲击载荷的结构，如：炮塔、汽车车门等，应用于承受各种随时间变化载荷的结构，如：混凝土泵车臂架、起重机吊臂、桥梁等，应用于承受撞击和颠簸的办公设备，如：移动电话、笔记本电脑等，同时ANSYS在瞬态动力学分析中可以使用线性和非线性单元（仅在完全瞬态动力学中使用）。材料性质可以是线性或非线性、各向同性或正交各项异性、温度恒定的或温度相关的。分析结果写入jobname.RST文件中。可以用POST1和POST26观察分析结果。 ANSYS在进行瞬态动力学分析中可以采用三种方法，即Full(完全)法、Reduced（缩减）法和Mode Superposition（模态叠加）法。ANSYS提供了各种分析类型和分析选项，使用不同方法ANSYS软件会自动配置相应选择项目，常用的分析类型和分析选项如表16-1所示。
在瞬态分析中，时间总是计算的跟踪参数，在整个时间历程中，同样载荷也是时间的函数，有两种变化方式： Ramped ：如图16-1（a ）所示，载荷按照线性渐变方式变化。 Stepped ：如图16-1（b ）所示，载荷按照解体突变方式变化。 图16-1 载荷增加方式 渐变与突变 依据载荷变化方式可以将整个时间历程划分成多个载荷步（LoadStep ），每个载荷步代表载荷发生一次突变或一次渐变阶段。在每个载荷步时间内，载荷增量又可以划分多个子步（Substep ），在子步载荷增量的条件下程序进行迭代计算即Iteriation ，经过多个子步的求解实现一个载荷步的求解，进而求出多个载荷步的求解实现整个载荷时间历程的求解。 利用ANSYS 进行瞬态动力学分析时可以在实体模型或有限元模型上施加下列载荷：约束（Displacement ）、集中力（Force ）、力矩（Moment ）、面载荷（Pressure ）、体载荷（Temperature 、Fluence ）、惯性力（Gravity ，Spinning ，ect.）。 在ANSYS 中，进行多载荷步加载的基本方法常用有三种：（1）连续多载荷步加载法。 （2）定义载荷步文件批加载法。（3）定义表载荷加载法。 第2节 瞬态动力学分析实例 案例1——自由度弹簧质量系统瞬态分析 LOAD (a) Ramped （b ） Stepped
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 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
ANSYS瞬态分析实例
例题：一根钢梁支撑着集中质量并承受一个动态载荷（如图1所示）。钢梁长为L，支撑着一个集中质量M。这根梁承受着一个上升时间为t1的值为F1 的动态载荷F（t）。梁的质量可以忽略，确定产生最大位移响应时的时间t max 和响应y max。 图1 钢梁支撑集中质量的几何模型 材料特性：弹性模量为2e5MPa，质量为M＝0.0215t，质量阻尼为8； 几何尺寸为：L＝450mm，I＝800.6mm4，h＝18mm； 载荷为：F1＝20N，t1＝0.075s GUI操作方式： 1．定义单元类型：Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，出现一个对话框，单击“Add”，又出现一个对话框，在对话框左面的列表栏中选择“Structural Beam”，在右面的列表栏中选择“2D elastic 3”，单击“Apply”，在对话框左面的列表栏中选择“Structural Mass”，在右边选择“3D mass 21”，单击“OK”，在单击“Options”，弹出对话框，设置K3为“2-D W/O rot iner”，单击“OK”，再单击“Close”。 2．设置实常数：Main Menu>Preprocessor>Real Constants> Add/Edit/Delete，出现对话框，单击“Add”，又弹出对话框，选择“Type1 BEAM3”，单击“OK”，
又弹出对话框，输入AREA为1，IZZ＝800.6，HEIGHT＝18，单击“OK”，在单击“Add”，选择Type 2 MASS21，单击“OK”，设置MASS为0.0215，单击“OK”，再单击“Close”。 3．定义材料属性：Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Modls，出现对话框，在“Material Models Available”下面的对话框中，双击打开“Structural>Linear>Elastic>Isotropic”，又出现一个对话框，输入弹性模量EX＝2e5，泊松比PRXY＝0，单击“OK”，单击“Materal>Exit”。 4．建立模型： 1）创建节点：依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>In Active CS，在弹出对话框中，依次输入节点的编号1，节点坐标x＝0，y ＝0，然后单击“Apply”，输入节点编号2，节点坐标x＝450/2，y＝0，然后单击“Apply”，输入节点编号3，节点坐标x＝450，y＝0。单击“OK”。2）创建单元：依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements >Auto Numbered>Thru Nodes，弹出拾取框，拾取节点1和2，2和3，单击“OK”。 3）指定单元实常数：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements> Elem Attributes，弹出对话框，设置TYPE为2，REAL为2，单击“OK”。4）创建单元：依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements >Auto Numbered>Thru Nodes，弹出拾取框，拾取节点2，单击“OK”。5．定义分析类型：Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis，弹出对话框，选择Trasiernt，单击“OK”，又弹出对话框，选择Reduced，单击“OK”。6．设置分析选项：Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options，弹出对话框，单击“OK”。
ansys结构瞬态分析实例
第二日 练习主题：各种网格划分方法 输入实体模型尝试用映射、自由网格划分，并综合利用多种网格划分控制方法 一个瞬态分析的例子 练习目的：熟悉瞬态分析过程 练习过程：瞬态(FULL)完全法分析板-梁结构实例 如图1所示板-梁结构，板件上表面施加随时间变化的均布压力，计算在下列已知条件下结构的瞬态响应情况。 全部采用A3钢材料，特性： 杨氏模量=2e112 /m N 泊松比=0.3 密度=7.8e33/m Kg 板壳： 厚度=0.02m 四条腿（梁）的几何特性： 截面面积=2e-42m 惯性矩=2e-84m 宽度=0.01m 高度=0.02m 压力载荷与时间的关系曲线如图2所示。 图1 质量梁-板结构及载荷示意图 压力（N/m 2） 10000 5000 0 1 2 4 6 时间（s ） 图 2 板上压力-时间关系 分析过程 第1步：设置分析标题 1. 选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title 。 2. 输入“ The Transient Analysis of the structure ”，然后单击OK 。 第2步：定义单元类型 单元类型1为SHELL63，单元类型2为BEAM4 第3步：定义单元实常数 实常数1为壳单元的实常数1，输入厚度为0.02（只需输入第一个值，即等78厚度壳）
实常数2为梁单元的实常数，输入AREA 为2e-4惯性矩IZZ=2e-8，IYY ＝2e-8宽度TKZ=0.01，高度TKY=0.02。 第5步：杨氏模量EX=2e112 /m N 泊松比NUXY=0.3 密度DENS=7.8e33/m Kg 第6步：建立有限元分析模型 1． 创建矩形，x1=0,x2=2,y1=0,y2=1 2． 将所有关键点沿Z 方向拷贝，输入DZ ＝－1 3． 连线。将关键点1，5；2，6；3，7；4，8分别连成直线。 4． 设置线的分割尺寸为0.1，首先给面划分网格；然后设置单元类型为2，实常数为2， 对线5到8划分网格。 第7步：瞬态动力分析 1. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Analysis Type-New Analysis ，弹出New Analysis 对话框。 2. 选择Transient ，然后单击OK ，在接下来的界面仍然单击OK 。 3. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc> Damping ，弹出 Damping Specifications 窗口。 4. 在Mass matrix multiplier 处输入5。单击OK 。 5. 选取菜单途径Main Menu > Solution > -Loads-Apply > -Structural- Displacement>On Nodes 。弹出拾取（Pick ）窗口，在有限元模型上点取节点232、242、252和262，单击OK ，弹出Apply U,ROT on Nodes 对话框。 6. 在DOFS to be constrained 滚动框中，选种“All DOF ”(单击一次使其高亮度显示， 确保其它选项未被高亮度显示）。单击OK 。 7. 选取菜单途径Utility Menu>Select>Everything 。 8. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Output Ctrls>DB/Results File ，弹 出Controls for Database and Results File Writing 窗口。 9. 在Item to be controlled 滚动窗中选择All items ，下面的File write frequency 中选择 Every substep 。单击OK 。 10. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc> Time – Time Step ，弹出Time – Time Step Options 窗口。 11. 在Time at end of load step 处输入1；在Time step size 处输入0.2；在Stepped or ramped b.c 处单击ramped ；单击Automatic time stepping 为on ；在Minimum time step size 处输入0.05；在Maximum time step size 处输入0.5。单击OK 。 12. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Structure-Pressure>On Areas 。弹 出Apply PRES on Areas 拾取窗口。 13. 单击Pick All ，弹出Apply PRES on Areas 对话框。 14. 在pressure value 处输入10000。单击OK 15. 选取菜单途径Main menu>Solution>Write LS File ，弹出Write Load Step File 对话框。 16. 在Load step file number n 处输入1，单击OK 。 17. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc> Time – Time Step ，弹出Time – Time Step Options 窗口。 18. 在Time at end of load step 处输入2。单击单击OK 。
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动力学瞬态分析完全法
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。 §3.4 完全法瞬态动力学分析 首先，讲述完全法瞬态动力学分析过程，然后分别介绍模态叠加法和缩减法与完全法不相同的计算步骤。完全法瞬态动力分析（在ANSYS/Multiphsics、ANSYS/Mechauioal及ANSYS/Structural中可用）由以下步骤组成： 1.建造模型 2.建立初始条件 3.设置求解控制 4.设置其他求解选项 5.施加载荷 6.存储当前载荷步的载荷设置 7.重复步骤3-6定义其他每个载荷步
8.备份数据库 9.开始瞬态分析 10.退出求解器 11.观察结果 § 型 在这一步中，首先要指定文件名和分析标题，然后用PREP7定义单元类型，单元实常数，材料性质及几何模型。这些工作在大多数分析中是相似的。<
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。
ANSYSMaxwell瞬态分析案例解析
1.Maxwell 2D: 金属块涡流损耗 （一）启动W o r k b e n c h并保存 1.在windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 15.0→Workbench 15.0命令， 启动ANSYS Workbench 15.0，进入主界面。 2.进入Workbench后，单击工具栏中的 按钮，将文件保存。 （二）建立电磁分析 1.双击Workbench平台左侧的Toolbox→Analysis Systems→Maxwell 2D此时在Project Schematic中出现电磁分析流程图。 2.双击表A中的A2，进入Maxwell软件界面。在Maxwell软件界面可以完成有限元分析 的流程操作。 3.选择菜单栏中Maxwell 2D→Solution Type命令，弹出Solution Type对话框 (1)Geometry Mode:Cylinder about Z (2)Magnetic:Transient (3)单击OK按钮 4.依次单击Modeler→Units选项，弹出Set Model Units对话框，将单位设置成mm，并单 击OK按钮。 （三）建立几何模型和设置材料 1.选择菜单栏中Draw→Rectangle 命令，创建长方形 在绝对坐标栏中输入：X=500，Y=0，Z=0，并按Enter键 在相对坐标栏中输入：dX=20，dY=0，dZ=500，并按Enter键 2.选中长方形，选择菜单栏中Edit→Duplicate along line命令 在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键 在相对坐标栏中输入：dX=50，dY=0，dZ=0，并按Enter键 弹出Duplicate along line对话框，在对话框中Total Number:3，然后单击OK按钮。 3.选中3个长方形右击，在快捷菜单中选择Assign Material命令，在材料库中选择 Aluminum，然后单击OK按钮。 （四）设置求解域 选择菜单栏中Draw→Region命令，在弹出的Region对话框中输入Value=500，并单击OK按钮。 （五）添加激励 1.选中Rectangle1右击，在快捷菜单中选择Assign Excitations→Coil命令，弹出Coil Excitations对话框，在对话框中填入以下内容： (1)Name：CoilTerminal1 (2)Number of Conductors：100 (3)单击OK按钮 2.选中Rectangle1右击，在快捷菜单中选择Assign Excitations→Add Winding命令，弹出 Winding对话框，在对话框中填入以下内容： (1)Name:Winding_A (2)Type:Current (3)Stranded:?Checked (4)Current:50*sin(2*PI*50*Time)
ANSYS稳态和瞬态分析步骤简述
ANSYS 稳态和瞬态热模拟基本步骤 基于ANSYS 9.0 一、 稳态分析 从温度场是否是时间的函数即是否随时间变化上，热分析包括稳态和瞬态热分析。其中，稳态指的是系统的温度场不随时间变化，系统的净热流率为0，即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量： =0q q q +-流入生成流出 在稳态分析中，任一节点的温度不随时间变化。 基本步骤：（为简单起见，按照软件的菜单逐级介绍） 1、 选择分析类型 点击Preferences 菜单，出现对话框1。 对话框1 我们主要针对的是热分析的模拟，所以选择Thermal 。这样做的目的是为了使后面的菜单中只有热分析相关的选项。 2、 定义单元类型 GUI ：Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 出现对话框 2 对话框2 （3-1）
点击Add,出现对话框3 对话框3 在ANSYS中能够用来热分析的单元大约有40种，根据所建立的模型选择合适的热分析单元。对于三维模型，多选择SLOID87：六节点四面体单元。 3、选择温度单位 默认一般都是国际单位制，温度为开尔文（K）。如要改为℃，如下操作GUI：Preprocessor>Material Props>Temperature Units 选择需要的温度单位。 4、定义材料属性 对于稳态分析，一般只需要定义导热系数，他可以是恒定的，也可以随温度变化。 GUI: Preprocessor>Material Props> Material Models 出现对话框4 对话框4 一般热分析，材料的热导率都是各向同性的，热导率设定如对话框5. 对话框5
ANSYS瞬态动力学分析步骤
ANSYS模态分析步骤 第1步：载入模型Plot>V olumes，输入/units，SI（即统一单位M/Kg/S）。若为组件，则进行布尔运算：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue(或Add)>V olumes 第2步：指定分析标题/工作名/工作路径，并设置分析范畴 1 设置标题等Utility Menu>File>Change Title/ Change Jobname/ Change Directory 2 设置分析范畴Main Menu>Preference，单击Structure，OK 第3步：定义单元类型 Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，→Element Types对话框，单击Add→Library of Element Types对话框，选择Structural Solid，再右滚动栏选择Brick 20node 95，然后单击OK，单击Element Types对话框中的Close按钮就完成这项设置了。 第4步：指定材料性能 Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models→Define Material Model Behavior，右侧Structural>Linear>Elastic>Isotropic，指定弹性模量EX、泊松系数PRXY；Structural>Density指定密度。第5步：划分网格 Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool，出现MeshTool对话框，一般采用只能划分网格，点击SmartSize，下面可选择网格的相对大小，保留其他选项，单击Mesh出现Mesh V olumes对话框，其他保持不变单击Pick All，完成网格划分。当内存不足时，取消SmartSize 第6步：进入求解器并指定分析类型和选项 Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis，出现New Analysis对话框，选择Modal，OK。Main Menu>Solution> Analysis Type>Analysis Options，将出现Modal Analysis对话框，选中Subspace 模态提取法，在No. of modes to extract处输入相应的值（一般为5或10），单击OK，出现Subspace Model Analysis对话框，输入Start Freq值，即频率的起始值，其他保持不变（也可输入End Frequency，即输入频率范围；此时扩展模态仅在此范围内取值），单击OK。 第7步：施加边界条件 Main Menu>Solution>Define loads>Apply>Structural>Displacement，出现ApplyU，ROT on KPS对话框，选择在点、线或面上施加位移约束，单击OK会打开约束种类对话框，选择（All DOF，UX，UY，UZ）相应的约束，单击apply(多次选择)或OK即可。 第8步：指定要扩展的模态数 Main Menu>Solution>Load Step Opts>ExpansionPass>Single Expand>Expand Modes，出现Expand Modes对话框，在No. of modes to expand 处输入第6步相应的数字，单击OK即可。 注意：在第6步NMODE No. of modes to expand输入扩展模态数后，第8步可省略。 第9步：进行求解计算 Main Menu>Solution>Solve>Current LS。浏览在/STAT命令对话框中出现的信息，然后使用File>Close 关闭该对话框，单击OK。在出现警告（不一定有）“A check of your model data produced 1 Warning。Should the SOLV command be executed?”时单击Yes，求解过程结束后单击close。 第10步：列出固有频率 Main Menu>General Postproc>Results Summary。 第11步：动画显示模态形状 查看某阶模态的变形，先读入求解结果。执行Main Menu>General Postproc>Read results>first Set，然后执行1.Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape，在弹出对话框中选择“Def+undefe edge”或执行 2.PlotCtrls>Animate>mode shape，出现对话框，左边滚动栏不变，在右边滚动栏选择“Def+undefe edge”，单击OK，可查看动画效果。如果需要看其他阶模态，执行Main Menu>General Postproc>Read results>Next Set，重复执行上述步骤即可。 第12步：结束分析SA VE_DB; Main Menu>Finish
ANSYS瞬态动力学分析实例2
一根钢梁支撑着集中质量并承受一个动态载荷（如图1所示）。钢梁长为L，支撑着一个集中质量M。这根梁承受着一个上升时间为t1大值为F1的动态载荷F （t）。梁的质量可以忽略，确定产生最大位移响应时的时间t max和响应y max。同时要确定梁中的最大弯曲应力。 图1 钢梁支撑集中质量的几何模型 材料特性：弹性模量为2e5MPa，质量为M＝0.0215t，质量阻尼为8； 几何尺寸为：L＝450mm，I＝800.6mm4，h＝18mm； 载荷为：F1＝20N，t1＝0.075s 操作步骤： 1．定义单元类型：Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，出现一个对话框，单击“Add”，又出现一个对话框，在对话框左面的列表栏中选择“Structural Beam”，在右面的列表栏中选择“2D elastic 3”，单击“Apply”，在对话框左面的列表栏中选择“Structural Mass”，在右边选择“3D mass 21”，单击“OK”，在单击“Options”，弹出对话框，设置K3为“2-D W/O rot iner”，单击“OK”，再单击“Close”。 2．设置实常数：Main Menu>Preprocessor>Real Constants> Add/Edit/Delete，出现对话框，单击“Add”，又弹出对话框，选择“Type1 BEAM3”，单击“OK”，
又弹出对话框，输入AREA为1，IZZ＝800.6，HEIGHT＝18，单击“OK”，在单击“Add”，选择Type 2 MASS21，单击“OK”，设置MASS为0.0215，单击“OK”，再单击“Close”。 3．定义材料属性：Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Modls，出现对话框，在“Material Models Available”下面的对话框中，双击打开“Structural>Linear>Elastic>Isotropic”，又出现一个对话框，输入弹性模量EX＝2e5，泊松比PRXY＝0，单击“OK”，单击“Materal>Exit”。 4．建立模型： 1）创建节点：依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>In Active CS，在弹出对话框中，依次输入节点的编号1，节点坐标x＝0，y ＝0，然后单击“Apply”，输入节点编号2，节点坐标x＝450/2，y＝0，然后单击“Apply”，输入节点编号3，节点坐标x＝450，y＝0。单击“OK”。2）创建单元：依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements >Auto Numbered>Thru Nodes，弹出拾取框，拾取节点1和2，2和3，单 击“OK”。 3）指定单元实常数：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements> Elem Attributes，弹出对话框，设置TYPE为2，REAL为2，单击“OK”。4）创建单元：依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements >Auto Numbered>Thru Nodes，弹出拾取框，拾取节点2，单击“OK”。 5 定义分析类型：Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis，弹出对话框，选择Trasiernt，单击“OK”，又弹出对话框，选择Reduced，单击“OK”。 6) 设置分析选项：Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options，弹出对话框，单击“OK”。
ANSYS瞬态动力学分析理论基础
ANSYS瞬态动力学分析理论基础 本文主要介绍了ansys软件进瞬态动力分析与计算的理论，通过介绍使读者可以更好的理解软件和操作软件以便进行相关的分析。 一假设和限制 1、系统的初始条件已知，即速度和位移。 2、结构瞬态分析中当需要时可以考虑陀螺或科里奥力效应。 二结构和其他二阶系统分析 对于线性结构的瞬态动力学平衡方程： (1) ANSYS里使用两种方法求解方程(1)：向前差分时间积分和Newmark积分（包括改进后的算法称为HHT）。向前差分方法适用于求解显示的瞬态分析。Newmark和HHT方法使用隐式方法来求解瞬态问题。 Newmark方法使用有限差分法，在一个时间间隔内有， (2) (3) 其中：α，δ：Newmark积分参数 我们主要的目的就是计算下一时刻的位移u n+1，则在t n+1时刻的控制方程(1)为： (4) 为了求解u n+1，可以把(2)和(3)重新排列，得 (5) (6) 其中： 注意到(5)代入到(6)中，则，可以通过u n+1求出。由(5)、(6)和(4)得 (7) 一旦求出u n+1，速度和加速度可以利用(5)和(6)求得。对于初始施加于节点的速度或加速度可以利用位移约束并利用(3)计算得到。 根据Zienkiewicz的理论，利用(2)和(3)式得到的Newmark求解方法的无条件稳定必须满足：
(8) Newmark参数根据下式输入： (9) 其中：γ：振幅衰减因子 通过观察(8)和(9)可以发现无条件稳定也可以表述为，并且γ≥0。因此只要γ≥0，则求解就是稳定的。对于压电分析参数设置为：α=0.25；δ=0.5并且θ=0.5。通常情况下衰减因子γ=0.005。当γ=0时即α=0.25，δ=0.5时Newmark方法为平均加速度法。由于平均加速度法在位移幅值误差方面不产生任何数值阻尼。如果其他方面也没有阻尼，缺乏数值阻尼在高频结构计算中会产生不可接受的数值噪声。我们期望有一定水平的数值阻尼并且通过设置γ＞0来实现。 我们期望在高频模型中使用可控的数值阻尼计算方法，因为使用有限元计算离散空间域的结果，在高频率的模式不太准确。然而，这种算法必须具备以下特征：在高频下引进数值阻尼不应该降低求解精度，在低频下不能产生过多的数值阻尼。在完全瞬态分析中，HHT时间积分方法可以满足以上的要求：基本的HHT的方法由下式给出： (10) 其中： 在HHT方法中四个参数α，δ，αf，αm为： (11) α，δ，αf，αm可以直接输入。但是对于二阶系统的无条件稳定且时间积分的准确性不降低，四个参数应该满足以下关系：
ANSYS瞬态动力学分析步骤
瞬态动力学分析步骤 进行瞬态动力学分析主要有：FULL（完全法）、Reduced（缩减法）和Mode Superposition（模态叠加法）。书上介绍的一般都是FULL法，其分析过程主要有8个步骤： （1）前处理（建立模型和划分网格） （2）建立初始条件 （3）设定求解控制器 （4）设定其他求解选项 （5）施加载荷 （6）设定多载荷步 （7）瞬态求解 （8）后处理（观察结果） 1 Full法步骤具体步骤如下： 第1步：载入模型Plot>V olumes 第2步：指定分析标题并设置分析范畴 1 设置标题等Utility Menu>File>Change Title Utility Menu>File> Change Jobname Utility Menu>File>Change Directory 2 选取菜单途径Main Menu>Preference ,单击Structure,单击OK 第3步：定义单元类型 Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete,出现Element Types对话框, 单击Add出现Library of Element Types 对话
框,选择Structural Solid,再右滚动栏选择Brick 20node 95,然后单击OK，单击Element Types对话框中的Close按钮就完成这项设置了。第4步：指定材料性能 选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models。出现Define Material Model Behavior对话框,在右侧Structural>Linear>Elastic>Isotropic,指定材料的弹性模量和泊松系数，Structural>Density指定材料的密度，完成后退出即可。 第5步：划分网格 选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,出现MeshTool对话框，一般采用只能划分网格，点击SmartSize,下面可选择网格的相对大小（太小的计算比较复杂，不一定能产生好的效果，一般做两三组进行比较），保留其他选项，单击Mesh出现Mesh V olumes对话框，其他保持不变单击Pick All，完成网格划分。 第6步：建立初始条件 Main Menu>Preprocessor>Loads>define loads>Apply>Initial Condit’n>Define,弹出Define Initial Conditions拾取菜单，在大端面拾取一节点，单击OK，弹出对话框，在Lab DOF to be specified 选择相应的方向，以及初始位移和初始速度 第7步：设定求解类型和求解控制器 Main Menu>Solution>Analysis Type>New analysis,选择Transient,然后选择Full,其他默认，单击OK。 设置求解控制器：Main Menu>Solution>Analysis Type>Sol’n
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