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1、动力学 培训手册,实例分析补充资料,November 30, 1998,W-2,Dynamics - Release 5.5 (001174),目 录,介绍性实例 Tacoma吊桥抖振破坏 W-3 模态分析实例 带孔平板 W-11 模态分析实例 受预应力的圆盘 W-19 模态分析实例 圆锥斜角齿轮 W-23 谐分析 两端固支的梁 W-27 瞬态分析 物块在弹性梁上的反弹 W-31 响应谱分析 工作台 W-36,介绍性实例,Tacoma吊桥抖振破坏,November 30, 1998,W-4,Dynamics - Release 5.5 (001174),介绍性实例 Tacoma吊桥抖振破坏,目
2、的： 了解典型动力学分析的基本步骤； Tacoma Narrows 吊桥，又称为Calloping Gertie, 因其在1940年令人惊奇的倒塌而著名， 在这个实例中，将桥的模型进行分析，并计算它的固有频率和振型。 然后将通过谐分析来摸拟导致桥倒塌的暴风以及漩涡脱落情况。,November 30, 1998,W-5,Dynamics - Release 5.5 (001174),介绍性实例 Tacoma吊桥抖振破坏(接上页）,分析步骤指导： 1. 进入指导教师指定的ANSYS工作目录 2. 从gallop.inp文件读入数据开始： Utility Menu File Read Input f
3、rom 这将会建立一个桥的模型 下一步是进行模态分析,November 30, 1998,W-6,Dynamics - Release 5.5 (001174),介绍性实例 Tacoma吊桥抖振破坏(接上页）,3. 进入求解器将分析类型改为模态分析 Solution New Analysis 选择模态 4. 设下列分析选项： Solution Analysis Options. 选择 Block Lanczos 法 提取10阶模态 扩展10阶模态 包括预应力效应选项-选OK 下一个对话框接受缺省值 5. 求解 Solution -Solve- Current LS 6. 图示前几阶振型 Gen
4、eral Postproc Next Set General Postproc Plot Results Deformed Shape,November 30, 1998,W-7,Dynamics - Release 5.5 (001174),介绍性实例 Tacoma吊桥抖振破坏(接上页）,7. 进入求解器并选择谐分析 Solution New Analysis 8. 设置下列分析选项 ：Solution Analysis Options. 振型叠加求解方法 其余各项取缺省值（包扩后面的话框） 9. 设置频率和子步选项 ： Solution Time/Frequenc Freq and Sub
5、steps. 谐振动频率范围 = 0 to 0.4 字步数 = 40 阶梯式边界条件 10. 设置常常尼比 = 0.01 Solution Time/Frequenc Damping 11. 为模态叠加施加载荷矢量，比例因子设定为100（关闭警告窗口 Solution Apply Load Vector For Mode Super 12. 求解,November 30, 1998,W-8,Dynamics - Release 5.5 (001174),介绍性实例 Tacoma吊桥抖振破坏(接上页）,13. 进入POST26（时间历程后处理器），并选定结果文件 TimeHist Postpro
6、 Settings File 允许变量数目 = 10 含有数据的文件 = gallop.rfrq 14. 建立一个标量参数来表示中心节点: ncen = node(0,0,0). 15. 定义一个含有中心节点UZ位移的变量： a. TimeHist Postpro Define Variables Add Nodal DOF Result OK b. 选择任意一个节点，并在选择对话框中按OK (注意：在下一个对话框中要将这个节点号变为 ncen !) c. 参考变量号 = 2 d. 节点号 = ncen e. 标签名 (用户定义的标签) = umid f. 选择自由度解，在UZ方向的平移,No
7、vember 30, 1998,W-9,Dynamics - Release 5.5 (001174),介绍性实例 Tacoma吊桥抖振破坏(接上页）,16. 绘制2号变量的曲线图 TimeHist Postpro Graph Variables 在顶部空格内填入2 17. 退出ANSYS，或者如果时间允许的话，接着进行第18步,November 30, 1998,W-10,Dynamics - Release 5.5 (001174),介绍性实例 Tacoma吊桥抖振破坏(接上页）,任选: 继续下列各步骤，以查看再0.07HZ频率时的变形和应力 18. (仍在 POST26中) 从文件 ga
8、llop_more. Inp 读输入数据 19. 进入 POST1, 读入第一载荷步的第7子步的结果，并画出变形图及应力等值线图。对虚部重复以上操作 20. 退出ANSYS.,实部,虚部,模态分析实例,带 孔 平 板,November 30, 1998,W-12,Dynamics - Release 5.5 (001174),模态分析实例 带孔平板,描述: 确定图示带孔平板:前10阶固有频率。 假设平板在圆孔处有径向约束。平板由铝制成，材料性质如下： - 杨氏模量 = 10 x 106 psi - 密度 = 2.4 x 10-4 lb-sec2/in4 - 泊松比 = 0.27,Novembe
9、r 30, 1998,W-13,Dynamics - Release 5.5 (001174),模态分析实例 带孔平板(接上页),分析步骤指导： 1. 清空数据库，读入plate.inp文件,以生成一个几何模型及网格 Utility Menu: File Clear & Start New 按 OK, 然后选择 Yes Utility Menu: File Read Input from 选择 plate.inp 2. 定义材料性质 Preprocessor Material Props Isotropic 对材料号1按OK键，并输入: 杨氏模量 = 10e6 密度 = 2.4e-4 泊松比
10、(次要的) = .27 3. 选择模态分析 Solution New Analysis 选择模态，按OK,November 30, 1998,W-14,Dynamics - Release 5.5 (001174),模态分析实例 带孔平板(接上页),4. 设置分析选项 Solution Analysis Options 选择 Block Lanczos 方法 提取10阶模态 扩展10阶模态 计算单元结果选项 按OK 对下一个对话框接受缺省值 5. 在孔上加径向约束 Utility Menu: Plot Lines Solution -Loads- Apply -Symmetry BC- On
11、Lines + 选择孔的周边线并按 OK 6. 开始求解 Solution -Solve- Current LS 在/stat窗口中检查求解信息，然后按 OK键,November 30, 1998,W-15,Dynamics - Release 5.5 (001174),模态分析实例 带孔平板(接上页),7. 查看结果，从对频率列表开始 General Postproc Results Summary 8. 绘制第一阶振型 General Postproc -Read Results- First Set General Postproc Plot Results Deformed Shape
12、 选择 “变形和不变形边框” ，按 OK 键 9. 显示第二阶振型并绘制成动画 General Postproc -Read Results- Next Set Utility Menu: Plot Replot Utility Menu: PlotCtrls Animate Mode Shape 帧数= 10 时间间隔 = 0.05 10. 对后继的各模态重复上述步骤,模态分析实例,机 翼 模 型,November 30, 1998,W-17,Dynamics - Release 5.5 (001174),模态分析实例 机 翼 模 型,描述: 确定所示机翼模型的前5阶固有频率: 杨氏模量 =
13、 38000 psi 密度 = 1.033 x 10-3 slugs/in3 = 1.033E-3/12 lb-sec2/in4,November 30, 1998,W-18,Dynamics - Release 5.5 (001174),模态分析实例 机 翼 模 型(接上页),分析步骤指南： 1. 清空数据库读入文件wing.inp,以建立机翼几何模型及网格 2. 定义材料性质。注意使用英制in-lb-sec单位 3. 施加边界条件 提示: 选择在面上施加位移，选定z=0的区域，固定其全部自由度. 4. 采用 Block Lanczos 法提取并扩展前阶5阶固有率频. 5. 查看所有这些阶的
14、振型,模态分析实例,受预应力的圆盘,November 30, 1998,W-20,Dynamics - Release 5.5 (001174),模态分析实例 受预应力的圆盘,描述: 确定所示有孔铝盘的前10阶固有频率和振型: 杨氏模量 = 10 x 106 psi 密度 = 2.3 x 10-4 lb-sec2/in4 泊松比 = 0.27,November 30, 1998,W-21,Dynamics - Release 5.5 (001174),模态分析实例 受预应力的圆盘,分析步骤指南： 1. 清空数据库，读入disc.inp文件,以生成一个几何模型及网格 2. 施加位移约束: 在中心
15、孔处UZ=0，并有对称边界条件 （对于径向约束而言）提示:将要用到两个菜单： Solution Apply Displacement On Lines + 对UZ的约束 Solution Apply Displacement -Symmetry B.C.- On Lines + 对于对称边界条件 为了更容易的选择各条线，转换到前视图上，并使用圆拾取方式 3. 施加薄膜压力载荷： -20psi应力作用在盘的外边缘上。提示：仍保持前视图，使用圆圈拾取方式拾取整个盘，然后用圆圈解除拾取方式对除了外边缘以外的所有其它部分解除拾取 4. 激活预应力效应选项（采用分析选项对话框），得到一个静力分析解，并查
16、看结果,November 30, 1998,W-22,Dynamics - Release 5.5 (001174),模态分析实例 受预应力的圆盘（接上页）,5. 转换成模态分析激活预应力效应选项（再次），使用Block- Lanczos法提取预应力圆盘的前10阶模态 6. 查看各阶振型 7. 如果时间允许的话，再作一个没有预应力的模态分析（将预应力选项关闭），并比较结果。下面所示分别为这两种情况下的第一阶振型。你能猜出哪一个是有预应力的呢?,模态分析实例,圆锥斜角齿轮,November 30, 1998,W-24,Dynamics - Release 5.5 (001174),模态分析实例 圆锥斜角齿轮,描述: 确定所示螺旋圆锥齿轮第二节径的前2阶固有频率，假设是完全自由条件（即无位移约束），齿轮材料性质如下: 杨氏模量 = 2.9 x 107 psi 密度 = 7.32 x 10-4 lb-sec2/i
