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1、实验五 质量-弹簧系统的谐响应分析（感受共振）、实验目的1、学会分析实际工程问题的方法2、掌握谐响应分析分析方法3、学会对问题的抽象处理二、实验器材能够安装ANSYS软件，CPU2.0GHZ以上，内存1G以上，硬盘5G空间的计算 机三、实验说明（一）谐响应分析任何持续的周期载荷将在结构系统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 计能否成功克服共振、疲劳及其他受迫振动引起的有害结果。谐响应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 观察峰值频
2、率对应的应力。（二）实验问题的描述确定如图4所示的系统中的质量块ml上施加简谐力（F1）时两个质量块（ml 和m2）的振幅响应和相位角响应。该问题的材料属性如下：m1=m2=0.5 lb-sec2/in; k1=k2=kc=200lb/ino载荷大小如下：Fl=200 lb。弹簧的长度是任意的，只是用来定义弹簧的方向，两个质量块的自由度都 是沿着弹簧方向。如图5-1.-AAA/V戡 圳崛弭鶴*魄的棋费简电图5-1四、实验内容和步骤（一）前处理1. 定义工作名：Utility Menu File Change Title,在弹出 Change Title 的对话框，输入 Harmonic Res
3、ponse of the Structure,然后单击 OK 按钮。2. 定 义单元 类型：Main Menu Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete,弹出 “Element Types对话框，单击 Add 按钮, 弹出“Library of Element Types 对话框，在左边的滚动条中选择St rue tural及其下的 Combina tion ,在右边的滚动条中选择Spring-damperl4，单击 Apply 按钮。如图 5-2 所示图5 一 23-在左面滚动栏中选择“St rue tural ”及其下的“ Mass”，在右面的滚动栏
4、中选中“ 3D mass 21” ,如图5-3所示，单击Ok按钮H Library of Element TypesLibrary of Element TypesLinkEl earn1PipeSolidShellSolid-ShellConstraint3D m 旳 213D mass212CancelElement type reference numberOKApply4. 单击“Element Types”对话框的Close按钮，关闭对话框，如图5-4所示.H Element TypesDefined Element Ty口已：沖已1CC冋E；IN1斗Type 2MA5521Add.
5、Dptio ns，图5 -4DeleteClose5.定义实常数：MainHelpMenu_cessor RealConstantsAdd/Edit/Delete,弹出 Real Constant 对话框，单 击 Add 按钮，弹出 Element Type for Real Constants 对话框， 如图5-5所示.Element Type for Real Co.C0MBIN14Choose element type:Type 2MASS 21图4 一 56. 在“ Elemen t Types for Real Cons tan t&对话框中单击选取“ Type 1图5- 67. 又
6、在“Element Types对话框中单击Add按钮，弹出Element Types forReal Constants对话框，在该对话框中选取“Type 2 MASS 2,单击OK按钮，如图5-7所示图5 -8. 单击“Real Constants”对话框中的Close按钮，关闭该对话框9. 创建节点：Main Menu Preprocessor Modeling Create NodesIn Active CS,弹出如图5-8所示所示的对话框。在输入栏中分别输入0、0、0，Apply按钮。图4 - 110. 继续在“Create Nodes in Actives Coordinate Sy
7、stem对话框中, 在“NODE Node number后面的输入栏中输入4,在“X, Y, Z Location inactiveCS”后面的输入栏中分别1, 0, 0,单击OK按钮。如图5-9.图5-911. 打开节点编号显示控制：如图5-10所示.图5 TO12. 插入新节点:Main Menu Preprocessor Modeling Crea te Nodes Fill bet ween Nds，弹出一个拾取框如图 5-11 所示,单击OK按钮，弹出一个如图5-12的对话框，单击OK按钮。图 5 -11FILL Create Nodes Between 2 Nodes NODE1.
8、NODE2 Fill between nodesNFILL Number of nodes to fillN5TRT Starting node no.NINC Inc. between filled nudesSPACE Spacing ratioITIME No. of fill operations -(in匚luding original)IN匚 Node number in匚rement -4-(For 已自匚h匚匚essive fill operation)OKApplyCancelHelp图 5 - 1213. 选择菜单路径：Utility Menu PiotCtrls Wind
9、ow Controls WindowOptions,弹出如图5-13所示的对话框。最后结果如图5-14所示。/PLOPTS Window Options| Multi L已g已泊INFOLEG1Legend headerOnLEG2View portion of legendOnLEG3Contour legendOnFR.AME Window frameOnTITLE TitleOnMINM Min-Max symbolsOnFILE JobnameOffLOGO AN5Y5 logo displayWIN5 Automati匚 window sizing | Graphical logo破
10、On whe仃 entire legend turned on or off WP WP drawn as part of plot?DATE DATE/TIME display/TRIAD Location of triadiREPLOT Replot Upon OK/Apply?厂NoOKApplyCancelHelpDisplay of legend图 5 一 1314. 创建梁单元：Main Menu Preprocessor Modeling Create Elements Auto Numbered Thru Nodes，弹出 Elements from Nodes 的拾取框。15
11、-用鼠标在屏幕上拾取编号为1和2的节点，单击Apply按钮，屏幕上在 节点1和节点2之间出现一条直线16用鼠标在屏幕上拾取编号为2和3的节点，单击Apply按钮，屏幕上在 节点2和节点3之间出现一条直线17用鼠标在屏幕上拾取编号为3和4的节点，屏幕上在节点3和节点4之 间出现一条直线，单击OK按钮关闭拾取菜单，如图5-15所示18. 设置单元属性：Main Menu Preprocessor Modeling Create Elements Elem Attributes,弹出 Element Attributes对话框。如图4-15所示。图 5 -1619. 创建质量单元：Main Menu
12、 Preprocessor Modeling Create Elements Auto Numbered Thru Nodes,弹出 Elements from Nodes 的拾取框。20. 用鼠标在屏幕上拾取节点2,单击Apply按钮21. 用鼠标在屏幕上拾取节点3,单击OK按钮。（二）加载和求解22. 定义求解类型：Main Menu Solution Analysis Type New Analysis.出现一个对话框，选中Harmonic,单击OK按钮。如图5-17所示。New AnalysisT*mNTYPE Type of analysisC StaticC ModalHarmon
13、icC TransientC Spe匚trumEiqen Buckling5ubstructuring/CM5OKCancelHelpjlitud + phaser pjoOKCancelHelp图 5 -1723. 设置求解选项：Main Menu Solution Analysis Type AnalysisOptions,出现 Harmonic Analysis 对话框，如图 518 所示。H Harmonic AnalysisHROPT Solution methodHROUT DOF printout formatLUMFM Use lumped mass approx?24. 接着
14、弹出Full Harmonic Analysis对话框，单击OK按钮接受默认选项，如图519所示25. 设置输出选项：Main Menu Solu tion Load Step Opts Out putCtrls Solu Printout,弹出 Solution Printout Controls 对话框, 在FREQ Print frequency后面单击选中Last substep,单击OK按钮。 如图5-21所示.CT Solution Printout ControlsOUTPR Solution Printout ControlsBasic quantitiesItem Item for printout 匚ontrolFREQ Print frequency(* Last substep jEvery substepEvery Nth substpC NoneValue of N(Use 仃eqative N for equally spa匚已d data)Cname Component 仃ame -for which above setting
