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1、ANS Y谱分析的概念、步骤及关键点谱是谱值和频率的关系曲线，反映了时间 - 历程载荷的强度和频率之间的关系。响应谱 代表系统对一个时间 - 历程载荷函数的响应，是一个响应和频率的关系曲线。谱分析 是一种将模态分析结果和已知谱联系起来的计算结构响应的分析方法，主要用于确定结构对 随机载荷或 随时间变化载荷的动力响应。谱分析可分为时间 -历程分析和频域的谱分析。时间 -历程 谱分析主要应用瞬态动力学分析。 谱分析可以代替费时的时间 -历程分析， 主要用于确定结构对随机 载荷或时 间变化载荷（地震、风载、海洋波浪、喷气发动机推力、火箭发动机振动等）的动力响应 情况。 谱分析的主要 应用包括核电站（
2、建筑和部件），机载电子设备（飞机 / 导弹），宇宙飞船部 件、飞机构件，任何承受地震或其他不规则载荷的结构或构件，建筑框架和桥梁等。功率谱密度（ Power Spectrum Density ）：是结构在随机动态载荷激励下响应的统计结果，是一条功率谱密度值-频率值的关系曲线，其中PSD可以是位移PSD速度PSD加速度PSD力PSD等形式。数学上， PSD-频率关系曲线下面的面积就是方差，即响应标准偏差的平方值。ANSYSt分析分为3种类型：*响应谱分析（ SPRS OR MPRS）ANSY响应谱分为单点响应谱和多点响应谱，前者指在模型的一个点集（不局限于一个点）定义一条响应 谱；后者指在模型的
3、多个点集定义多条响应谱。* 动力设计分析（ DDAM）动力分析设计是一种用于分析船舶装备抗震性的技术* 随机振动分析（ PSD）随机振动分析主要用于确定结构在具有随机性质的载荷作用下的响应。 与响应谱分析类似，随机振动分析 也可以是单点的或多点的。在单点随机振动分析时，要求在结构的一个点集上指定一个PSD;在多点随机振动分析时，则要求在模型的不同点集上指定不同的PSD。一 单点响应谱分析 基本步骤（ 1 ）建立模型（ 2 ）求得模态解（ 3 ）求得谱解（ 4 ）扩展模态（ 5 ）合并模态（ 6 ）观察结果1. 模型的建立* 只允许线性行为，任何非线性特性均作为线性处理，即非线性行为无效;* 一
4、定要定义弹性模量EX和密度DENS2. 计算模态解 结构的固有频率和模态振型是谱分析所必须的数据，在进行谱分析求解前需要先计算模态解。* 只能用 subspace ， Reduced 法和 black lanczos 法；* 所提取的模态数应足以表征在感兴趣的频率范围内结构所具有的响应；* 如果采用 GUI 菜单操作，在模态设置对话框打开了 Expand mode shapes 选项，将在模态分析中进行 扩展操作，否则扩展操作将在谱分析求解之后进行（即模态扩展可在模态求解过程中实施，也可在 谱分析以后单 独扩展）；* 有材料相关的阻尼必须在模态分析中定义；* 对于地震谱必须在施加激励谱的位置添
5、加自由度约束；* 对于力 / 压力谱，必须在模态分析时加载；* 求解结束退出 solution 处理器。3. 谱分析求解（1）设置谱分析选项*指定分析类型为single-pt resp （单点响应谱）；*no.of models for模态扩展数）；solu（ *Calculate elem（如果需要计算单元应力，打开该选项）St2es设置激励谱选项*Type of response spectrum 响应谱的类型： Seismic displac 位移 （Units: length）， Seismicvelocity 速度（length/time） , Seismic accel 力廿速度（
6、length/timeA2）, Force spectrum 力（forceamplitude multipliers） , PSD（accelerationA2/（cycles/time） 等；除了力谱之外，其余的都可以表示地震谱， 即它们都假定作用于基础上，即有约束的节点上。力谱作用于没有约束的节点，可以用F或FK命令施加，方向分别用FX, FY和FZ表示。PSD施加在非基础节点上。（PSD翻译成（in/sec?） 2旧z，是加速度PSD，ANSYS不推荐在SPRS中使用PSD分析），（命令：sytyp ）。*Excitation direction设置激励谱方向，通过3个坐标分量确定（命
7、令：sed,x,y,z）（3）定义激励谱的谱值-谱线关系曲线（freq和sv）；（4 ）设置阻尼；（5 ）开始求解。4. 扩展模态* 只选择有明显意义的模态进行扩展；* 扩展后才能合并；* 选择应力计算；5. 合并模态合并模态前要重新进入ANSYS求解器（ 1）指定分析选项为 Spectrum（ 2）选择模态合并方法*Mode Combination MethodCQ （法：GRP 法DSUMfe:SRSS 法:NRLSU 法：*Type of output指定输出结果类型：位移disp （位移，应力，载荷等），速度velo （速度、应力速度、载荷速 度等）和加速度 acel （加速度、应力加
8、速度、载荷加速度等）* 合并求解 Solve-Current LS 6. 观察结果据模态合并方法指定的某种方式合并最大模态响应，最终计算出结构的总响应。总响应包括宗的位 移（或总速 度、总加速度）以及在模态扩展过程中得到的结果总应力（或总反应力速度、总反应加速度）、总应变（或总应变速度、或总应变加速度）、总的反作用力（或总的反作用力速度、总 反作用力加速 度）。* 进入通用后处理器 POST1* 读入 job name.MCOM 文件；注意：使用PLNSOI命令将衍生数据如应力、应变进行节点平均化处理，导致不同材料、不同壳厚度或其它不连 续性单元共有的节点平均意义十分模糊。为避免这种问题，在执
9、行PLNSOI 命令前，先使用SELECTING选择工具将具有同材料、相同壳体厚度等单元选择岀来，再分别执行PLNSO命令进行节点平均化处理。二 随机振动分析功率谱密度（PSD）是针对随机变量在均方意义上的统计方法，用于随机振动分析。此时，响应的瞬态数 值只能用于概率函数来表示，其数值的概率对应一个精确值。基本步骤（1）建立模型（ 2 ）计算模态解（ 3 ）谱分析求解（ 4 ）扩展模态（ 5 ）合并模态（ 6 ）观察结果其中（ 1）、（ 2）、（ 4）与单点响应谱分析相同1. 模型的建立* 只允许线性行为，任何非线性特性均作为线性处理，即非线性行为无效，例如，如果分析中包括接 触单元，它 们的
10、刚度将依据原始状态来计算并且之后就不再改变；* 一定要定义弹性模量EX和密度DENS2. 计算模态解结构的固有频率和模态振型是谱分析所必须的数据，在进行谱分析求解前需要先计算模态解。* 只能用 subspace，Reduced 法和 black lanczos 法；* 所提取的模态数应足以表征在感兴趣的频率范围内结构所具有的响应；* 如果采用 GUI 菜单操作，在模态设置对话框打开了 Expand mode shapes 选项，将在模态分析中进行 扩展操作，否则扩展操作将在谱分析求解之后进行（即模态扩展可在模态求解过程中实施，也可在 谱分析以后单 独扩展）；* 有材料相关的阻尼必须在模态分析中
11、定义；* 对于地震谱必须在施加激励谱的位置添加自由度约束；* 对于力 / 压力谱，必须在模态分析时加载；* 求解结束退出 solution 处理器。3. 谱分析求解进入 ANSYJ 求解器，设置分析类型为 Spectrum(1)设置谱分析选项*指定分析类型为P.S.D功率谱密度分析；*no.of models for模态扩展数);solu( Calculate elem(如果需要计算单元应力，打开该选项)2)设置激励谱选项*Type of response spectrum响应谱的类型：加速度 Acceleration(AccelerationA2/Hz),Accal(gA2/Hz),速度 V
12、elocity(velocityA2/Hz),位移 Displacement(displacementA2/Hz)，力Force spectrum (forceA2/Hz) 和压力 Pressure Spectrum(pressureA2/Hz)功率谱密度等；Forcespectrum和Pressure Spectrum只能作为节点激励，且必须在模态分析时就加载。(命令 PSDUNIT， TBLNO， TYPE， GVALUE Value of acceleration duce to gravity arbitray units for ACCG PSD table. Default is
13、386.4 in/sA2。(3)定义激励谱的谱值-谱线关系曲线(freq和sv )；( 4)施加功率谱密度激励Main Menu-Solusion-Define Loads-Apply-Spectrum-Base PSD Excit/Node PSD Excit 这个施加步骤很关键：基础激励就默认加载在定义的约束点上；节点激励就默认模态分析时所加的力或压力作用的节点(5)计算 PSD 参与因子*Table no. of PSD table指定所要计算的PSD谱编号*Base or Node Excitation设置PSD激励谱的类型是基础激励还是节点激励 命令(PFACT, TBLNO, Ex
14、cit,Parcor)(6 )设置输出控制位移解Load Step3速度解Load Step4加速度解Load Step5( 7 )开始求解4. 扩展模态* 只选择有明显意义的模态进行扩展；* 扩展后才能合并；* 选择应力计算；5. 合并模态合并模态前要重新进入 ANSYS 求解器 随机振动分析的合并模态操作与单点响应谱分析不同之处在于随机振动分 析的合并方法只有 种，在分析对话框中需要指定需要合并的模态数； PSD 一6. 观察结果随机振动分析结果写入结果文件 jobname.rst 中，包括* 模态振型* 基础激励静力解* 位移解、速度解和加速度解可用POSTIL POST26观察结果（1
15、）通用后处理器 POST1* 读入 job name.MCOM 文件；* 显示结果（2）POST26* 存储频率向量STOR，PSD* 定义变量*计算响应 PSD 并保存为变量* 获得响应曲线命令 PLVAR 画出曲线* 还可计算协方差 得到任意变量间的关系谱分析常见问题及解答。灯用户在除机振动分析（PSD）中指定了圧力PSD但咼不到任何参与系数主嬰妃谐 分 析中压力载荷定义的不正确e为得到压力f，SI）参与系数必须在MODAI,分析时雄加 压力載荷来计算載荷向斤。然后通过LVSCAI-E命令在谱分析申便用。金如衆获3signia 结泉，只需将】sigi.ui 结果乗以系数 3即可。P 栽荷步 3 结果的单位为 mm. m 等；应力结果应为 KlPx 或 P* （ I sigma） r立随机掾动分析中用RPsn命令的响应pso的单位是什么？立女e果单卜10）（墓础戒力）激型施加到很多融励点（用D或卜命令）匕这些节点 激励是否圧完全相关的？相关的授念是只有使用了不同的PSD时才有效（两个或多个PS】） 或空间
