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1、M3-1第三章：谐响应分析第一节：谐响应分析的定义(dngy)和目的第二节：关于谐响应分析的基本术语和概念第三节：谐响应分析在ANSYS中的应用第四节：谐响应分析的实例练习第1页/共96页第一页，共97页。M3-2谐响应分析第一节：定义(dngy)和目的什么是谐响应(xingyng)分析？确定一个结构在已知频率的正弦（简谐）载荷作用下结构响应(xingyng)的技术。输入：已知大小和频率的谐波载荷（力、压力和强迫位移）；同一频率的多种载荷，可以是同相或不同相的。输出：每一个自由度上的谐位移，通常和施加的载荷不同相；其它多种导出量，例如应力和应变等。第2页/共96页第二页，共97页。M3-3谐响
2、应分析第一节：定义(dngy)和目的（接上页）谐响应分析用于设计：旋转设备（如压缩机、发动机、泵、涡轮机械等）的支座、固定装置和部件；受涡流(wli)（流体的漩涡运动）影响的结构，例如涡轮叶片、飞机机翼、桥和塔等。第3页/共96页第三页，共97页。M3-4谐响应分析第一节：定义(dngy)和目的（接上页）为什么要作谐响应分析？确保一个给定的结构能经受住不同频率的各种正弦载荷（例如：以不同速度运行的发动机）；探测共振响应，并在必要(byo)时避免其发生（例如：借助于阻尼器来避免共振）。第4页/共96页第四页，共97页。M3-5谐响应分析第二节：术语(shy)和概念包含的主题：运动方程谐波载荷(z
3、ih)的本性复位移求解方法第5页/共96页第五页，共97页。M3-6通用运动方程(fngchng)：F矩阵和u矩阵是简谐的，频率为w:谐响应分析的运动方程(fngchng)：谐响应分析-术语和概念(ginin)运动方程第6页/共96页第六页，共97页。M3-7谐响应分析-术语和概念运动(yndng)方程(接上页)Fmax=载荷(zih)幅值I=-1=载荷(zih)函数的相位角F1=实部,FmaxcosyF2=虚部,Fmaxsinyumax=位移幅值f=载荷(zih)函数的相位角u1=实部,umaxcosfu2=虚部,umaxsinf第7页/共96页第七页，共97页。M3-8谐响应分析-术语和概
4、念谐波载荷(zih)的本性在已知频率下正弦变化(binhu)；相角y允许不同相的多个载荷同时作用，y缺省值为零；施加的全部载荷都假设是简谐的，包括温度和重力。实部虚部第8页/共96页第八页，共97页。M3-9谐响应分析-术语和概念(ginin)复位移在下列情况下计算出的位移将是复数具有阻尼施加载荷是复数载荷（例如：虚部为非零的载荷）复位移滞后一个相位角（相对(xingdu)于某一个基准而言）可以用实部和虚部或振幅和相角的形式来查看第9页/共96页第九页，共97页。M3-10谐响应分析-术语和概念(ginin)求解方法求解简谐运动方程的三种方法：完整法为缺省方法，是最容易的方法；使用完整的结构矩
5、阵，且允许(ynx)非对称矩阵（例如：声学矩阵）。缩减法*使用缩减矩阵，比完整法更快；需要选择主自由度，据主自由度得到近似的M矩阵和C矩阵。模态叠加法*从前面的模态分析中得到各模态；再求乘以系数的各模态之和；所有求解方法中最快的。第10页/共96页第十页，共97页。M3-11谐响应分析-术语(shy)和概念求解方法（接上页）第11页/共96页第十一页，共97页。M3-12谐响应分析第三节：步骤(bzhu)四个主要步骤(bzhu)：建模选择分析类型和选项施加谐波载荷并求解观看结果第12页/共96页第十二页，共97页。M3-13谐响应分析-步骤(bzhu)建模模型只能用于线性单元和材料，忽略各种非
6、线性；记住要输入密度；注意：如果(rgu)ALPX（热膨胀系数）和T均不为零，就有可能不经意地包含了简谐热载荷。为了避免这种事情发生，请将ALPX设置为零.如果(rgu)参考温度TREF与均匀节点温度TUNIF不一致,那么T为非零值；请参阅第一章中的建模需要考虑的问题。第13页/共96页第十三页，共97页。M3-14谐响应分析-步骤(bzhu)建模命令(接上页)/PREP7ET,.MP,EX,.MP,DENS,!建立( jinl)几何模型!划分网格.第14页/共96页第十四页，共97页。M3-15谐响应分析(fnx)-步骤选择分析(fnx)类型和选项3建模3选择分析(fnx)类型和选项3输入求
7、解器，选择谐响应分析(fnx)；3主要分析(fnx)选项是求解方法-在后面讨论；3规定阻尼-在后面讨论。典型(dinxng)命令:/SOLUANTYPE,HARMIC,NEW第15页/共96页第十五页，共97页。M3-16谐响应分析-步骤(bzhu)选择分析类型和选项（接上页）分析选项求解方法-完整法、缩减法和模态叠加法。缺省为完整法；自由度输出(shch)格式-主要用于批处理方式中；集中质量矩阵。推荐用于如果结构的一个方向的尺寸远小于另两个方向的尺寸的情况中。例如：细长梁与薄壳。典型(dinxng)命令:HROPT,.HROUT,LUMPM,.第16页/共96页第十六页，共97页。M3-17
8、谐响应分析-步骤(bzhu)选择分析类型和选项（接上页）阻尼从-阻尼、-阻尼和阻尼率中选取(xunq)阻尼率最常用典型(dinxng)命令:ALPHAD,BETAD,DMPRAT,.第17页/共96页第十七页，共97页。M3-18谐响应分析-步骤施加谐波(xib)载荷并求解3建模3选择分析类型和选项3施加谐波载荷并求解3所有施加的载荷以规定的频率（或频率范围(fnwi)）简谐地变化3“载荷”包括：3位移约束-零或非零的3作用力3压强3注意：如果要施加重力和热载荷，它们也被当作简谐变化的载荷来考虑！典型(dinxng)命令:DK, ! 或 D或DSYMDA,.DL,第18页/共96页第十八页，共
9、97页。M3-19谐响应分析-步骤(bzhu)施加谐波载荷并求解（接上页）规定谐波载荷时要包括：振幅和相角频率阶梯载荷对线性变化(binhu)载荷的说明振幅和相角载荷值（大小）代表振幅Fmax相角f是在两个或两个以上谐波载荷间的相位差，单一载荷不需要相角f实部虚部fF1maxF2max第19页/共96页第十九页，共97页。M3-20谐响应分析-步骤(bzhu)施加谐波载荷并求解（接上页）振幅和相角（接上页）ANSYS不能直接输入振幅和相角，而是规定实部和虚部分量；例如，施加(shji)两个简谐力F1和F2，其相角相差f:F1real=F1max(F1的振幅)F1imag=0F2real=F2m
10、axcosfF2imag=F2maxsinf可以使用APDL语言计算，但要确保角度单位为度（缺省为弧度）。实部虚部fF1maxF2max第20页/共96页第二十页，共97页。M3-21谐响应分析-步骤施加谐波载荷(zih)并求解命令（接上页）*AFUN,DEGFK,F,SFA,SFL,SFE,SF,第21页/共96页第二十一页，共97页。M3-22谐响应分析-步骤施加谐波(xib)载荷并求解（接上页）第22页/共96页第二十二页，共97页。M3-23谐响应分析-步骤施加谐波载荷(zih)并求解（接上页）谐波载荷的频率：通过频率范围和在频率范围内的子步数量来规定每秒的循环次数(csh)（赫兹）；
11、例如，在0-50频率范围内有10个子步时将给出在5，10，15.45和50Hz等频率上的解；而同一频率范围只有一个子步时，则只给出50Hz频率上的解。典型(dinxng)命令:HARFRQ,NSUBST,KBC,1第23页/共96页第二十三页，共97页。M3-24谐响应分析-步骤(bzhu)施加谐波载荷并求解（接上页）阶梯载荷(zih)对线性变化载荷(zih)：采用若干子步，可以逐渐地施加载荷(zih)（线性变化载荷(zih)），或者在第一个子步立刻施加载荷(zih)（阶梯载荷(zih)）；谐波载荷(zih)通常是阶梯加载，因为载荷(zih)值代表的是最大振幅。第24页/共96页第二十四页，共
12、97页。M3-25谐响应分析-步骤施加谐波载荷(zih)并求解（接上页）在施加谐波载荷后，下一步就是开始求解通常采用一个载荷步，但是可以采用若干子步，且每个子步具有不同(btn)的频率范围典型(dinxng)命令:HARFRQ,NSUBST,KBC,1第25页/共96页第二十五页，共97页。M3-26谐响应分析-步骤观看(gunkn)结果3健摸3选择分析类型和选项3施加谐波载荷并求解(qiji)3观看结果3分三步3绘制结构上的特殊点处的位移-频率曲线3确定各临界频率和相应的相角3观看整个结构在各临界频率和相角时的位移和应力采用采用(ciyng)POST26，时程后处，时程后处理器理器采用采用P
13、OST1，通用后处理器，通用后处理器第26页/共96页第二十六页，共97页。M3-27谐响应分析-步骤观看(gunkn)结果-POST26位移-频率关系曲线首先定义POST26变量节点和单元数据(shj)表用大于等于二的数据(shj)识别变量1包含各频率，并是预先定义了的第27页/共96页第二十七页，共97页。M3-28谐响应分析-步骤观看(gunkn)结果-POST26（接上页）定义变量(binling)（接上页）挑选可能发生最大变形的节点，然后选择自由度的方向；定义变量(binling)的列表被更新。第28页/共96页第二十八页，共97页。M3-29谐响应分析-步骤(bzhu)观看结果-P
14、OST26（接上页）定义变量画变量关系(gunx)曲线典型(dinxng)命令:/POST26NSOL,PLVAR,.第29页/共96页第二十九页，共97页。M3-30谐响应分析-步骤观看(gunkn)结果-POST26（接上页）确定各临界频率和相角用图形显示最高振幅发生时的频率；由于位移与施加的载荷不同步(tngb)（如果存在阻尼的话），需要确定出现最大振幅时的相角；要进行上述工作，首先要选择振幅+相位选项。第30页/共96页第三十页，共97页。M3-31谐响应分析-步骤(bzhu)观看结果-POST26（接上页）然后用表列出变量。注意：最大振幅=3.7出现在48Hz,85.7时下一步就是观
15、看整个模型在该频率和相角(xinjio)下的位移和应力（使用POST1)典型(dinxng)命令:PRCPLX,1PRVAR,FINISH第31页/共96页第三十一页，共97页。M3-32谐响应分析-步骤(bzhu)观看结果-POST1观看整个结构的结果进入POST1，且列出结果综述表，确定(qudng)临界频率的载荷步和子步序号；典型(dinxng)命令:/POST1SET,LIST第32页/共96页第三十二页，共97页。M3-33谐响应分析-步骤(bzhu)观看结果-POST1（接上页）使用HRCPLX命令读入在期望频率和相角时的结果：HRCPLX,LOADSTEP,SUBSTEP,PHA
16、SE,.例如：HRCPLX,2,4,85.7绘制变形图，应力(yngl)等值线图和其它期望的结果。典型(dinxng)命令:HRCPLX,PLDISP,2PLNSOL,FINISH第33页/共96页第三十三页，共97页。M3-34谐响应分析步骤(bzhu)3建立模型(mxng)3选择分析类型和选项3施加谐波载荷和求解3观看结果第34页/共96页第三十四页，共97页。M3-35第四节：实例(shl)-谐响应分析在这个实例分析中，结果考察由安装在两端固支梁上的旋转(xunzhun)机械产生的简谐力在该梁上引起的谐响应；详细内容请参阅动力学实例分析补充资料。第35页/共96页第三十五页，共97页。第
17、四章瞬态动力(dngl)分析第36页/共96页第三十六页，共97页。M3-37第四章：瞬态动力(dngl)分析第一节：瞬态动力分析(fnx)的定义和目的第二节：瞬态分析(fnx)状态的基本术语和概念第三节：在ANSYS中如何进行瞬态分析(fnx)第四节：瞬态分析(fnx)实例第37页/共96页第三十七页，共97页。M3-38瞬态分析第一节：定义(dngy)和目的什么是瞬态动力分析?它是确定随时间变化载荷（例如爆炸）作用(zuyng)下结构响应的技术；输入数据：作为时间函数的载荷输出数据：随时间变化的位移和其它的导出量，如：应力和应变。第38页/共96页第三十八页，共97页。M3-39瞬态分析(
18、fnx)定义和目的（接上页）瞬态动力分析可以应用在以下设计(shj)中：承受各种冲击载荷的结构，如：汽车中的门和缓冲器、建筑框架以及悬挂系统等；承受各种随时间变化载荷的结构，如：桥梁、地面移动装置以及其它机器部件；承受撞击和颠簸的家庭和办公设备，如：移动电话、笔记本电脑和真空吸尘器等。第39页/共96页第三十九页，共97页。M3-40瞬态分析(fnx)第二节：术语和概念包括的主题如下(rxi)：运动方程求解方法积分时间步长第40页/共96页第四十页，共97页。M3-41瞬态分析术语和概念运动(yndng)方程用于瞬态动力分析的运动方程和通用运动方程相同；这是瞬态分析的最一般形式，载荷可为时间的
19、任意函数；按照求解方法，ANSYS允许在瞬态动力分析中包括各种类型的非线性-大变形、接触(jich)、塑性等等。第41页/共96页第四十一页，共97页。M3-42瞬态分析(fnx)-术语和概念求解方法求解运动(yndng)方程直接(zhji)积分法模态叠加法隐式积分显式积分完整矩阵法缩减矩阵法完整矩阵法缩减矩阵法第42页/共96页第四十二页，共97页。M3-43瞬态分析术语和概念(ginin)求解方法（接上页）运动方程的两种求解法：模态叠加法（在第六章中讨论）直接积分法：运动方程可以(ky)直接对时间按步积分。在每个时间点，需求解一组联立的静态平衡方程（F=ma）；ANSYS采用Newmark
20、法这种隐式时间积分法；ANSYS/LS-DYNA则采用显式时间积分法；有关显式法和隐式法的讨论请参见第一章。第43页/共96页第四十三页，共97页。M3-44瞬态分析-术语和概念求解(qiji)方法（接上页）求解时即可用缩减结构矩阵，也可用完整结构矩阵；缩减矩阵：用于快速求解；根据主自由度写出K，C，M等矩阵，主自由度是完全自由度的子集；缩减的K是精确的，但缩减的C和M是近似的。此外，还有其它的一些缺陷(quxin)，但不在此讨论。完整矩阵：不进行缩减。采用完整的K，C，和M矩阵；在本手册中的全部讨论都是基于此种方法。第44页/共96页第四十四页，共97页。M3-45瞬态分析-术语(shy)和
21、概念积分时间步长积分时间步长（亦称为ITS或Dt）是时间积分法中的一个重要概念ITS=从一个时间点到另一个时间点的时间增量Dt；积分时间步长决定求解的精确度，因而其数值应仔细选取。ITS应足够小以获取下列数据：响应频率(pnl)载荷突变接触频率(pnl)（如果存在的话）波传播效应（若存在）第45页/共96页第四十五页，共97页。M3-46瞬态分析(fnx)-术语和概念积分时间步长（接上页）响应频率(pnl)不同类型载荷会在结构中激发不同的频率(pnl)（响应频率(pnl)）；ITS应足够小以获取所关心的最高响应频率(pnl)（最低响应周期）；每个循环中有20个时间点应是足够的，即：Dt=1/2
22、0f式中，f是所关心的最高响应频率(pnl)。响应(xingyng)周期第46页/共96页第四十六页，共97页。M3-47瞬态分析(fnx)-术语和概念积分时间步长（接上页）载荷(zih)突变ITS应足够小以获取载荷(zih)突变LoadtLoadt第47页/共96页第四十七页，共97页。M3-48瞬态分析-术语(shy)和概念积分时间步长（接上页）接触频率当两个物体发生接触，间隙或接触表面通常用刚度（间隙刚度）来描述；ITS应足够小以获取间隙“弹簧”频率；建议每个循环三十个点，这才足以获取在两物体间的动量传递(chund)，比此更小的ITS会造成能量损失，并且冲击可能不是完全弹性的。第48页
23、/共96页第四十八页，共97页。M3-49瞬态分析-术语和概念(ginin)积分时间步长（接上页）波传播由冲击引起。在细长结构中更为显著（如下落时以一端着地的细棒）需要很小的ITS，并且在沿波传播的方向需要精细的网格划分显式积分法（在ANSYS-LS/DYNA采用(ciyng)）可能对此更为适用第49页/共96页第四十九页，共97页。M3-50瞬态分析(fnx)第三节：步骤在此节中只讨论完整矩阵五个主要步骤：建模选择分析类型和选项规定边界条件和初始条件施加(shji)时间历程载荷并求解查看结果第50页/共96页第五十页，共97页。M3-51瞬态分析(fnx)步骤建模模型允许所有各种非线性记住要
24、输入(shr)密度！其余参见第一章建模所要考虑的问题第51页/共96页第五十一页，共97页。M3-52瞬态分析瞬态分析(fnx)(fnx)步骤步骤建模命令建模命令( (接上页接上页) )/PREP7ET,.MP,EX,.MP,DENS,! 建立几何(j h)模型! 划分网格.第52页/共96页第五十二页，共97页。M3-53瞬态分析步骤(bzhu)选择分析类型和选项3建模3选择(xunz)分析类型和选项：3进入求解器并选择(xunz)瞬态分析3求解方法和其它选项-将在下面讨论3阻尼将在下面讨论典型(dinxng)命令:/SOLUANTYPE，TRANS，NEW第53页/共96页第五十三页，共9
25、7页。M3-54瞬态分析步骤(bzhu)选择分析类型和选项（接上页）求解方法完整矩阵方法为缺省方法。允许下列非线性选项：大变形应力硬化Newton-Raphson解法集中质量矩阵主要用于细长(xchn)梁和薄壁壳或波的传播公式求解器由程序自行选择第54页/共96页第五十四页，共97页。M3-55瞬态分析步骤(bzhu)选择分析类型和选项命令（接上页）TRNOPT，FULLNLGEOM，SSTIF，NROPT，LUMPM，EQSLV，.第55页/共96页第五十五页，共97页。M3-56瞬态分析步骤(bzhu)选择分析类型和选项（接上页）阻尼和b阻尼均可用；在大多数情况(qngkung)下，忽略阻
26、尼（粘性阻尼），仅规定b阻尼（由滞后造成的阻尼）：b=2/w式中x为阻尼比，w为主要响应频率（rad/sec）。典型(dinxng)命令:ALPHAD，BETAD，第56页/共96页第五十六页，共97页。M3-57瞬态分析(fnx)步骤规定边界条件和初始条件3建模3选择分析类型(lixng)和选项3规定边界条件和初始条件3在这种情况下边界条件为载荷或在整个瞬态过程中一直为常数的条件，例如：3固定点（约束）3对称条件3重力3初始条件将在下面讨论第57页/共96页第五十七页，共97页。M3-58瞬态分析步骤规定(gudng)边界条件和初始条件命令(接上页)DK，!或D或DSYMDL，DA，ACEL
27、，OMEGA，.第58页/共96页第五十八页，共97页。M3-59瞬态分析步骤(bzhu)规定边界条件和初始条件（接上页）初始条件时间t=0时的条件：u0，v0，a0它们的缺省值为，u0=v0=a0=0可能要求非零初始条件的实例：飞机着陆(v00)高尔夫球棒击球(v00)物体(wt)跌落试验(a00)第59页/共96页第五十九页，共97页。M3-60瞬态分析(fnx)步骤规定边界条件和初始条件（接上页）施加初始(chsh)条件的两种方法：以静载荷步开始当只需在模型的一部分上施加初始(chsh)条件时，例如，用强加的位移将悬臂梁的自由端从平衡位置“拨”开时，这种方法是有用的；用于需要施加非零初始
28、(chsh)加速度时。使用IC命令SolutionApplyInitialConditnDefine+当需在整个物体上施加非零初始(chsh)位移或速度时IC命令法是有用的。第60页/共96页第六十页，共97页。M3-61瞬态分析(fnx)步骤规定边界条件和初始条件（接上页）实例-物体从静止状态下落这种情况a0=g（重力加速度）v0=0采用静载荷步法载荷步1：关闭瞬态效应。用TIMINT，OFF命令或SolutionTime/FrequencTimeIntegration.采用小的时间间隔，例，0.001；采用2个子步，分步加载（如果采用线性载荷或一个子步，v0就将是非零的）；保持物体静止，例
29、如(lr)，固定物体的全部自由度；施加等于g的加速度；求解。第61页/共96页第六十一页，共97页。M3-62瞬态分析步骤(bzhu)规定边界条件和初始条件命令（接上页）!载荷步1TIMINT，OFF!关闭瞬态效应TIME，0.001!小的时间间隔NSEL，!选择(xunz)所有小物体的所有节点D，ALL，ALL，0!并在所有方向上定义固定约束NSEL，ALLACEL，!加速度值NSUBST，2!两个子步KBC，1!阶梯载荷SOLVE第62页/共96页第六十二页，共97页。M3-63瞬态分析(fnx)步骤规定边界条件和初始条件（接上页）载荷步2：打开瞬态效应；释放(shfng)物体，例如，删除
30、物体上的DOF自由度约束；规定终止时间，连续进行瞬态分析。Acelt0.00050.001Load step 1第63页/共96页第六十三页，共97页。M3-64瞬态分析步骤规定(gudng)边界条件和初始条件命令（接上页）!载荷步2TIMINT，ON!打开瞬态效应开关TIME，!指定载荷步实际(shj)的终点时刻NSEL，!选择所有小物体的所有节点DDELE，ALL，ALL!并删除所有约束NSEL，ALLSOLVE.第64页/共96页第六十四页，共97页。M3-65瞬态分析(fnx)步骤规定边界条件和初始条件（接上页）实例将悬臂梁的自由端从平衡位置“拨”开“这种情况时，在梁的自由端u00，v
31、0=0；用静载荷步法；载荷步1：关闭瞬态效应。用TIMINT，OFF命令(mnglng)或SolutionTime/FrequencTimeIntegration.采用小的时间间隔，例如，0.001；2个子步，分步加载（如果采用线性载荷或用一个子步，v0就将是非零的）；在梁的自由端施加所要求的非零位移；求解。第65页/共96页第六十五页，共97页。M3-66瞬态分析步骤(bzhu)规定边界条件和初始条件命令（接上页）!载荷步1TIMINT，OFF!关闭瞬态效应(xioyng)TIME，0.001!小的时间间隔D，!在指定节点定义强制位移NSUBST，2!两个子步KBC，1!阶梯载荷步SOLVE
32、第66页/共96页第六十六页，共97页。M3-67瞬态分析步骤(bzhu)规定边界条件和初始条件（接上页）载荷步2：打开瞬态效应；删除(shnch)强加位移；指定终止时间，连续进行瞬态分析。第67页/共96页第六十七页，共97页。M3-68瞬态分析步骤规定(gudng)边界条件和初始条件命令（接上页）!载荷步2TIMINT，ON!打开瞬态效应开关TIME，!指定载荷步实际(shj)的终点时刻DDELE，!删除所有强制位移.SOLVE.第68页/共96页第六十八页，共97页。M3-69瞬态分析步骤(bzhu)规定边界条件和初始条件（接上页）实例-高尔夫球棒端头的初速度(sd)假定只对高尔夫球棒端
33、头建模，并且整个端头运动，这时有初始条件v00。同时又假定u0=a0=0；在这种情况下使用IC命令法是方便的选择球棒上的全部节点；用IC命令施加初始速度(sd)或；选择SolutionApplyInitialConditnDefine+选用全部节点选择方向并输入速度(sd)值激活全部节点；规定终止时间，施加其它载荷条件（如果存在的话），然后求解。第69页/共96页第六十九页，共97页。M3-70瞬态分析(fnx)步骤规定边界条件和初始条件命令（接上页）NSEL，IC，NSEL，ALLTIME，SOLVE第70页/共96页第七十页，共97页。M3-71瞬态分析(fnx)步骤规定边界条件和初始条件
34、（接上页）实例承受冲击载荷的固定(gdng)平板此种情况下u0=v0=a0=0；这些初始条件都是ANSYS中的缺省初始条件值，所以这里不必再规定它们！只施加边界条件和冲击载荷，然后求解。第71页/共96页第七十一页，共97页。M3-72瞬态分析步骤施加(shji)时间-历程载荷并求解3建模3选择分析类型和选项3规定边界条件和初始条件3施加时间-历程(lchng)载荷和求解3时间-历程(lchng)载荷是随时间变化的载荷3这类载荷有两种施加方法：3列表输入法3多载荷步施加法LoadtLoadtLoadt第72页/共96页第七十二页，共97页。M3-730.5Forcet瞬态分析步骤(bzhu)施
35、加时间-历程载荷并求解（接上页）列表输入法允许定义载荷随时间变化的表（用数组参数）并采用此表作为载荷；尤其是在同时有几种不同的载荷，而每种载荷又都有它自己的时间历程时很方便(fngbin)；例如，要施加下图所示的力随时间变化曲线：1. 选择SolutionApplyForce/MomentOnNodes，然后拾取所需节点22.5101.01.5第73页/共96页第七十三页，共97页。M3-74瞬态分析步骤施加时间-历程载荷并求解(qiji)命令（接上页）!首先定义载荷(zih)-时间数组*DIM，FORCE，TABLE，5，1，TIME!类型表数组FORCE(1，0)=0，0.5，1，1.01
36、，1.5!时间值FORCE(0，1)=0，22.5，10，0，0!载荷(zih)值!然后将力数组定义到指定的节点上NSEL，!选择指定的节点F，ALL，FZ，%FORCE%!在所有选择节点上定义表载荷(zih)NSEL，ALL.第74页/共96页第七十四页，共97页。M3-75瞬态分析步骤施加时间-历程(lchng)载荷并求解（接上页）2.选择力方向(fngxing)和“新表Newtable”，然后确定（OK）；3.输入表名和行数（时间点的数量），然后确定（OK）；4.填入时间和载荷值，然后FileApply/Quit；第75页/共96页第七十五页，共97页。M3-76瞬态分析步骤施加(shj
37、i)时间-历程载荷并求解（接上页）5.规定终止(zhngzh)时间和积分时间步长SolutionTime/FrequencTime-TimeStep不必指定载荷的分步或线性条件，这已包含在载荷曲线中6.激活自动时间步，规定输出控制，然后求解（稍后讨论）。典型命令:TIME， ! 终点(zhngdin)时间DELTIM，0.002，0.001，0.1! 起始,最小和最大 ITSAUTOTS，ONOUTRES，SOLVE第76页/共96页第七十六页，共97页。M3-77瞬态分析步骤施加(shji)时间-历程载荷并求解（接上页）多载荷步法允许在单个的载荷步中施加载荷时间曲线中的一段载荷；不必用数组参
38、数，只需施加每段载荷并且(bngqi)或者求解该载荷步或者将其写入一个载荷步文件中(LSWRITE)。第77页/共96页第七十七页，共97页。M3-78瞬态分析步骤施加(shji)时间-历程载荷并求解（接上页）实例，施加前面所述的力随时间变化曲线(qxin)：1.对施加方法作出计划，这种情况需用三个载荷步：一个为递增线性载荷，一个为递减线性载荷，另一个为阶梯式的除去载荷；Forcet22.5100.51.01.52. 定义载荷步 1：在要求的节点上施加(shji)22.5单位的力；规定施加(shji)此力的终止时间 (0.5)，指出时间步长和线性载荷；激活自动时间步功能*，规定输出控制 *，
39、或者进行求解，或将此载荷步写入载荷步文件中。*将在后面讨论第78页/共96页第七十八页，共97页。M3-79瞬态分析(fnx)步骤施加时间-历程载荷并求解命令（接上页）!Loadstep1F，!在指定的节点上定义力22.5TIME，0.5 !终点时间DELTIM，!积分( jfn)时间步长KBC，0!斜坡载荷AUTOTS，ONOUTRES，SOLVE!或LSWRITE第79页/共96页第七十九页，共97页。M3-80瞬态分析步骤(bzhu)施加时间-历程载荷并求解（接上页）3. 定义载荷(zih)步2：改变力值为10.0；规定终止时间(1.0)。不必重新指定积分时间步长或线性载荷(zih)条件
40、；求解或将此载荷(zih)步写入载荷(zih)步文件中。4. 定义载荷(zih)步3：删除力或将其值设置为零；规定终止时间(1.5)并分步加载；求解或将此载荷(zih)步写入载荷(zih)步文件中。第80页/共96页第八十页，共97页。M3-81瞬态分析(fnx)步骤施加时间-历程载荷并求解命令（接上页）!载荷步2F， !在指定(zhdng)的节点上定义力10.0TIME，1.0!终点时间SOLVE!或LSWRITE!载荷步3FDELE，!删除力TIME，1.5!终点时间KBC，1!阶梯载荷SOLVE!或LSWRITE第81页/共96页第八十一页，共97页。M3-82瞬态分析步骤施加(shji
41、)时间-历程载荷并求解（接上页）积分时间步长(ITS)，自动时间步长和输入控制为时间-历程加载的重要组成部分；上面已经讨论了如何计算ITS，为了(wile)规定ITS，采用DELTIM命令或在主菜单中选择SolutionTime/FrequencTime-TimeStep第82页/共96页第八十二页，共97页。M3-83瞬态分析步骤(bzhu)施加时间-历程载荷并求解（接上页）自动时间步长采用一种算法自动计算瞬态分析过程中合适的ITS大小建议( jiny)激活自动时间步长功能，并规定ITS的最小和最大值如果存在非线性，采用“程序选择”选项注意:在ANSYS5.5中，总体求解器控制开关SOLCO
42、NTROL的缺省状态为开，建议( jiny)保留这一状态，更为重要的是，不要在载荷步之间打开或关闭此开关第83页/共96页第八十三页，共97页。M3-84瞬态分析步骤施加时间(shjin)-历程载荷并求解（接上页）输出控制用于确定写入结果文件的内容用OUTRES命令或选择在主菜单中SolutionOutputCtrlsDB/ResultsFile.典型的选择是对每个子步将全部项目写入结果文件中。这样做的结果是：可以画出结果随时间(shjin)变化的平滑曲线可能造成结果文件过大典型(dinxng)命令:OUTRES，ALL，ALL第84页/共96页第八十四页，共97页。M3-85瞬态分析步骤(b
43、zhu)施加时间-历程载荷并求解（接上页）求解(qiji)采用SOLVE命令（或者，如果已写成了结果文件，则采用LSSOLVE）在每个时间子步，ANSYS按照载荷-时间曲线计算载荷值典型(dinxng)命令:SOLVE! 或 LSSOLVEFINISH第85页/共96页第八十五页，共97页。M3-86瞬态分析(fnx)结果察看结果3建模3选择分析类型和选项3指定边界和初始条件3施加时间-历程载荷并求解(qiji)3察看结果3由三步构成：3绘制结构中某些特殊点的结果-时间曲线3确定临界时间点3察看在这些临界时间点处整个结构上的结果采用 POST26，时间(shjin)-历程后处理器采用 POST
44、1，通用后处理器第86页/共96页第八十六页，共97页。M3-87瞬态分析(fnx)结果察看结果-POST26绘制结果( jigu)-时间曲线：首先定义POST26的变量节点或单元数据列表用一个2的编号来识别变量1含有各时间点，并且是预见定义了的第87页/共96页第八十七页，共97页。M3-88瞬态分析结果( jigu)察看结果( jigu)-POST26（接上页）定义变量（接上页）拾取那些变形最大的节点( jidin)，然后选择自由度的方向更新变量定义表第88页/共96页第八十八页，共97页。M3-89瞬态分析结果( jigu)察看结果( jigu)-POST26（接上页）变量一旦(ydn)
45、已定义，就可以对它们绘图或列表典型(dinxng)命令:/POST26NSOL，PLVAR，.第89页/共96页第八十九页，共97页。M3-90瞬态分析结果( jigu)察看结果( jigu)-POST26（接上页）确定临界点采用各种(zhn)极值列表（ListExtremes）菜单记下发生最小和最大值时的时间点典型(dinxng)命令:EXTREM，FINISH第90页/共96页第九十页，共97页。M3-91瞬态分析结果( jigu)察看结果( jigu)-POST1察看在各临界(lnji)时间点处整个结构上的结果进入POST1，“ByTime/Freq.” 读出结果，并输入近似时间值绘制变
46、形后的形状和应力等值线图典型命令:/POST1SET， ，0.02915 ! 读出结果对应(duyng)的时刻 = 0.02915第91页/共96页第九十一页，共97页。M3-92瞬态分析(fnx)结果察看结果-POST1（接上页）典型(dinxng)命令:PLDISP， ! 变形形状PLNSOL， ! 画等值图第92页/共96页第九十二页，共97页。M3-93瞬态分析结果( jigu)察看结果( jigu)-POST1（接上页）典型命令:/DSCALE，1! 真实(zhnsh)位移比例PLDISP，第93页/共96页第九十三页，共97页。M3-94瞬态分析(fnx)步骤3建模3选择分析类型和
47、选项3规定(gudng)边界条件和初始条件3施加时间-历程载荷并求解3察看结果第94页/共96页第九十四页，共97页。M3-95第四节：实例(shl)瞬态分析在此实例中，考察(koch)一个物块跌落在横梁上并弹起的瞬态响应详细情况请参阅动力学实例分析补充资料第95页/共96页第九十五页，共97页。M3-96感谢您的观赏(gunshng)！第96页/共96页第九十六页，共97页。内容(nirng)总结M3-1。探测共振响应，并在必要时避免其发生（例如：借助于阻尼器来避免共振）。复位移滞后一个相位角（相对于某一个基准而言）。模态叠加法*。从前面的模态分析中得到各模态。位移约束-零或非零的。要进行上述工作，首先要选择(xunz)振幅+相位选项。有关显式法和隐式法的讨论请参见第一章。ITS应足够小以获取所关心的最高响应频率 （最低响应周期）。当两个物体发生接触，间隙或接触表面通常用刚度（间隙刚度）来描述。完整矩阵方法为缺省方法第九十七页，共97页。
