文档介绍：该【ANSYS结构分析教程篇 】是由【1781111****】上传分享，文档一共【45】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【ANSYS结构分析教程篇 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也可以在定义remote边界条件时通过右键“promoteremotepoint”定义。2、behaviorcontrolrigid,deformableandcoupled3、pinballcontrol可以通过pinball大小来定义约束方程的数量:...4、constraintequations可以多个remotepoint间的相互约束关系。七、MultiStep的设置应用1、对于多步分析中的每一步,软件都作为一个独立的分析过程,载荷约束都可以单独设置。对于某些载荷或约束可以通过右键激活或抑制该步当查看计算结果选择两个载荷步之间的时间节点时,,。:...2、bination(结果组合)bination可以通过不同的计算环境(共享几何网格)进行组合bination也可以通过同一计算环境的不同载荷步进行组合八、模态分析(自由振动)其中K-刚度矩阵和M-质量矩阵是常量,忽略阻尼C和外力F,应用线弹性材料和小变形理论,结构可以是约束的或非约束的,φ为模态坐标是个相对量。:...,非线性接触不适用于模态分析,但可以施加约束或预应力。。,模态变形只是一个相对量,并且是一个质量归一化的量。,而压缩预应力将会降低自然频率。九、,K和Q可以是常量也可以是温度的函数,可以施加固定温度的边界条件。壳单元不考虑厚度方向的温度变化,线单元不考虑截面上的温度变化。接触中热传递:如果接触是bonded或noseparation,热传递将会发生在pinball区域内的表面:...热接触通过以下公式进行传热:TCC默认被设为一个较大的数值用来模拟完美传热,同样可以人为设置较低的数值来模拟热阻。(j/s),可应用于点、线、面heatflux热通量(j/m2/s),只能应用于面(2D时可用于线)internalheatgeneration热源(j/m3/s)只能用于实体perfectlyinsulated绝热,默认应用于所有未设置边界条件的地方temperature恒定温度,应用于点、线、面、实体convection对流只能应用于面,其中h-对流传热系数,Tam-环境温度,用户可以自己设置。radiation热辐射其中σ-玻尔兹曼常数,程序自动给定;ε-发射率,用户输入。F-formfactor角系数,当correlation设为Toambient-F=1,即所有的辐射能都与周围环境进行交换当correlation设为surfacetosurface,辐射能只参与面面之间的交换,这时你可以设置Enclosure(每个辐射面应该设置相同的enclosurenumber)和Enclosuretype(可设为open或perfect,如果计算报错可将其设为open)。十、结果处理:...,,也可以先定义一个局部坐标系,再通过coordinatesystem查看具体某点(局部坐标系的原点)的计算结果。:...,Alert可以设置报警值,如强度极限。,path可以通过局部坐标系,边,点来定义,surface可以通过局部坐标系定义。查看edge的结果可以通过鼠标右键Converttopathresult转换成基于path的计算结果,把X轴设为S即可绘制关于位置的图表。另外利用path结果可以得到应力线性化用于应力评判。。,结构分析时由于几何模型、载荷施加等因素常常会导致应力奇点,影响计算结果的准确性,我们通过审查收敛结果来避免应力奇点。如果应力奇异区并不是我们感兴趣的区域,我们可以只对感兴趣区域的计算结果定义收敛控制,如下图所示。:...:...ANSYS结构动态分析篇一、简介动态分析包括以下模块:模态分析,谐响应分析,随机振动分析,响应谱分析及瞬态分析。动态分析中结构的惯性、阻尼都扮演着重要角色。?自由振动:结构的自然频率和振型?激励振动:曲柄轴和其他的旋转机械?地震冲击载荷:地震工况,爆炸?随机振动:火箭发射,道路交通?时间载荷:汽车碰撞,汽锤、水锤等以上每种情况都可以选择相应的动态模块进行分析。1、模态分析模态分析是用来确定结构的振动特性,如自然频率和振型,通常也是进行其他动态分析的先决条件。如汽车的固有频率应发动机频率,叶片在预应力下的振动特性。2、谐响应分析谐响应分析常用来分析结构在持续的简谐载荷下的响应,如转动机械的响应。3、响应谱分析响应谱分析通常用来分析建筑结构在地震工况下的响应。4、随机振动分析宇宙空间站、航天飞机等一般都要进行随机振动分析,以便能承受一段时间内不同频率下的随机载荷。5、瞬态分析动态分析各模块的特点如下::...基本方程如下:其中只有瞬态分析允许非线性,包括几何非线性、接触非线性、材料非线性。二、阻尼概述阻尼定义:阻尼是导致振动不断减弱甚至停止的一种能量耗散机制。阻尼一般与材料性质,运动速度,振动频率有关。阻尼分为以下类型:?粘性阻尼-缓冲器、减震器?材料/固体/滞后阻尼-内摩擦?库伦或干摩擦阻尼-滑动摩擦?数值阻尼-人工阻尼1、瞬态分析和阻尼模态分析中结构阻尼矩阵[C]的完整表达式如下:α和β阻尼用来确定瑞利阻尼:..于大多数结构来说,阻尼可以忽略,这时因此对于给定的β,低频率阻尼小,高频率阻尼大。而对于给定的α,低频率阻尼大,高频率阻尼小。α和β阻尼可以通过定义材料时输入:也可以通过全局阻尼输入::..2/固体/滞后阻尼全函数的谐响应分析和模态叠加法分析中的结构阻尼矩阵[C]的完整表达式为:同样,,β,g可以通过定义材料输入也可以通过求解设置输入::..3模态叠加法中的阻尼控制在谐响应分析、瞬态分析、响应谱分析及随机振动分析中都支持以下表达式::..4数值阻尼并不是真实的阻尼,是人工抑制由高频结构产生的数值噪声。。使用较小的值来过滤掉对最终结果影响较小的非物理响应。注意:数值阻尼只适用于瞬态分析。三、模态分析应用模态分析用来分析结构的振动特性(自然频率和振型),是大多数动态分析得基础。假设和限制:结构是线性的([M]和[K]是常量).线性无阻尼的自由振动方程:假设{u}为简谐运动,则有因此求解行列式的特征值和特征向量。注意,{φ}为振型反应结构振幅的比例关系,可对质量矩阵进行正则化2、参与因子与有效质量参与因子:,其中{D}是笛卡尔坐标系中各个坐标轴单位位移响应。测量各个模态在各个方向运动的总质量,较大的值意味着该模态在该方向容易被激励。有效质量:理论上,各个方向的有效质量的总和应该等于结构的总质量,但取决于模态展开:..3、模态展开方法接触:由于模态分析时线性分析,只允许Bonded和Noseparation,其他接触程序视为无接触。4、阻尼模态分析特征值是复杂的,特征值的虚数部分表示自然频率,而实数部分衡量系统的稳定性,正值不稳定,负值稳定。模态展开方法:四、谐响应分析应用输入条件:简谐变化的载荷(力,压力和位移),多个载荷应具有同样得频率,力和位移可以是同相或异相。假设和限制:结构具有固定的或与频率相关的刚度,阻尼,质量,不允许非线性;所有的载荷位移按相同频率做简谐变化。当施加的载荷的频率接近结构的自然频率时,发生共振;增加阻尼降低响应的振幅;阻尼较小的变化都会导致共振区响应的大幅变化;谐响应的运动方程如下::..1、全函数法,直接求解矩阵方程。该方法求解准确,但速度慢于MSUP且耗资源,支持几乎所有的载荷和边界条件,其中加速度、轴承载荷、力矩相角只能为0。2、模态叠加法MUSP,对方程进行坐标变换{u}={φ}{y},将{M}和{K}变换成对角矩阵进行解耦,再求解n个解耦的方程{y},其中{C}必须是是对称矩阵,此方法需先进行模态分析。模态叠加法是一种近似求解,准确度取决了模态的展开阶数,一般比FULL法快。基本设置:clusterresults-:...includeresidualvector-在模态叠加分析中,当施加的载荷激励高阶模态时,动态响应将会很粗糙。因此采用residualvector方法,除了采用模态的特征向量,还利用附件的模态转换向量来计算高阶频率。五、响应谱分析响应谱分析主要用来替代时程分析来确定结构对时间变化载荷的响应:如地震载荷,风载,海浪载荷,活塞载荷,火箭发动机振动等。对于多自由度长时程的分析往往通过响应谱分析来近似快速的求解最大响应。1、响应谱响应谱一般是单自由度系统在给定时程内的最大响应,该响应可以是位移,速度和加速度。多个不同频率相同阻尼的单自由度振荡器[K,C,M]就可以绘制响应谱,其中阻尼已经包含在响应谱中,也可以给定其他的阻尼绘制相应的响应谱。位移,速度,加速度响应谱之间是可以相互转换的,转换公式如下:2、分析类型响应谱分析分为单点响应谱(SPRS)分析和多点响应谱分析(MPRS).SPRS-已知激励方向和频率的响应谱作用在所有的支撑点上,通常用来分析建筑结构的地震载荷。参与因子γ是对给定自然频率结构响应的量度,表征每个模态对特定方向的响应贡献多少。对于每个特征频率ω,谱值S都可以通过对数插值从响应谱中得到,但超过响应谱频率不会进行插值,而是取最近点的谱值。模态系数A,定义为放大系数来乘以特征向量来给出每个模态的实际位移,计算公式如下。:...响应R,计算公式如下如果系统有多个模态,那么应该对各个模态下的响应R进行叠加组合响应谱分析计算最大的位移和应力响应,它不能准确计算实际响应,因此有以下3种叠加方法SRSS,CQC和ROSE。SRSS:以下情况,SRSS法不再适用:1)考虑近间距自然频率的模态2)考虑部分或全刚度响应的模态3)包含未展开的高阶频率4、如果各阶模态频率有足够的间距,可以使用SRSS法叠加。评判各阶模态是否是近距频率,对于不同的阻尼比有不同的评判准则。对于阻尼比ζ≤2%,如果fi<fj,且fj≤,则是近距频率;对于阻尼比ζ>2%,如果fi<fj,且fj≤(1+5ζ)fi,则是近距频率。对于近距频率模态,可选用CQC或ROSE进行叠加,其中纠正系数0≤ε≤1,ε=0,不纠正;ε=1,全纠正;0<ε<1,部分纠正。CQC和ROSE计算公式中ε是基于模态的频率和阻尼计算得到。CQC计算公式如下:...ROSE计算公式如下5、响应谱中有两个特征频率fsp(峰值频率)和fzpa(0周期加速度区域)?低频区<fsp,不考虑模态纠正除非有近距频率,可用SRSS,CQC或ROSE。?中频区在fsp和fzpa之间,由周期区向刚性区转变,模态包含周期部分和刚性部分,通常用系数α将响应分为周期部分和刚性部分。α=0,周期;α=1,刚性;0<α<1,部分周期部分刚性。?高频区>fzpa,刚性区,模态需要完全纠正。计算α有两种方法:Lindley-Yow和Gupta。Lindley-Yow法:α=α(Sa),α=ZPA/Sa,ZPA-0周期的加速度,Sa第i阶频率的加速度。当Sa<ZPA,α=0;Sa=ZPA,α=1;Sa>ZPA,随着Sa的减小α增大。:...Gupta法:α=α(f),Lindley-Yow法中刚性响应影响所有的模态其对应的频率响应Sa>ZPA,但不应该用于其模态频率f<fsp;Gupta法中刚性响应影响所有的模态只有其频率f>f1=fsp,因此Gupta法适用大部分情况,应优先选用。6、刚性响应计算首先如前面描述的单独进行各个模态的响应计算,当打开刚性响应影响RigidResponseEffect时,这些模态响应[R]就不再是进行直接组合,而是分为周期[Rp]和刚性部分[Rr]。刚性响应系数α可选择Gupta或Lindley-Yow法计算。周期部分和刚性部分响应计算如下::...然后分别进行组合叠加,对于周期部分响应[Rp]可用SRSS,CQC或ROSE方法进行叠加,如果含有近距频率模态时需要纠正不能使用SRSS法。刚性部分响应[Rr]进行代数和叠加即可最后将周期部分响应和刚性部分响应进行组合得到总的响应[Rt]7、缺省质量响应进行模态分析时,我们不可能展开所有模态来考虑结构100%的质量,因此我们关心的模态中所有质量占总质量的百分比即为有效质量比率,但展开的最高模态频率因远大于响应谱的fzpa,才能得到较为准确的分析结果。有时需要展开的模态阶数太多,我们可以通过模态分析计算缺省的质量将其进行额外的响应分析MissingMassResponse,这样就不必展开的模态频率要远大于fzpa。当f>fzpa,加速度响应是刚性的,因此可以进行静态的加速度分析。1)首先可以计算频率大于fzpa总的惯性力FT2)计算各个模态的惯性力:...3)计算各模态惯性力的合力4)计算缺省质量的惯性力5)最后计算缺省质量的响应注:对于加速度激励缺省质量响应是一个伪静态响应。如果分析包含了刚性响应,缺省质量响应将会加到刚性响应中8、多点响应分析MPRS不同的约束点可以加载不同的响应谱,最多可以加载100种不同激励,首先对每个响应谱进行单独计算,最后SRSS叠加计算得到总的响应。9、程序设置进行响应谱分析前必须进行模态分析,建议先将模态分析的结果与响应谱做对比,然后选择合适的求解方法,一般规则如下:?模态只在低频区,SRSS(CQC/ROSEforcloselyspacedmodes),NOrigidresponseeffect,nomissingmasseffect?模态只在中频和高频区,SRSS(CQC/ROSEforcloselyspacedmodes),rigiduptamethod,missingmasson?模态在所有的频率区域