《瞬態(tài)動(dòng)力分析》ppt課件

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1、第四章瞬態(tài)動(dòng)力分析第四章:瞬態(tài)動(dòng)力分析第一節(jié):瞬態(tài)動(dòng)力分析的定義和目的第二節(jié):瞬態(tài)分析狀態(tài)的基本術(shù)語(yǔ)和概念第三節(jié):在ANSYS中如何進(jìn)行瞬態(tài)分析第四節(jié):瞬態(tài)分析實(shí)例2瞬態(tài)分析第一節(jié):定義和目的什么是瞬態(tài)動(dòng)力分析?它是確定隨時(shí)間變化載荷(例如爆炸)作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的技術(shù);輸入數(shù)據(jù):作為時(shí)間函數(shù)的載荷輸出數(shù)據(jù):隨時(shí)間變化的位移和其它的導(dǎo)出量,如:應(yīng)力和應(yīng)變。3瞬態(tài)分析定義和目的(接上頁(yè))瞬態(tài)動(dòng)力分析可以應(yīng)用在以下設(shè)計(jì)中:承受各種沖擊載荷的結(jié)構(gòu),如:汽車中的門和緩沖器、建筑框架以及懸掛系統(tǒng)等;承受各種隨時(shí)間變化載荷的結(jié)構(gòu),如:橋梁、地面移動(dòng)裝置以及其它機(jī)器部件;承受撞擊和顛簸的家庭

2、和辦公設(shè)備,如:移動(dòng)電話、筆記本電腦和真空吸塵器等。4瞬態(tài)分析第二節(jié):術(shù)語(yǔ)和概念包括的主題如下:運(yùn)動(dòng)方程求解方法積分時(shí)間步長(zhǎng)5瞬態(tài)分析–術(shù)語(yǔ)和概念運(yùn)動(dòng)方程用于瞬態(tài)動(dòng)力分析的運(yùn)動(dòng)方程和通用運(yùn)動(dòng)方程相同;這是瞬態(tài)分析的最一般形式,載荷可為時(shí)間的任意函數(shù);按照求解方法,ANSYS允許在瞬態(tài)動(dòng)力分析中包括各種類型的非線性-大變形、接觸、塑性等等。6瞬態(tài)分析-術(shù)語(yǔ)和概念求解方法求解運(yùn)動(dòng)方程直接積分法模態(tài)疊加法隱式積分顯式積分完整矩陣法縮減矩陣法完整矩陣法縮減矩陣法7瞬態(tài)分析–術(shù)語(yǔ)和概念求解方法(接上頁(yè))運(yùn)動(dòng)方程的兩種求解法:模態(tài)疊加法(在第六章中討論)直接積分法:運(yùn)動(dòng)方程可以直接對(duì)時(shí)

3、間按步積分。在每個(gè)時(shí)間點(diǎn),需求解一組聯(lián)立的靜態(tài)平衡方程(F=ma);ANSYS采用Newmark法這種隱式時(shí)間積分法;ANSYS/LS-DYNA則采用顯式時(shí)間積分法;有關(guān)顯式法和隱式法的討論請(qǐng)參見(jiàn)第一章。8瞬態(tài)分析-術(shù)語(yǔ)和概念求解方法(接上頁(yè))求解時(shí)即可用縮減結(jié)構(gòu)矩陣,也可用完整結(jié)構(gòu)矩陣;縮減矩陣:用于快速求解;根據(jù)主自由度寫出[K],[C],[M]等矩陣,主自由度是完全自由度的子集;縮減的[K]是精確的,但縮減的[C]和[M]是近似的。此外,還有其它的一些缺陷,但不在此討論。完整矩陣:不進(jìn)行縮減。采用完整的[K],[C],和[M]矩陣;在本手冊(cè)中的全部討論都是基于此種方法

4、。9瞬態(tài)分析-術(shù)語(yǔ)和概念積分時(shí)間步長(zhǎng)積分時(shí)間步長(zhǎng)(亦稱為ITS或Dt)是時(shí)間積分法中的一個(gè)重要概念I(lǐng)TS=從一個(gè)時(shí)間點(diǎn)到另一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間增量Dt;積分時(shí)間步長(zhǎng)決定求解的精確度,因而其數(shù)值應(yīng)仔細(xì)選取。ITS應(yīng)足夠小以獲取下列數(shù)據(jù):響應(yīng)頻率載荷突變接觸頻率(如果存在的話)波傳播效應(yīng)(若存在)10瞬態(tài)分析-術(shù)語(yǔ)和概念積分時(shí)間步長(zhǎng)(接上頁(yè))響應(yīng)頻率不同類型載荷會(huì)在結(jié)構(gòu)中激發(fā)不同的頻率(響應(yīng)頻率);ITS應(yīng)足夠小以獲取所關(guān)心的最高響應(yīng)頻率(最低響應(yīng)周期);每個(gè)循環(huán)中有20個(gè)時(shí)間點(diǎn)應(yīng)是足夠的,即:Dt=1/20f式中,f是所關(guān)心的最高響應(yīng)頻率。響應(yīng)周期11瞬態(tài)分析-術(shù)語(yǔ)和概念積分時(shí)間

5、步長(zhǎng)(接上頁(yè))載荷突變ITS應(yīng)足夠小以獲取載荷突變LoadtLoadt12瞬態(tài)分析-術(shù)語(yǔ)和概念積分時(shí)間步長(zhǎng)(接上頁(yè))接觸頻率當(dāng)兩個(gè)物體發(fā)生接觸,間隙或接觸表面通常用剛度(間隙剛度)來(lái)描述;ITS應(yīng)足夠小以獲取間隙“彈簧”頻率;建議每個(gè)循環(huán)三十個(gè)點(diǎn),這才足以獲取在兩物體間的動(dòng)量傳遞,比此更小的ITS會(huì)造成能量損失,并且沖擊可能不是完全彈性的。13瞬態(tài)分析-術(shù)語(yǔ)和概念積分時(shí)間步長(zhǎng)(接上頁(yè))波傳播由沖擊引起。在細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)中更為顯著(如下落時(shí)以一端著地的細(xì)棒)需要很小的ITS,并且在沿波傳播的方向需要精細(xì)的網(wǎng)格劃分顯式積分法(在ANSYS-LS/DYNA采用)可能對(duì)此更為適用14瞬態(tài)

6、分析第三節(jié):步驟在此節(jié)中只討論完整矩陣五個(gè)主要步驟:建模選擇分析類型和選項(xiàng)規(guī)定邊界條件和初始條件施加時(shí)間歷程載荷并求解查看結(jié)果15瞬態(tài)分析步驟建模模型允許所有各種非線性記住要輸入密度!其余參見(jiàn)第一章建模所要考慮的問(wèn)題16瞬態(tài)分析步驟建模命令(接上頁(yè))/PREP7ET,...MP,EX,...MP,DENS,…!建立幾何模型…!劃分網(wǎng)格...17瞬態(tài)分析步驟選擇分析類型和選項(xiàng)建模選擇分析類型和選項(xiàng):進(jìn)入求解器并選擇瞬態(tài)分析求解方法和其它選項(xiàng)-將在下面討論阻尼–將在下面討論典型命令:/SOLUANTYPE,TRANS,NEW18瞬態(tài)分析步驟選擇分析類型和選項(xiàng)(接上頁(yè))求解方法完

7、整矩陣方法為缺省方法。允許下列非線性選項(xiàng):大變形應(yīng)力硬化Newton-Raphson解法集中質(zhì)量矩陣主要用于細(xì)長(zhǎng)梁和薄壁殼或波的傳播公式求解器由程序自行選擇19瞬態(tài)分析步驟選擇分析類型和選項(xiàng)命令(接上頁(yè))TRNOPT,F(xiàn)ULLNLGEOM,…SSTIF,…NROPT,…LUMPM,…EQSLV,...20瞬態(tài)分析步驟選擇分析類型和選項(xiàng)(接上頁(yè))阻尼α和b阻尼均可用;在大多數(shù)情況下,忽略α阻尼(粘性阻尼),僅規(guī)定b阻尼(由滯后造成的阻尼):b=2?/w式中x為阻尼比,w為主要響應(yīng)頻率(rad/sec)。典型命令:AL

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