諧響應(yīng)、響應(yīng)譜分析、隨機(jī)振動(dòng)與模態(tài)分析.ppt

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1、諧響應(yīng)分析諧響應(yīng)分析的定義和目的關(guān)于諧響應(yīng)分析的基本術(shù)語(yǔ)和概念諧響應(yīng)分析在ANSYS中的應(yīng)用諧響應(yīng)分析的實(shí)例練習(xí)定義和目的什么是諧響應(yīng)分析？確定一個(gè)結(jié)構(gòu)在已知頻率的正弦（簡(jiǎn)諧）載荷作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的技術(shù)。輸入：已知大小和頻率的諧波載荷（力、壓力和強(qiáng)迫位移）；同一頻率的多種載荷，可以是同相或不同相的。輸出：每一個(gè)自由度上的諧位移，通常和施加的載荷不同相；其它多種導(dǎo)出量，例如應(yīng)力和應(yīng)變等。定義和目的諧響應(yīng)分析用于設(shè)計(jì)：旋轉(zhuǎn)設(shè)備（如壓縮機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、泵、渦輪機(jī)械等）的支座、固定裝置和部件；受渦流（流體的漩渦運(yùn)動(dòng)）影響的結(jié)構(gòu)，例如渦輪葉片、飛機(jī)機(jī)翼、橋和塔等。定義和目的為什么要作

2、諧響應(yīng)分析？確保一個(gè)給定的結(jié)構(gòu)能經(jīng)受住不同頻率的各種正弦載荷（例如：以不同速度運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)）；探測(cè)共振響應(yīng)，并在必要時(shí)避免其發(fā)生（例如：借助于阻尼器來(lái)避免共振）。術(shù)語(yǔ)和概念包含的主題：運(yùn)動(dòng)方程諧波載荷的本性復(fù)位移求解方法通用運(yùn)動(dòng)方程：[F]矩陣和{u}矩陣是簡(jiǎn)諧的，頻率為w:諧響應(yīng)分析的運(yùn)動(dòng)方程：運(yùn)動(dòng)方程運(yùn)動(dòng)方程Fmax=載荷幅值I=?-1?=載荷函數(shù)的相位角F1=實(shí)部,FmaxcosyF2=虛部,Fmaxsinyumax=位移幅值f=載荷函數(shù)的相位角u1=實(shí)部,umaxcosfu2=虛部,umaxsinf諧波載荷的本性在已知頻率下正弦變化；相角y允許不同相的多個(gè)載荷

3、同時(shí)作用，y缺省值為零；施加的全部載荷都假設(shè)是簡(jiǎn)諧的，包括溫度和重力。實(shí)部虛部?復(fù)位移在下列情況下計(jì)算出的位移將是復(fù)數(shù)具有阻尼施加載荷是復(fù)數(shù)載荷（例如：虛部為非零的載荷）復(fù)位移滯后一個(gè)相位角?（相對(duì)于某一個(gè)基準(zhǔn)而言）可以用實(shí)部和虛部或振幅和相角的形式來(lái)查看諧響應(yīng)分析-術(shù)語(yǔ)和概念求解方法求解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)方程的三種方法：完整法為缺省方法，是最容易的方法；使用完整的結(jié)構(gòu)矩陣，且允許非對(duì)稱矩陣（例如：聲學(xué)矩陣）?？s減法*使用縮減矩陣，比完整法更快；需要選擇主自由度，據(jù)主自由度得到近似的[M]矩陣和[C]矩陣。模態(tài)疊加法**從前面的模態(tài)分析中得到各模態(tài)；再求乘以系數(shù)的各模態(tài)之和；所

4、有求解方法中最快的。求解方法步驟四個(gè)主要步驟：建模選擇分析類型和選項(xiàng)施加諧波載荷并求解觀看結(jié)果建模模型只能用于線性單元和材料，忽略各種非線性；記住要輸入密度；注意：如果ALPX（熱膨脹系數(shù)）和?T均不為零，就有可能不經(jīng)意地包含了簡(jiǎn)諧熱載荷。為了避免這種事情發(fā)生，請(qǐng)將ALPX設(shè)置為零.如果參考溫度[TREF]與均勻節(jié)點(diǎn)溫度[TUNIF]不一致,那么?T為非零值；建模典型命令流/PREP7ET,...MP,EX,...MP,DENS,…!建立幾何模型…!劃分網(wǎng)格...選擇分析類型和選項(xiàng)選擇分析類型和選項(xiàng)進(jìn)入求解器，選擇諧響應(yīng)分析；設(shè)置分析選項(xiàng)1求解方法2自由度輸出格式3是

5、否使用集中質(zhì)量逼近(用于結(jié)構(gòu)的一個(gè)方向的尺寸遠(yuǎn)小于另兩個(gè)方向的尺寸的情況中。例如：細(xì)長(zhǎng)梁與薄殼。)典型命令:/SOLUANTYPE,HARMIC,NEWHROPT,FULLHROUT,ONLUMPM,0選擇分析類型和選項(xiàng)設(shè)置阻尼參數(shù)從?-阻尼、?-阻尼和阻尼比中選取阻尼比最常用典型命令：ALPHAD,0,BETAD,0,DMPRAT,0.2,GUI:MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Time/Frequenc>Damping施加諧波載荷并求解施加諧波載荷并求解所有施加的載荷以規(guī)定的頻率（或頻率范圍）簡(jiǎn)諧地變化“載荷”包括：位移約束-零或非零

6、的作用力壓強(qiáng)注意：如果要施加重力和熱載荷，它們也被當(dāng)作簡(jiǎn)諧變化的載荷來(lái)考慮！典型命令:DK,…!或D或DSYMDA,...DL,…*AFUN,DEGFK,…F,…SFA,…SFL,…SFE,…SF,…施加諧波載荷并求解規(guī)定諧波載荷時(shí)要包括：振幅和相角頻率不同頻率載荷具有不同的幅值時(shí)的處理方法載荷值（大小）代表振幅Fmax相角f是在兩個(gè)或兩個(gè)以上諧波載荷間的相位差，單一載荷不需要相角。實(shí)部虛部fF2max施加諧波載荷并求解振幅和相角ANSYS不能直接輸入振幅和相角，而是規(guī)定實(shí)部和虛部分量。幅值/相角和實(shí)部/虛部的關(guān)系：可以使用APDL語(yǔ)言計(jì)算，但要確保角度單位為度（缺省

7、為弧度）。施加諧波載荷并求解諧波載荷的頻率：通過(guò)頻率范圍和在頻率范圍內(nèi)的子步數(shù)量來(lái)規(guī)定每秒的循環(huán)次數(shù)（赫茲）；例如，在0-50頻率范圍內(nèi)有10個(gè)子步時(shí)將給出在5，10，15...45和50Hz等頻率上的解；而同一頻率范圍只有一個(gè)子步時(shí)，則只給出50Hz頻率上的解。GUI:MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Time/Frequenc>FreqandSubstps典型命令：HARFRQ,0,50,NSUBST,10,KBC,1施加諧波載荷并求解不同頻率載荷具有不同的幅值時(shí)的處理方法在施加諧波載荷后，下一步就是開始求解了，通常采