ANSYS动力学分析
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第5章动力学分析
结构动力学研究的是结构在随时间变化载荷下的响应问题，它与静力分析的主要区别是动力分析需要考虑惯性力以及运动阻力的影响。动力分析主要包括以下5个部分：模态分析：用于计算结构的固有频率和模态。
谐波分析（谐响应分析）：用于确定结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。
瞬态动力分析：用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应，并且可涉及上述提到的静力分析中所有的非线性性质。
谱分析：是模态分析的应用拓广，用于计算由于响应谱或PSD输入（随机振动）引起的应力和应变。
显式动力分析：ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学和复杂的接触问题。
本章重点介绍前三种。
【本章重点】
区分各种动力学问题；
各种动力学问题ANSYS分析步骤与特点。
5.1 动力学分析的过程与步骤
模态分析与谐波分析两者密切相关，求解简谐力作用下的响应时要用到结构的模态和振型。瞬态动力分析可以通过施加载荷步模拟各种何载，进而求解结构响应。三者具体分析过程与步骤有明显区别。
5.1.1 模态分析
1.模态分析应用
用模态分析可以确定一个结构的固有频率利振型，固有频率和振型是承受动态载荷结构设计中的重要参数。如果要进行模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析，固有频率和振型也是必要的。可以对有预应力的结构进行模态分析，例如旋转的涡轮叶片。另一个有用的分析功能是循环对称结构模态分析，该功能允许通过仅对循环对称结构的一部分进行建模，而分析产生整个结构的振型。
ANSYS产品家族的模态分析是线性分析，任何非线性特性，如塑性和接触(间隙)单元，即使定义也将被忽略。可选的模态提取方法有6种，即Block Lanczos(默认)、Subspace、Power Dynamics、Reduced、Unsymmetric、Damped及QR Damped，后两种方法允许结构中包含阻尼。
2.模态分析的步骤
模态分析过程由4个主要步骤组成，即建模、加载和求解、扩展模态，以及查看结果和后处理。
(1)建模。指定项目名和分析标题，然后用前处理器PREP7定义单元类型、单元实常数、材料性质及几何模型。必须指定杨氏模量EX(或某种形式的刚度)和密度DENS(或某种形式的质量)，材料性质可以是线性或非线性、各向同性或正交各向异性，以及恒定或与温度有关的，非线性特性将被忽略。
(2)加载及求解。在这个步骤中要定义分析类型和分析选项，施加载荷，指定加载阶段选项，并进行固频率的有限元求解。在得到初始解后，应对模态进行扩展以供查看。
ANSYS提供的用于模态分析的选项如下。
New Analysis[ANTYPE]：选择新的分析类型。
Analysis Type：Modal[ANTYPE]：指定分析类型为模态分析。
Mode Extraction Method [MODOPT]：可选模态提取方法如下。Block Lanczo smethod(默认)：分块的兰索斯法，它适用于大型对称特征值求解问题，比子空间法具有更快的收敛速度；Subspace method：子空间法，适用于大型对称特征值问题；Power Dynamics method：适用于非常大的模型(100 000个自由度以上)及求解结构的前几阶模态，以了解结构如何响应的情形。该方法采用集中质量阵(LUMPM，ON)；Reduced(Householder)method：使用减缩的系统矩阵求解，速度快。但由于减缩质量矩阵识近似矩阵，所以相应精度较低；Unsymmetric method：用于系统矩阵为非对称矩阵的问题，例如流体—结构相同作用；Damped method：用于阻尼不可忽略的问题；QR Damped method：采用减缩的阻尼阵计算复杂阻尼问题，所以比Damped method方法有更快的计算速度和更好的计算效率。
Number of Modes to Extract[MODOPT]：除Reduced方法外的所有模态提取方法都必须设置该选项。
Number of Modes to Expand[MXPAND]：仅在采用Reduced、Unsymmetric和Damped方法时要求设置该选项。但如果需要得到单元的求解结果，则不论采用何种模态提取方法需要得到单元的求解结果，则不论采用何种模态提取方法都需选择Calculate elem results复选框。
Mass Matrix Formulation[LUMPML]：使用该选项可以选定采用默认的质量矩阵形成方式(和单元类型有关)或集中质量阵近似方式，建议在大多数情况下应采用默认形成方式。但对有些包含薄膜结构的问题，如细长梁或非常薄的壳，采用集中质量矩阵近似经常产生较好的结果。另外，采用集中质量阵求解时间短，需要内存少。
Prestress Effects Calculation [PSTRES]：选用该选项可以计算有预应力结构的模态。默认的分析过程不包括预应力，即结构是处于无应力状态的。
完成模态分析选项(Modal Analysis Option)对话框中的选择后，单击
4
按钮。一个相应于指定的模态提取方法的对话框将会出项。对话框中给出如下选择域的组合。
FREQB，FREQE：指定模态提取的频率范围，大多数情况无需设置。
PRMODE：要输出的减缩模态数，只对Reduced方法有效。
Nrmkey：关于振型归一化的设置，可选择相对于质量矩阵[M]或单位矩阵[I]进行归一化处理。
RIGID：设置提取对已知有刚体运动结构进行子空间迭代分析时的零频模态，只对Subspace和Power Dynamics法有效。
SUBOPT：指定多种子空间迭代选项，只对Subspace和PowerDynamics方法有效。
CEkey：指定处理约束方程的方法，只对Block Lanczos方法有效。
(3)定义自由度。使用Reduced模态提取法时要求定义自由度：
GUI：Main Menu>Solution>Master DOFs>-user Selected-Define。
命令：M。
(4)在模型上加载荷。在典型的模态分析中惟一有效的“载荷”是零位移约束，如果在某个DOF处指定了一个非零位移约束，则以零位移约束替代该DOF处的设置。可以施加除位移约束之外的其他载荷，但它们将被忽略。在未加约束的方向上，程序将解算刚体运动(零频)及高频(非零频)自由体模态。载荷可以加在实体模型(点，线和面)上或加在有限元模型(点和单元)上。
(5)指定载荷步选项。模态分析中可用的载荷步选项见表5-1。阻尼只在用Damped模态提取法时有效，在其他模态提取法中将被忽略。如果包含阻尼，且采用Damped模态提取法，则计算特征值时复数解。
表5-1 模态分析中可用的载荷步选项
选项命令GUI路径
Alpha（质量）阻尼ALPHAD Main Menu>Solution>Load Step Opts>Time/Frequenc>Damping Beta（刚度）阻尼BETAD Main Menu>Solution>Load Step Opts>Time/Frequenc>Damping 恒定阻尼比DMPRAT Main Menu>Solution>Load Step Opts>Time/Frequenc>Damping 材料阻尼比MP,DAMP Main Menu>Solution>Other>Change Mat Props>Polynomial
单元阻尼比R Main Menu>Solution>Load Step Opts>Other>Real Constants>
Add/Edit/Delete
Printed Output OUTPR Main Menu>Solution>Load Step Opts>Output Ctrls>Solu Printout
(6)开始求解计算。
GUI：Main Menu>Solution>-Solve-Current LS。
命令：SOLVE。
求解器的输出内容主要为写到输出文件及Jobnarne.mode振型文件中的固有频率，也可以包含减缩的振型和参与因子表，这取决于设置的分析选项的输出控制。由于振型现在尚未写到数据库或结果文件中，因此还不能对结果进行后处理。
如果采用Subspace模态提取法，则输出内容中可能包括警告：STURM number=n should be m。其中n和m为整数，表示某阶模态被漏掉或第m阶和第n阶模态的频率相同，而要
5
求输出的只有第m阶模态。
6
如果采用Dmaped模态提取方法，求得的特征值和特征向量将是复数解。特征值的虚部代表固有频率，实部为系统稳定性的量度。
(7)退出SOLUTION。
GUI：Main Menu>Finish。
命令：FINISH。
3.扩展模态
从严格意义上来说，扩展意味着将减缩解扩展到完整的DOF集上；而缩减解常用主DOF表达。在模态分析中扩展指将振型写入结果文件，即扩展模态适用于Reduced模态提取方法得到的减缩振型和使用其他模态提取方法得到的完整振型。因此如果需要在后处理器中查看振型，必须先将振型写入结果文件。模态扩展要求振型Jobname.mode、Jobname.emat、Jobname.esav及Jobname.tri文件(如果采用Reduced方法)必须存在且数据库中必须包含和结算模态时所用模型相同的分析模型。扩展模态的操作步骤如下。
(8)进入ANSYS求解器，可采用如下命令。
GUI：Main Menu>Solution。
命令：/SOLU。
在扩展处理前必须退出求解并重新进入(／SOLU)。
(9)激活扩展处理及相关选项（如表5-2所示）。
表5-2 扩展处理选项
选项命令GUI路径
Expansion Pass On/Off EXPASS Main Menu>Solution>Analysis Type>Expansion Pass
No. of Modes to Expand MXPAND Main Menu>Solution>Load Step Opts>Expansion
Pass>Single Expand>Expand Modes
Freq. Range for Expansion MXPAND Main Menu>Solution>Load Step Opts>Expansion
Pass>Single Expand>Expand Modes
Stress Calc. On/Off MXPAND Main Menu>Solution>Load Step Opts>Expansion
Pass>Single Expand>Expand Modes
Expansion Pass On/Off [EXPASS]：选择ON (打开)。
Number of Modes to Expand [MXPAND，NMODE]：指定要扩展的模态数。记住，只有经过扩展的模态可在后处理中查看。默认为不进行模态扩展。
Frequency Range for Expansion [MXPAND,，FREQB，FREQE]：这是另一种控制要扩展模态数的方法。如果指定一个频率范围，那么只有该频率范围内的模态会被扩展。
Stress Calculations On／Off [MXPAND,,,, Elcalc]：是否计算应力，默认为不计算。模态分析中的应力并不代表结构中的实际应力，而只是给出一个各阶模态之间相对应力分布
6
的概念。
(10)指定载荷步选项，模态扩展处理中惟一有效的选项是输出控制。
GUI：Main Menu>Solution>Load Step >Output Ctrls>DB/Results File。
命令：OUTRES。
(11)开始扩展处理，扩展处理的输出包括已扩展的振型，而且还可以要求包含各阶模态相对应的应力分布。
GUI：Main Menu>Solution>Current LS。
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命令：SOLVE。
(12)如须扩展另外的模态(如不同频率范围的模态)重复步骤(2)~(4)，每次扩展处理的结果文件中保存为单步的载荷步。
(13)退山SOLUTION，可以在后处理器中查看结果。
GUI：Main Menu>Finish。
命令：FINISH。
4.查看结果和后处理
模态分析的结果(即扩展模态处理的结果)写入结构分析Jobname.rst文件中，其中包括固有频率、己扩展的振型和相对应力和力分布(如果要求输出)可以在普通后处理器(/POST1)中查看模态分析结果。
查看结果数据包括读入合适子步的结果数据。每阶模态在结果文件中保存为一个单独的子步。如扩展了6阶模态，结果文件中将有6个子步组成的一个载荷步。
GUI：Main Menu>General Postproc>Read Results>By Load Step>Substep。
命令：SET和SBSTEP。
GUI：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape。
命令：PLDISP。
5.1.2 谐响应分析
1.谐响应分析应用
谐响应分析是用于确定线性结构在承受随时间按正弦(简谐)规律变化的载荷时的稳态响应的一种技术。分析的目的是计算结构在几种频率下的响应并得到一些响应值(通常是位移)对频率的曲线，从这些曲线上可找到“峰值”响应并进一步查看峰值频率对应的应力。
这种分析技术只计算结构的稳态受迫振动，发生在激励开始时的瞬态振动不在谐响应分析中考虑。作为一种线性分析，该分析忽略任何即使已定义的非线性特性，如塑性和接触(间隙)单元。但可以包含非对称矩阵，如分析在流体-结构相互作用问题。谐响应分析也可用于分析有预应力的结构，如小提琴的弦(假定简谐应力比预加的拉伸应力小得多)。
3种求解方法
谐响应分析可以采用如下3种方法。
(14)F ull方法(完全)。该方法采用完整的系统矩阵计算谐响应(没有矩阵减缩)，矩阵可以是对称或非对称的，其优点如下。
容易使用，因为不必关心如何选择主自由度和振型。
使用完整矩阵，因此不涉及质量矩阵的近似。
允许有非对称矩阵，这种矩阵在声学或轴承问题中很典型。
用单一处理过程计算出所有的位移和应力。
7
允许施加各种类刑的载荷，如节点力、外加的(非零)约束利单元载荷(压力和温度)。
允许采用实体模型上所加的载荷。
8
该方法的缺点是预应力选项不可用，并且采用Frontal方程求解器时通常比其他方法运行时间长。但是采用JCG求解器或JCCG求解器时，该方法的效率很高。
(15)R educed方法。该方法通常采用主自由度和减缩矩阵来压缩问题的规模，计算主自由度处的位移后，解可以被扩展到初始的完整DOF集上，其优点如下。
在采用Frontal求解器时比Full方法更快。
可以考虑预应力效果。
该方法的缺点如下：
初始解只计算出主自由度的位移。要得到完整的位移，应力和力的解则需执行被称为扩展处理的进一步处理，扩展处理在某些分析应用中是可选操作。
不能施加单元载荷(压力和温度等)。
所有载荷必须施加在则户定义的自由度上，限制了采用实体模型上所加的载荷。
(16)M ode Super position方法(模态叠加)。该方法通过对模态分析得到的振型(特征向量)乘上因子并求和计算出结构的响应，其优点如下：
对于许多问题，比Reduced或Full方法更快。
在模态分析中施加的载荷可以通过LVSCALE命令用于谐响应分析中。
可以使解按结构的固有频率聚集，可产生更平滑且更精确的响应曲线图。
可以包含预应力效果。
允许考虑振型阻尼(阻尼系数为频率的函数)。
该方法的缺点如下：
不能施加非零位移。
在模态分析中使用Power Dynamics方法时，初始条件中不能有预加的载荷。
谐响应的3种方法有如下共同局限性。
所有载荷必须随时间按正弦规律变化。
所有载荷必须有相同的频率。
8
不允许有非线性特性。
不计算瞬态效应。
5.步骤
使用Full方法进行谐响应分析的过程的主要步骤为建模、加载并求解，以及查看结果及后处理。
6.建模
在该步骤中需指定文件名和分析标题，然后用PREP7来定义单元类型、单元实常数、材料特性及几何模型，需记住的要点如下：
(17)只有线性行为是有效的，如果有非线性单元，则按线性单元处理。
(18)必须指定杨氏模量EX(或某种形式的刚度)和密度DENS(或某种形式的质量)。材料特性可为线性、各向同性或各向异性，以及恒定的或和温度相关的，忽略非线性材料特性。
7.加载并求解
在该步骤中定义分析类型和选项、加载、指定载荷步选项并开始有限元求解。需要注意的是，峰值响应分析发生在力的频率和结构的固有频率相等时。在得到谐响应分析解之前，应首先执行模态分析，以确定结构的固有频率。
(19)进入ANSYS求解器。
GUI：Main Menu>Solution。
命令：/SOLU。
(20)定义分析类型和分析选项，ANSYS提供的用于谐响应分析的选项见表5-3。
表5-3 用于谐响应分析的选项
选项命令GUI路径
New Analysis ANTYPE Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis Analysis Type: Harmonic Response ANTYPE Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis>
Harmonic
Solution Method HROPT Main Menu>Solution>Analysis Type> Analysis Options Solution Listing Format HROUT Main Menu>Solution>Analysis Type> Analysis Options Mass Matrix Formulation LUMPM Main Menu>Solution>Analysis Type> Analysis Options Equation Solver EQSLV Main Menu>Solution>Analysis Type> Analysis Options New Analysis [ANTYPE]选择新分析，在谐响应分析中Restart不可用。如果需要施
加另外的简谐载荷，可以另进行一次新分析。
Analysis Type：Harmomc Response [ANTYPE]：选择分析类型为Harmomc Response(谐响应分析)。
Solution Method [HROPT]选择Full、Reduced或Mode Superposition求解方法之一。
Solution Listing Format [HROUT]：确定在输出文件中谐响应分析的位移解如何列
出，可选方式有real and imaginary(实部和虚部)(默认)和amplitudes and phaseangles(幅值和相
位角)。
Mass Matrix Formulation [LUMPM]：指定采用默认的质量阵形成方式(取决于单元
类型)或使用集中质量阵近似。．
Equation Solver[EQSLV]：可选求解器有Frontal(默认)，Sparse Direct(SPARSE)、Jacobi Conjugate Gradient(JCG)，以及Incomplete Cholesky Conjugate Gradient(ICCG)。对大
多数结构模型，建议采用Frontal或SPARSE求解器。
(21)在模型上加载。
根据定义，谐响应分析假定所施加的所有载荷随时间按简谐(正弦)规律变化。指定一个完整的简谐载荷需输入3个数据，即Amplitude(振幅)，phase angle(相位角)和forcing frequency range(强制频率范围)。
(22)指定载荷步选项，谐响应分析可用的选项见表5-4。
表5-4 谐响应分析可用的选项
Forcing Frequency Range HARFRQ Main Menu>Solution>Load Step Opts> Time/Frequenc>
Freq and Substeps
Damping ALPHAD,
BETAD,D
MPRAT Main Menu>Solution>Load Step Opts> Time/Frequenc> Damping
输出控制选项(Output Control Options)
Printed Output OUTPR Main Menu>Solution>Load Step Opts>Output Ctrls> Solu
Printout
Database and Results File Output OUTRES Main Menu>Solution>Load Step Opts>Output Ctrls>
DB/Results File
Extrapolation of Results ERESX Main Menu>Solution>Load Step Opts>Output Ctrls>
Integration Pt
Number of Harmonic Solutions [NSUBST]：请求计算任何数目的谐响应解，解(或子步)将均布于指定的频率范围内[HARFQR]。例如，如果在30Hz～40Hz范围内要求出10个解，则计算在频率31Hz～40Hz处的响应，而不计算其他频率处。
Stepped or Ramped Loads[KBC]：载荷以Stepped或Ramped方式变化，默认为Ramped，即载荷的幅值随各子步逐渐增长。如果用命令[KBC,1)设置了Stepped载荷，则在频率范围内的所有子步载荷将保持恒定的幅值。
动力学选项如下。
Forcing Frequency Range[HARFRQ]：在谐响应分析中必须指定强制频率范围(以周／单位时间为单位)，然后指定在此频率范围内要计算处的解数。
Damping：必须指定某种形式的阻尼，如Alpha(质量)阻尼[ALPHAD]、Beta(刚度)阻尼[BETAD]或恒定阻尼比[DMPRAT]否则在共振处的响应将无限大。
(23)开始求解。
GUI：Main Menu>Solution>Solve>Current LS。
命令：SOLVE。
(24)如果有另外的载荷和频率范围(即另外的载荷步)，重复步骤(3)~(5)。如果要做时间历程后处理(POST26)，则一个载荷步和另一个载荷步的频率范同间不能存在重叠。
(25)退出SOLUTION。
GUI：关闭Solution菜单。
命令：FINISH。
8.查看结果和后处理
谐响应分析的结果保存在结构分析Jobname.rst文件中，如果结构定义了阻尼，响应将与载荷异步。所有结果将是复数形式的，并以实部和虚部存储。
通常可以用POST26和POSTl查看结果。一般的处理顺序是用POST26找到临界强制频率模型中关注点产生最大位移(或应力)时的频率，然后用POSTl在这些临界强制频率处处理整个模型。
POST26要用到结果项/
频率对应关系表，即variables(变量)。每个变量都有一个参考号，1号变量被内定为频率。其中主要操作如下。
(26)定义变量。
GUI：Main Menu>TimeHist Postpro>Define Variables。
命令：NSOL用于定义基本数据(节点位移)，ESOL用于定义派生数据(单元数据，如应力)，RFORCE用于定义反作用力数据。
(27)绘制变量对频率或其他变量的关系曲线，然后用PLCPLX指定用幅值/相位角方式或实部/虚部方式表示解。
GUI：Main Menu>TimeHist Postpro>Graph Variables。
Main Menu>TimeHist Postpro>Settings>Graph。
命令：PLVAR和PLCPLX。
(28)列表变量值。如果只要求列出极值，可用EXTREM命令，然后用PLCPLX指定用幅值/相位角方式或实部/虚部方式表示解。
GUI：Main Menu>TimeHist Postpro>List Variables>List Extremes。
Main Menu>TimeHist Postpro>List Extremeso
Main Menu>TimeHist Postpro>Settings>List。
命令：PRVAR、EXTREM和PRCPLX。
通过查看整个模型中关键点处的时间历程结果，可以得到用于进一步POSTl后处理的频率值。
使用POSTl时，使用SET命令(GUI：Main Menu>General Postproc> Read Results>…)读入所需谐响应分析的结果，但不能同时读入实部或虚部。结果大小由实部和虚部的SRSS和(平方和取平方根)给出，在POST26中可得到模型中指定点处的真实结果，然后进行其他通用后处理。
5.1.3 瞬态动力学分析
1.应用
瞬态动力学分析(亦称时间历程分析)是用于确定承受任意的随时间变化载荷结构的动力学响应的一种方法，可用其分析确定结构在静载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用下随时间变化的位移、应变、应力及力。载荷和时间的相关性使得惯性力和阻尼作用比较显着，如果惯性力和阻尼作用不重要，即可用静力学分析代替瞬态分析。
2.预备工作
瞬态动力学分析比静力学分析更复杂，因为按工程时间计算，该分析通常要占用更多的计算机资源和更多的人力，可以做必要的预备丁作以节省大量资源。
如果分析中包含非线性，可以通过进行静力学分析尝试了解非线性特性如何影响结构的响应，有时在动力学分析中不必包括非线性。
通过模态分析计算结构的固有频率和振型，即可了解这些模态被激活时结构如何响应。固有频率同样也对计算正确的积分时间步长有用。
瞬态动力学分析也可以采用Full、Reduced或Mode Superposition方法。
3.步骤
使用Full方法进行瞬态动力学分析的过程的主要步骤为建模、加载并求解，以及查看结果及后处理。
4.建模
在该步骤中需指定文件名和分析标题，然后用PREP7来定义单元类型、单元实常数、材料特性及几何模型，需记住的要点如下。
(29)只有线性行为是有效的，如果有非线性单元，则按线性单元处理。
(30)必须指定杨氏模量EX(或某种形式的刚度)和密度DENS(或某种形式的质量)。材料特性可为线性、各向同性或各向异性，以及恒定的或和温度相关的，忽略非线性材料特性。
5.加载并求解
在该步骤中定义分析类型和选项、加载、指定载荷步选项并开始有限元求解。
(31)进入ANSYS求解器。
GUI：Main Menu>Solution。
命令：/SOLU。
(32)定义分析类型和分析选项，用于瞬态动力学响应分析的选项见表5-5。
表5-5 用于瞬态动力学响应分析的选项
选项命令GUI路径
New Analysis ANTYPE Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis
Analysis Type: Transient Dynamics ANTYPE Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis> Transient Dynamics
Solution Method HROPT Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options
Large Deformation Effects NLGEOM Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options
Mass Matrix Formulation LUMPM Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options
Equation Solver EQSLV Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options
Stress Stiffening Effect SSTIF Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options
Newton-Raphson Option NROPT Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options New Analysis[ANTYPE]：选择新分析。已完成静力学预应力或Full方法瞬态动力学分析并准备延伸时间历程；选择Restart，重新启动一次失败的非线性分析。
Analysis Type[ ANTYPE]：选择分析类型为Transient Dynamics(瞬态动力学分析)。
Solution Method[HROPT]：选择Full、Reduced或Mode Superposition求解方法之。
Large Deformation Effects[NLGEOM]：考虑属于几何非线性的大变形(如弯曲的细长棒)或大应变(如金属成型问题)时，打开(ON)选项。默认为小变形和小应变。
Mass Matrix Formulation[LUMPM]：建议在大多数应用中采用默认质量矩阵形成方
式(和单元相关)。但对有些包含薄膜结构的问题，采用集中质量矩阵近似经常产生较好的结果并且求解时间短，需要内存少。
Equation Solver[EQSLV]：可选求解器有Frontal(默认)、Sparse Direct(SPARSE)、Jacobi Conjugate Gradient(JCG)、JCGout-of-memory、Incomplete Cholesky Conjugate Gradient(ICCG)、Preconditioned Conjugate
Gradient(PCG)和Iterative(自动选择，仅用于非线性静力学分析/Full方法瞬态动力学分析或稳态/瞬态热力学分析，建议采用)。对于大型模型，建议采用PCG求解器。
Stress Stiffening Effect[SSTIF]：应力刚化属于几何非线性，在小变形分析中希望结构中的应力显着增加(或降低)结构的刚度，如承受法向压力的圆形薄膜，或者在大变形分析中如果需要用此选项帮助收敛时选择为ON(默认为OFF)。
Newton-Raphson Option[NRORT]：指定在求解期间切线矩阵被刷新的频度。仅在存在非线性时用，可选项包括Program-chosen(默认)、Full、Modified及Initial Stiffness。
(33)在模型上加载。按定义，瞬态动力学分析包含数值为时间函数的载荷，要指定这样的载荷，需将载荷对时间的关系曲线划分成合适的载荷步。在载荷/时间曲线上的每个“拐角”都应作为一个载荷步，如图5-1所示。
a) b)
图5-1 载荷/时间关系曲线的实例
第1个载荷步通常被用来建立初始条件，然后指定后继的瞬态载荷及加载步选项。对于每一个载荷步，都要指定载荷值和时间值，以及其他载荷步选项，如载荷时按Steped或Ramped方式施加，以及是否使用自动时间步长等。最后将每一个载荷步写入文件并一次性求解所有的载荷步。
施加瞬态载荷的第1步是建立初始关系(即零时刻的情况)，瞬态动力学分析要求给定初始位移U0和初始速度V0两种初始条件。如果没有设置，U0和V0都被假定为0。初始加速度a0一般被假定为0，但可以通过在一个小的时间间隔内施加合适的加速度载荷来指定非零的初始加速度。
非零初始位移及/或非零初始速度的设置方法如下。
GUI：Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Initial Condit'n>Define。
命令：IC。
除惯性载荷外，可以在实体模型(由关键点，线及面组成)或有限元模型(由节点和单元组成)上施加载荷。在分析过程中可以施加、删除载荷或操作及列表载荷。
普通选项如下：
Time[TIME]：指定载荷步结束时间。
Stepped or Ramped Loads [KBC]：设置在载荷步[KBC]内用Ramped(直线上升，默认)方式或Stepped(阶跃)方式加载荷。
ANSYS动力学分析指南——模态分析
ANSYS动力学分析指南——模态分析 ANSYS动力学分析是一种用于评估和优化机械结构、系统或装置的动 态性能的分析方法。其中模态分析是其中一种常见的分析类型，通过模态 分析可以获取结构的固有频率、振型和模态质量等信息，从而更准确地评 估结构的动态响应。 下面是一个ANSYS动力学模态分析的步骤指南： 1.导入几何模型：首先，需要将几何模型导入到ANSYS中。可以使用ANSYS自带的几何建模工具创建模型，也可以从CAD软件中导入现有模型。在导入几何模型时，需要确保模型的几何尺寸和几何形状正确无误。 2.建立材料属性：为了进行动力学分析，在模型中必须定义材料的属性。这包括材料的密度、弹性模量、泊松比等。如果需要考虑材料的各向 异性，还需要定义合适的各向异性参数。 3.设置边界条件：为了模拟真实工程环境下的载荷作用，需要为模型 设置适当的边界条件。这包括固支约束、加载条件和约束条件等。在模型 中的各个节点上，需要确保边界条件的正确性和合理性。 4.选择求解器类型：ANSYS提供了多种求解器类型，可以根据实际需 求选择合适的求解器。在动力学模态分析中，通常使用的是频域求解器或 模型超级定法(Modal Superposition Method)求解器。 5.网格划分：在进行动力学模态分析之前，需要对模型进行网格划分。网格划分的目的是将连续的结构离散为有限的单元，从而对模型进行数值 求解。在网格划分时，需要根据模型的复杂程度和准确性要求进行适当的 划分。
6.设置求解参数：在进行动力学模态分析之前，需要设置一些求解参数。这包括求解器的收敛准则、求解的频率范围和预期的模态数量等。这些参数的设置可以影响到求解结果的准确性和计算效率。 7.进行模态分析：设置好求解参数后，可以进行动力学模态分析。在分析过程中，ANSYS会通过计算结构的固有频率和振型来评估结构的动态响应。如果需要获取更多的信息，可以通过后处理功能查看模态质量、模态阻尼和模态形状等结果。 8.结果评估和优化：在进行模态分析后，可以用结果来评估结构的动态性能。根据分析结果，可以识别结构中的动态特性和问题，并提出相应的改进措施。如果需要进行优化设计，可以采用参数化建模和参数敏感性分析方法来寻找最佳设计方案。 总结： 以上是ANSYS动力学模态分析的一个基本步骤指南。通过模态分析，可以更深入地了解结构的动态特性，为结构的设计和优化提供参考。需要注意的是，在进行分析前，需要对模型进行建模、设置材料属性和边界条件等预处理工作；在分析过程中，需要选择合适的求解器类型、进行网格划分，并设置适当的求解参数；在分析结果中，可以通过后处理功能获取各种模态信息，进一步进行结果评估和优化设计。
基于ANSYS的机械结构动力学仿真分析
基于ANSYS的机械结构动力学仿真分析 随着科技的发展和计算机技术的进步，基于数值仿真的工程分析已经成为工程 师们不可或缺的工具。机械结构动力学仿真分析是其中的重要一环，它可以帮助我们在设计过程中预测和优化结构的动态响应。本文将介绍基于ANSYS的机械结构 动力学仿真分析的基本原理和应用，并探讨其在实际工程中的意义和局限性。 1. 简介 机械结构动力学仿真分析是通过计算机模拟机械结构在不同工况下的动态行为。它基于有限元方法和数值分析理论，将结构划分为许多小的有限元单元，通过求解其力学方程和模态方程，得到结构在不同载荷下的位移、应力和模态等关键参数。 2. 有限元建模 在进行机械结构的动力学仿真分析前，首先需要进行有限元建模。有限元建模 是将实际结构的几何形状、材料特性和边界条件转化为有限元模型的过程。我们可以使用ANSYS的建模工具，如Preprocessing模块，快速而准确地构建出机械结构 的有限元模型。 3. 动力学分析 在有限元建模完成后，我们可以通过ANSYS的求解器对机械结构的动力学行 为进行分析。动力学分析主要包括静态分析、模态分析和频率响应分析。静态分析用于计算结构在受到静态载荷作用下的变形和应力分布。模态分析则可以得到结构的固有频率和模态形态，帮助我们了解结构的共振情况。频率响应分析可以用于预测结构在不同频率下的响应，其结果可以用于设计抗震、降噪等结构。 4. 结果分析与优化 在动力学分析完成后，我们可以通过ANSYS的后处理工具，如Postprocessing 模块，对分析结果进行可视化和分析。我们可以得到结构的位移、应力、应变、模
态等信息，并进行进一步的研究和分析。我们还可以通过参数优化技术，在设计阶段对结构进行优化，以满足特定的性能需求。 5. 案例分析 下面以一个简单的案例来介绍基于ANSYS的机械结构动力学仿真分析的应用。假设我们要设计一种工业机器人的机械臂，我们需要对其进行动力学分析，以确保其在工作时具有良好的稳定性和运动性能。我们可以首先进行模态分析，计算机械臂的固有频率和模态形态。然后，我们可以进行频率响应分析，以研究机械臂在不同频率下的振动情况。最后，我们可以对机械臂的结构参数进行优化，以满足设计要求。 6. 应用和局限性 基于ANSYS的机械结构动力学仿真分析已经在工程实践中得到了广泛应用。 它可以帮助我们在设计阶段预测和优化结构的动态响应，减少实验成本和时间。然而，它也存在一些局限性。首先，模型的准确性依赖于材料特性和边界条件的准确性，因此在建模时需要严格选择参数。其次，仿真分析仅是一种预测性的手段，结果还需要与实验数据进行验证。最后，仿真分析依赖于计算机的性能和软件的稳定性，因此在进行大规模和复杂的分析时需要注意计算资源的要求。 综上所述，基于ANSYS的机械结构动力学仿真分析是一种强大而有用的工程 分析工具。它能够帮助我们预测和优化结构的动态响应，提高设计的质量和效率。然而，它仍然需要结合实际情况和验证结果，以得到更准确和可靠的分析结果。在未来的发展中，我相信机械结构动力学仿真分析将会继续发挥重要的作用，为我们提供更好的设计和解决方案。
ANSYS动力学分析
结构动力分析研究结构在动荷载作用的响应(如位移、应力、加速度等的时间历程)，以确定结构的承载能力和动力特性等。ANSYS动力分析方法有以下几种,现分别做简要介绍. 1.模态分析 用模态分析可以确定设计中的结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型）.它也可以作为其他更详细的动力学分析的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析、谱分析。 用模态分析可以确定一个结构的固有频率和振型。固有频率和振型是承受动态荷载结构设计中的重要参数.如果要进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析，固有频率和振型也是必要的。 ANSYS的模态分析是一线性分析,任何非线性特性（如塑性和接触单元）即使定义了也将忽略。可进行有预应力模态分析、大变形静力分析后有预应力模态分析、循环对称结构的模态分析、有预应力的循环对称结构的模态分析、无阻尼和有阻尼结构的模态分析。模态分析中模态的提取方法有七种，即分块兰索斯法、子空间迭代法、缩减法或凝聚法、PowerDynamics 法、非对称法、阻尼法、QR阻尼法,缺省时采用分块兰索斯法。 2。谐响应分析 任何持续的周期荷载将在结构中产生持续的周期响应（谐响应）。谐响应分析使设计人员能预测结构的持续动力特性，从而使设计人员能够验证其设计能否成功地克服共振、疲劳及其他受迫振动引起的有害效果。谐响应分析是用于确定线性结构在承受随时间按正弦(简谐）规律变化的荷载时的稳态响应的一种技术。分析的目的是计算出结构在几种频率下的响应并得到一些响应值（通常是位移）对频率的曲线。从这些曲线上可以找到“峰值”响应，并进一步观察频率对应的应力。 这种分析技术只计算结构的稳态受迫振动.发生在激励开始时的瞬态振动不在谐响应分析中考虑。谐响应分析是一种线性分析。任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使被定义了也将被忽略，但在分析中可以包含非对称系统矩阵，如分析流体-结构相互作用问题。谐响应分析同样也可以分析有预应力结构,如小提琴的弦（假定简谐应力比预加的拉伸应力小得多)。 谐响应分析可以采用完全法、缩减法和模态叠加法三种方法. 3。瞬态动力学分析 瞬态动力学分析（亦称时间历程分析)是用于确定承受任意的随时间变化的荷载的结构动力学响应的一种方法。可以用瞬态动力学分析确定结构在静荷载、瞬态荷载和简谐荷载的随意组合下的随时间变化的位移、应变、应力及力。荷载和时间的相关性使得惯性力和阻尼力作用比较重要,如果惯性力和阻尼力不重要，就可以用静力学分析代替瞬态分析。 瞬态动力学分析可采用三种方法：完全法、缩减法和模态叠加法。完全法采用完整的系统矩阵计算瞬态响应，在三种方法中功能最强，可包括各类非线性特性（如塑性、大变形、大应
基于ANSYS的空气动力学仿真研究
基于ANSYS的空气动力学仿真研究第一章研究背景与意义 在现代工程领域中，空气动力学是一个重要的研究方向。通过模拟与分析气体在运动过程中的力学特性，可以为飞行器设计、汽车流场分析、建筑结构抗风能力评估等问题提供科学依据。基于ANSYS的空气动力学仿真研究，以其高精度、高效率和多功能性成为目前最广泛使用的仿真工具之一。本章将介绍研究的背景和意义。 第二章 ANSYS软件平台简介 2.1 ANSYS的主要功能 ANSYS是一款基于有限元法的通用有限元分析软件，拥有广泛的模拟和分析功能。ANSYS可以进行结构力学分析、流体包括气动力学和水动力学分析、温度场分析、电磁场分析等多种科学计算仿真。在空气动力学仿真研究中，ANSYS提供了多种模块，包括Fluent、CFX、Polyflow等，能够模拟不同情况下的气流场、风场和流体力学问题。 2.2 ANSYS的仿真建模过程 基于ANSYS进行空气动力学仿真研究的过程主要包括几个关键步骤：前处理、求解和后处理。前处理阶段主要是定义问题的几何形状、边界条件和模拟方案。求解阶段通过对实际问题建立
数学模型，并进行求解以获得问题的数值解。后处理阶段对仿真 结果进行可视化和分析，并根据需要进一步优化模拟方案。 第三章空气动力学仿真研究案例 本章将介绍两个基于ANSYS的空气动力学仿真研究案例，分 别为飞机机翼气动力学性能仿真和汽车流场分析。 3.1 飞机机翼气动力学性能仿真 飞机机翼的气动力学性能对于飞行器的飞行安全和燃油消耗具 有重要影响。在此案例中，我们选择了一架常见的民用飞机机翼 进行仿真。通过构建飞机机翼的几何模型、定义边界条件和工况，我们可以利用ANSYS的Fluent模块进行机翼的气动力学性能仿真。通过仿真分析机翼的升力系数、阻力系数等参数，可以评估机翼 的气动性能，并为飞行器设计和改进提供指导。 3.2 汽车流场分析 汽车在行驶过程中会受到空气的阻力，这对汽车的燃油消耗和 行驶稳定性具有重要影响。在此案例中，我们选择了一款汽车进 行流场分析。通过构建汽车的几何模型、定义边界条件和工况， 我们可以利用ANSYS的Fluent模块进行汽车流场分析。通过仿真分析汽车表面的阻力分布、紊流区域等参数，可以评估汽车的流 线型和空气动力学性能，并为汽车设计和改进提供指导。 第四章研究进展与展望
ANSYS动力分析
ANSYS动力分析 动力分析是指利用ANSYS软件进行物体的动力学分析。动力学分析是 一种通过分析物体所受的力以及物体内部的应力和位移等参数，来研究物 体在运动过程中的行为的方法。 在进行动力学分析之前，需要先对物体进行建模和网格划分。在ANSYS软件中，可以使用不同的建模工具来绘制模型，如实体建模工具、 面片建模工具等，然后使用网格划分工具将模型划分为有限元网格。有限 元网格是动力学分析的基础，通过在网格单元上建立方程组，并对其进行 离散化，可以得到物体在动力学分析过程中对应的位移、速度和加速度等 信息。 在进行动力学分析时，需要先定义物体所受的外力。外力可以分为静 力和动力两种。静力是指不随时间变化的力，如重力、约束力等。动力是 指随时间变化的力，如冲击力、振荡力等。外力可以通过加载和施加相应 的约束来定义。 在动力学分析过程中，可以通过求解物体上的运动方程来获得物体的 位移、速度和加速度等信息。根据牛顿第二定律，可以得到物体的运动方程：F=m*a，其中F为物体所受的力，m为物体的质量，a为物体的加速度。通过求解运动方程，可以得到物体在动力学分析过程中的运动情况。 动力学分析可以用于多种应用场景，如汽车碰撞分析、风力发电机械 分析、飞机结构分析等。在汽车碰撞分析中，可以通过动力学分析来模拟 汽车在碰撞过程中的行为，如车辆的变形情况、车辆上乘员的受力情况等。在风力发电机械分析中，可以通过动力学分析来模拟风力发电机械在风力 作用下的运动情况，如叶轮的转速、齿轮的受力情况等。在飞机结构分析
中，可以通过动力学分析来模拟飞机在起飞、着陆等过程中的变形和受力情况，从而评估飞机结构的稳定性和安全性。 动力学分析在工程设计和科学研究中有着广泛的应用。通过动力学分析，可以预测物体在运动过程中的变形和破坏情况，从而指导工程设计和制造过程。此外，动力学分析还可以用来验证理论模型和进行参数敏感性分析，从而改进和优化设计方案。 总之，ANSYS动力学分析是一种通过分析物体所受的力以及物体内部的应力和位移等参数，来研究物体在运动过程中的行为的方法。通过动力学分析，可以预测物体在运动过程中的行为，指导工程设计和制造过程，并优化设计方案。动力学分析在工程设计和科学研究中有广泛的应用，为提高产品质量和性能提供了有效的方法。
ansys 瞬态动力学设置两物体相对移动
一、概述 在工程领域中，研究物体相对移动的动力学行为具有重要意义。在实 际工程应用中，瞬态动力学分析是评估机械设计的重要手段之一。本 文将通过ANSYS软件进行瞬态动力学设置，研究两物体相对移动的问题。 二、瞬态动力学分析基本原理 1. 瞬态动力学分析 瞬态动力学分析是指在物体受到外部力或扭矩作用下，物体产生瞬时 运动或者受到瞬时力的影响时的动力学分析方法。该方法适用于应用 于工程领域中需要考虑加速度、惯性力、阻尼等瞬态动力学因素的问题。 2. ANSYS软件 ANSYS软件是一种用于工程仿真和设计的有限元分析软件。它能够模拟和分析多种工程问题，包括结构分析、热分析、流体力学分析等。 在瞬态动力学分析中，ANSYS软件可以模拟物体的瞬时运动、应力分布等。 三、两物体相对移动问题分析 1. 问题描述 假设有两个物体A和B，它们之间通过一根弹簧相连。当施加外力使 得物体A移动时，弹簧会受到拉力，同时对物体B施加相等反作用力。
我们希望通过瞬态动力学分析，研究物体A和B在相对移动过程中的 动力学行为。 2. ANSYS设置 我们需要建立物体A和B的几何模型，并在ANSYS中导入。根据物 体的材料属性、外部力的施加情况等，设置瞬态动力学分析的条件和 参数。在设置过程中，需注意考虑物体的刚度、弹簧的刚度、阻尼等 因素。 3. 模拟过程 在模拟过程中，我们可以通过ANSYS软件对物体A施加外力，观察 物体A和B在相对移动过程中的运动状态、应力分布等动力学行为。 通过分析模拟结果，可以得出两物体在相对移动过程中所受到的动力 学影响。 四、模拟结果分析 1. 动态响应 通过模拟分析，我们可以观察到物体A受到外力作用后的瞬时加速度、速度和位移变化。物体B也会在弹簧的作用下产生相对运动。通过观 察动态响应，我们可以得出两物体相对移动的动力学特性。 2. 应力分布 在瞬态动力学分析中，我们还可以观察到物体A和B在相对移动过程
ansys动力学模块循环载荷
ansys动力学模块循环载荷 ANSYS动力学模块是一种用于模拟和分析物体在受到循环载荷作用下的动态响应的工具。循环载荷是指在物体上重复施加的周期性负荷，如振动、震动、往复运动等。在工程领域中，循环载荷是一种常见的负载类型，因此对其进行分析和评估具有重要意义。 ANSYS动力学模块通过建立物体的有限元模型，并结合适当的材料和边界条件，可以模拟出物体在循环载荷作用下的振动、应力、应变等响应情况。通过对这些响应进行分析，可以评估物体的性能和可靠性，并为设计改进和优化提供依据。 在使用ANSYS动力学模块进行循环载荷分析时，首先需要建立物体的几何模型。这可以通过导入CAD文件或手工建模来实现。然后，需要定义物体的材料属性和边界条件，如材料的弹性模量、泊松比、密度以及施加在物体上的载荷类型和大小等。 在模拟循环载荷时，需要考虑载荷的频率和振幅。频率是指载荷作用的周期，而振幅则是指载荷的幅值大小。这些参数的选择应根据实际工况和设计要求进行确定。在模拟过程中，可以通过改变载荷的频率和振幅来观察物体的动态响应情况。 在模拟完成后，可以通过分析结果来评估物体的性能和可靠性。常见的评估指标包括物体的动态应力、应变、位移等。这些指标可以帮助工程师了解物体在循环载荷下的受力情况，进而判断其是否满
足设计要求。如果发现问题，可以通过优化设计来改善物体的性能。ANSYS动力学模块是一种用于模拟和分析物体在循环载荷作用下的动态响应的工具。它可以帮助工程师评估物体的性能和可靠性，为设计改进和优化提供依据。通过合理选择载荷的频率和振幅，并结合适当的材料和边界条件，可以得到准确和可靠的分析结果，为工程实践提供重要参考。
ANSYS动力学分析报告
ANSYS动力学分析报告 第5章动力学分析 结构动力学研究的是结构在随时间变化载荷下的响应问题，它与静力分析的主要区别是动力分析需要考虑惯性力以及运动阻力的影响。动力分析主要包括以下5个部分：模态分析：用于计算结构的固有频率和模态。 谐波分析（谐响应分析）：用于确定结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。 瞬态动力分析：用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应，并且可涉及上述提到的静力分析中所有的非线性性质。 谱分析：是模态分析的应用拓广，用于计算由于响应谱或PSD输入（随机振动）引起的应力和应变。 显式动力分析：ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学和复杂的接触问题。 本章重点介绍前三种。 【本章重点】 区分各种动力学问题； 各种动力学问题ANSYS分析步骤与特点。 5.1 动力学分析的过程与步骤 模态分析与谐波分析两者密切相关，求解简谐力作用下的响应时要用到结构的模态和振 型。瞬态动力分析可以通过施加载荷步模拟各种何载，进而求解结构响应。三者具体分析过程与步骤有明显区别。 5.1.1 模态分析 1.模态分析应用 用模态分析可以确定一个结构的固有频率利振型，固有频率和振型是承受动态载荷结构设计中的重要参数。如果要进行模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析，固有频率和振型也是必要的。可以对有预应力的结构进行模态分析，例如旋转的涡轮叶片。另一个有用的分
析功能是循环对称结构模态分析，该功能允许通过仅对循环对称结构的一部分进行建模，而分析产生整个结构的振型。 ANSYS产品家族的模态分析是线性分析，任何非线性特性，如塑性和接触(间隙)单元，即使定义也将被忽略。可选的模态提取方法有6种，即Block Lanczos(默认)、Subspace、Power Dynamics、Reduced、Unsymmetric、Damped及QR Damped，后两种方法允许结构中包含阻尼。 2.模态分析的步骤 模态分析过程由4个主要步骤组成，即建模、加载和求解、扩展模态，以及查看结果和后处理。 (1)建模。指定项目名和分析标题，然后用前处理器PREP7定义单元类型、单元实常数、材料性质及几何模型。必须指定杨氏模量EX(或某种形式的刚度)和密度DENS(或某种形式的质量)，材料性质可以是线性或非线性、各向同性或正交各向异性，以及恒定或与温度有关的，非线性特性将被忽略。 (2)加载及求解。在这个步骤中要定义分析类型和分析选项，施加载荷，指定加载阶段选项，并进行固频率的有限元求解。在得到初始解后，应对模态进行扩展以供查看。 ANSYS提供的用于模态分析的选项如下。 New Analysis[ANTYPE]：选择新的分析类型。 Analysis Type：Modal[ANTYPE]：指定分析类型为模态分析。 Mode Extraction Method [MODOPT]：可选模态提取方法如下。Block Lanczo smethod(默认)：分块的兰索斯法，它适用于大型对称特征值求解问题，比子空间法具有更快的收敛速度；Subspace method：子空间法，适用于大型对称特征值问题；Power Dynamics method：适用于非常大的模型(100 000个自由度以上)及求解结构的前几阶模态，以了解结构如何响应的情形。该方法采用集中质量阵(LUMPM，ON)；Reduced(Householder)method：使用减缩的系统矩阵求解，速度快。但由于减缩质量矩阵识近似矩阵，所以相应精度较低；Unsymmetric method：用于系统矩阵为非对称矩阵的问题，
ansys 转子动力学 不平衡质量
ansys 转子动力学不平衡质量 ANSYS转子动力学是一种用于分析旋转机械系统中不平衡质 量的工具。不平衡质量是指在旋转机械系统中存在的质量 分布不均匀的情况，它会导致系统产生不平衡力和振动。 不平衡质量在旋转机械系统中的影响是非常重要的，它会 引起系统的振动、噪声和磨损，甚至会导致系统的故障和 损坏。因此，对不平衡质量进行准确的分析和评估是非常 重要的。 ANSYS转子动力学可以通过以下步骤进行不平衡质量的分析： 1. 建立转子模型：首先，需要根据实际情况建立旋转机械 系统的几何模型。这个模型可以包括转子、轴承、轴承座、连接件等各个组成部分。 2. 定义转子材料和属性：根据实际情况，需要定义转子的 材料属性，例如弹性模量、密度等。 3. 定义转子的运动：需要定义转子的旋转速度和方向。这 个可以根据实际情况设置，例如转子的转速和转向。 4. 定义不平衡质量：需要定义转子上的不平衡质量分布。 这个可以根据实际情况设置，例如在转子上添加一定的质 量块或者质量分布。 5. 进行转子动力学分析：使用ANSYS转子动力学工具进行 分析。工具会根据转子的几何模型、材料属性、运动和不
平衡质量分布等信息，计算出转子的振动响应和不平衡力。可以通过分析结果来评估不平衡质量对系统的影响。 6. 优化设计：根据分析结果，可以对转子的设计进行优化。例如调整不平衡质量的位置和大小，以减小不平衡力和振动。 总之，ANSYS转子动力学是一种用于分析旋转机械系统中不 平衡质量的工具，通过建立转子模型、定义转子的运动和 不平衡质量分布等信息，可以计算出转子的振动响应和不 平衡力，并进行优化设计。
ansys 静力学 显式动力学
ANSYS静力学显式动力学 1. 引言 ANSYS是一款多功能的工程仿真软件，广泛应用于不同行业的产品设计、分析和优 化中。其中，静力学和显式动力学是ANSYS的两个重要模块，本文将对这两个模块进行全面、详细、完整且深入的探讨。 2. 静力学 2.1 概述 静力学是研究物体在静止状态下受力平衡的学科。通过静力学分析，可以确定物体的受力情况、结构的稳定性以及构件的强度等信息。 2.2 ANSYS中的静力学分析 ANSYS中的静力学分析模块可以通过建立几何模型、定义材料和边界条件来进行分析。在分析过程中，可以考虑不同的加载情况，如静力加载和重力加载。 2.3 静力学分析的步骤 静力学分析通常包括以下步骤： 1. 建立或导入模型：使用ANSYS的建模工具创建几何模型或导入现有模型。 2. 定义材料和属性：为模型定义材料特性和材料属性。 3. 定义边界条件：为模型的边界定义约束和加载条件。 4. 网格划分：将模型划 分为离散的网格单元。 5. 求解分析：通过求解静力学方程，得到模型的受力状态。 6. 后处理：分析结果的可视化和数据输出。 3. 显式动力学 3.1 概述 显式动力学是一种研究物体在动力加载作用下的运动和响应的学科。与静力学不同，显式动力学考虑了时间因素，可以模拟和预测物体在瞬态加载情况下的动态响应。
3.2 ANSYS中的显式动力学分析 ANSYS中的显式动力学分析模块可以模拟各种动力加载条件下的物体运动和响应。该模块可以用于模拟撞击、爆炸、碰撞、结构破坏等情况，并可以为工程师提供重要的设计参考信息。 3.3 显式动力学分析的步骤 显式动力学分析通常包括以下步骤： 1. 建立或导入模型：与静力学分析相同，需要建立或导入模型。 2. 定义材料和属性：为模型定义材料特性和材料属性，以便模拟加载情况下的材料响应。 3. 定义边界条件：为模型的边界定义约束和加载条件，包括初始速度和力。 4. 网格划分：将模型划分为离散的网格单元。 5. 求解分析：通过求解显式动力学方程，得到模型在不同时间步长下的运动和响应。 6. 后处理：分析运动和响应的结果，如速度、位移、应力等。 4. ANSYS中的静力学和显式动力学的应用 ANSYS的静力学和显式动力学模块广泛应用于不同行业的产品设计和分析中，包括航空航天、汽车工程、建筑结构、电子设备等领域。这些模块可以帮助工程师更好地了解和优化产品在受力条件下的性能，提高产品的质量和可靠性。 5. 结论 本文全面、详细地介绍了ANSYS中的静力学和显式动力学模块。静力学和显式动力学分析都是工程仿真中重要的分析方法，可以为工程师提供产品设计和优化的参考依据。在实际应用中，根据具体的需求和加载条件，选择合适的分析模块进行分析是至关重要的。ANSYS作为一款功能强大的工程仿真软件，可以满足不同行业的需求，帮助工程师提高工作效率和产品质量。
ANSYS动力学分析中的矩阵
ANSYS动力学分析中的矩阵 在ANSYS动力学分析中，矩阵是非常重要的工具。矩阵作为数据结构 的一种形式，可以方便地表示和处理线性方程组和向量的关系。下面我们 将介绍一些在ANSYS动力学分析中常用的矩阵。 1. 刚度矩阵（Stiffness Matrix）：刚度矩阵表示了结构中各个节 点之间的刚度关系。它的行和列对应于结构的自由度，每个元素表示了对 应节点之间的刚度。在动力学分析中，刚度矩阵被用于描述结构在受到外 力作用时的刚度响应。 2. 质量矩阵（Mass Matrix）：质量矩阵表示了结构中各个节点之间 的质量关系。它的行和列对应于结构的自由度，每个元素表示了对应节点 的质量。在动力学分析中，质量矩阵被用于描述结构的惯性特性，以及结 构在外力作用下的加速度响应。 3. 全局刚度矩阵（Global Stiffness Matrix）：当结构由多个单元 组成时，每个单元的刚度矩阵可以通过组装操作得到全局刚度矩阵。全局 刚度矩阵描述了整个结构的刚度关系，可以用于求解结构在受到外力作用 时的位移响应。 4. 结构方程矩阵（Structural Equation Matrix）：结构方程矩阵 是动力学分析中的一种常用的矩阵形式，它将结构的质量矩阵、刚度矩阵 和外力向量组合在一起，用于求解结构在受到外力作用时的位移响应。结 构方程矩阵可以通过求解线性方程组得到结构的位移响应。 5. 阻尼矩阵（Damping Matrix）：阻尼矩阵描述了结构在受到外力 作用时的阻尼特性。阻尼矩阵在动力学分析中被用来模拟结构的阻尼效应，以及计算结构在受到外力作用时的振动响应。
6. 模态矩阵（Modal Matrix）：模态矩阵描述了结构在自由振动状 态下的振型特性。模态矩阵包含了结构的特征向量，它可以用来计算结构 的特征值和特征向量，以及结构在外力作用下的振动响应。 7. 自由度矩阵（Degree of Freedom Matrix）：自由度矩阵用于表 示结构的自由度信息。它的行和列对应于结构的节点，每个元素表示了对 应节点的自由度。自由度矩阵在动力学分析中被用来确定结构的自由度数目，以及结构中各个节点之间的自由度关系。 除了上述提到的矩阵，ANSYS动力学分析还会涉及到很多其他的矩阵，如约束矩阵、位移矩阵、应力矩阵等。这些矩阵在动力学分析中起到了至 关重要的作用，它们的计算和求解使得我们能够得到结构在受到外力作用 时的力学响应，为工程设计和优化提供了依据。在ANSYS中，我们可以通 过预处理器和后处理器来构建和分析这些矩阵，并得到结构的动力学响应 结果。
ANSYS转子动力学分析
ANSYS转子动力学分析 ANSYS转子动力学分析是一种通过ANSYS软件进行转子系统的动力学 仿真分析方法。转子动力学分析是用于研究和评估机械设备中转子系统动 力学性能的一种方法。它可以帮助工程师了解转子系统的受力、振动、疲 劳寿命等关键参数，并优化设计以提高系统的稳定性和可靠性。 在进行ANSYS转子动力学分析时，首先需要建立转子系统的几何模型。这可以通过CAD软件绘制转子的三维模型，然后将模型导入到ANSYS中进 行后续分析。在建立几何模型时，需要考虑转子的形状、尺寸、支撑结构 等因素，并确定转子系统的边界条件。 建立几何模型后，需要定义转子的材料性质。转子的材料性质对其受 力和振动特性有着重要影响。常见的转子材料包括金属、复合材料等。在ANSYS中，可以通过指定材料的弹性模量、泊松比、密度等参数来定义转 子的材料性质。 在进行ANSYS转子动力学分析时，需要考虑转子的受力和激振源。转 子受力包括离心力、惯性力、外部载荷等，可以通过动力学方程来描述。 而激振源可以是旋转不平衡、激励力等，可以通过在特定位置施加外部载 荷来模拟。 转子动力学分析的关键步骤是求解转子系统的运动方程。在ANSYS中，可以通过有限元方法来离散化转子系统，将其分解为有限数量的节点和单元，然后使用动力学方程对节点进行求解。需要注意的是，转子系统通常 是一个大型非线性动力学系统，需要进行迭代求解才能获得准确的结果。 在求解转子系统的运动方程后，可以通过后处理分析来获取有关转子 动力学性能的参数。常见的参数包括转子的振动幅值、振动速度、应力、
疲劳寿命等。这些参数可以用于评估转子系统的稳定性和可靠性，帮助工程师优化设计并提高系统的性能。 总之，ANSYS转子动力学分析是一种通过ANSYS软件进行转子系统的动力学仿真分析方法。通过建立几何模型、定义材料性质、求解运动方程和后处理分析，可以评估转子系统的动力学性能，并优化设计以提高系统的稳定性和可靠性。
ansys刚体动力学 速度曲线
ansys刚体动力学速度曲线 ANSYS刚体动力学与速度曲线 引言 ANSYS是一款多用途的工程分析软件，广泛用于各个领域的结构、流体、电磁、热等工程问题的模拟和分析。其中，刚体动力学是ANSYS中的一个重要模块之一，主要用于对刚体的运动、转动和冲击等动力学问题进行建模和求解。本文将重点介绍ANSYS刚体动力学中的速度曲线，并对其应用进行详细阐述。 一、刚体动力学基础 刚体是指其内部分子相对位置不发生改变的物体。在刚体的运动学研究中，我们通常用位移、速度和加速度等物理量来描述刚体的运动状态。而刚体动力学则进一步研究刚体受到外力作用时的运动规律，主要包括刚体的平动、旋转和相对运动等问题。 在ANSYS中，我们可以通过建立刚体的几何模型并定义约束和载荷条件来模拟刚体的运动。通过输入物体的质量、转动惯量和作用力等参数，可以在系统给定的时间范围内，求解出刚体各点的位移、速度和加速度等运动参数，并绘制出相应的动力学曲线。 二、刚体的速度曲线求解方法 1. 刚体的平动速度曲线求解
刚体的平动是指刚体的质心在外力作用下做直线运动。在ANSYS中，我们可以通过输入刚体质心的初始位置、质量和 外力作用等参数，以及约束条件（如刚体所在系统的边界条件），通过求解刚体质心的加速度方程，进而求得刚体的速度曲线。 具体求解步骤如下： （1）建立刚体的几何模型，并确定质心位置。 （2）输入刚体的质量参数和约束条件。 （3）定义外力作用，并设置作用方式和作用时间范围。 （4）通过求解刚体质心的运动方程，得到刚体的平动速度曲线。 2. 刚体的旋转速度曲线求解 刚体的旋转是指刚体绕质心或其他旋转中心做圆周或曲线运动。在ANSYS中，我们可以通过输入刚体的转动惯量、质心位置 和转动中心位置等参数，以及约束条件（如刚体所在系统的边界条件），通过求解刚体的力矩方程，进而求得刚体的旋转速度曲线。 具体求解步骤如下： （1）建立刚体的几何模型，并确定转动中心位置。 （2）输入刚体的转动惯量和质心位置等参数。 （3）定义力矩作用，并设置作用方式和作用时间范围。 （4）通过求解刚体的力矩方程，得到刚体的旋转速度曲线。 三、刚体动力学在工程中的应用
ansysworkbench瞬态动力学实例
在本文中，我将为您撰写一篇关于ANSYS Workbench瞬态动力学实例的文章。我们将深入探讨ANSYS Workbench在瞬态动力学仿真方面的应用，从简单到复杂、由浅入深地讨论其原理和实践操作，并共 享个人观点和理解。 第一部分：介绍ANSYS Workbench瞬态动力学仿真 ANSYS Workbench是一种用于工程仿真的全面评台，包含了结构、 流体、热传递、多物理场等多种仿真工具。瞬态动力学仿真是ANSYS Workbench的重要应用之一，它能够模拟在时间和空间上随机变化的动力学过程，并对结构在外部力作用下的动力响应进行分析。 在瞬态动力学仿真中，ANSYS Workbench可以模拟诸如碰撞、冲击、振动等动态载荷下的结构响应，用于评估零部件的耐久性、振动特性、动态稳定性等重要工程问题。通过对这些现象的模拟和分析，工程师 可以更好地了解结构在实际工况下的性能，进而进行有效的设计优化 和改进。 第二部分：实例分析 为了更直观地展示ANSYS Workbench瞬态动力学仿真的应用，我们以汽车碰撞仿真为例进行分析。假设我们需要评估汽车前部结构在碰 撞事故中的动态响应，我们可以通过ANSYS Workbench建立汽车前部结构的有限元模型，并对其进行碰撞载荷下的瞬态动力学仿真。
我们需要构建汽车前部结构的有限元模型，包括车身、前保险杠、引擎盖等部件，并设定材料属性、连接方式等。接下来，我们可以在仿真中引入具体的碰撞载荷，如40km/h车速下的正面碰撞载荷，并进行瞬态动力学仿真分析。通过仿真结果，我们可以获取汽车前部结构在碰撞中的应力、应变分布，以及变形情况，从而评估其在碰撞事故中的性能表现。 第三部分：个人观点与总结 通过以上实例分析，我们可以看到ANSYS Workbench瞬态动力学仿真在工程实践中的重要应用价值。瞬态动力学仿真不仅能够帮助工程师分析结构在动态载荷下的响应，还可以为设计优化、安全评估等工程问题提供重要参考。在实际工程中，通过ANSYS Workbench瞬态动力学仿真，工程师可以更全面、深入地了解产品性能，为工程设计和优化提供有力支持。 ANSYS Workbench瞬态动力学仿真是工程仿真领域的重要工具，能够帮助工程师深入理解结构在动态载荷下的响应特性，为工程设计、优化和安全评估提供有力支持。希望本文能够帮助您更好地了解瞬态动力学仿真的原理与实践，为工程实践提供有益参考。 至此，本文涵盖了ANSYS Workbench瞬态动力学仿真的介绍、实例分析和个人观点，希望能为您带来有价值的信息和启发。感谢阅读！在实例分析中，我们以汽车碰撞仿真为例进行了分析，但是瞬态动力
ANSYS动力分析谱分析实例
ANSYS动力分析谱分析实例 谱分析是一种常用的动力学分析方法，可以将时间域上的信号转化为 频率域上的信号。在ANSYS中，可以使用各种功能和工具进行谱分析。接 下来，我将为您介绍一个使用ANSYS进行动力学谱分析的实例。 假设我们有一个简单的悬臂梁结构，在悬臂梁的一端施加一个脉冲载荷，并且希望分析结构在这个载荷作用下的振动响应。 首先，在ANSYS中创建一个新的工作文件，并选择适当的分析类型。 对于动力学分析，我们可以选择"Transient Dynamic" (瞬态动力学)分析。 接下来，为悬臂梁结构设置适当的材料属性、几何尺寸和约束条件。 在本例中，我们选择一个简单的材料模型，例如线弹性材料。我们还需要 定义悬臂梁的几何尺寸和任何约束条件，例如固支或自由端。 然后，我们需要定义载荷。在本例中，我们施加一个脉冲载荷，来模 拟突然施加在结构上的外力。脉冲载荷可以是一个正弦波、高斯函数或斯 特朗函数。在ANSYS中，我们可以使用一个时间函数来定义这个载荷。 现在，我们可以开始进行分析。在动力学分析中，我们通常需要定义 一个时间步长和总计算时间。时间步长决定了计算的精确性和计算时间， 通常需要根据结构的特性进行调整。 计算完成后，我们可以通过结果查看器或报告生成器来查看和分析结果。对于动力学分析，我们通常关注的是结构的位移、速度和加速度等振 动响应。这些结果可以以时间序列图或频谱图的形式呈现。 对于谱分析，我们可以使用ANSYS中的频谱分析工具来进一步分析结果。通过应用傅里叶变换，可以将时间域上的信号转换为频率域上的信号。
在ANSYS中，我们可以选择不同的频谱方法，如快速傅里叶变换、峰值谱分析和传递函数法。 通过进行谱分析，我们可以获得结构在不同频率下的振动响应信息。这些信息可以帮助我们了解结构的固有频率、共振情况和模态形态，从而指导结构的设计和优化。 在这个实例中，我们演示了如何使用ANSYS进行动力学谱分析。通过使用ANSYS的各种功能和工具，工程师可以预测和评估结构的振动响应，并进行结构的动态性能分析和优化。这些分析结果对于确保结构的安全性和可靠性非常重要。
ANSYS动力学分析汇总
ANSYS动力学分析汇总 ANSYS动力学分析是一种用于研究和分析物体运动和受力的工程分析 方法。它可以帮助工程师和设计师理解和优化物体在运动过程中的性能和 可靠性。ANSYS软件提供了丰富的工具和功能，用于进行各种类型的动力 学分析，包括刚体动力学、柔性体动力学、液体动力学等。本文将对ANSYS动力学分析的基本原理和方法进行总结。 ANSYS动力学分析的基本原理是基于牛顿力学定律和动力学方程。牛 顿力学定律可以用来描述物体在受到力的作用下的运动状态。动力学方程 可以用来计算物体在运动过程中的加速度、速度和位移等参数。在ANSYS 中，可以通过建立适当的模型和应用适当的边界条件来模拟物体的运动和 受力情况，并使用动力学方程进行计算和分析。 在进行ANSYS动力学分析时，首先需要建立几何模型。可以使用ANSYS的几何建模工具来绘制物体的几何形状，并定义其材料属性、边界 条件等。然后，需要定义物体的运动约束和受力条件。运动约束可以用来 限制物体的运动自由度，例如固定物体的特定点或轴。受力条件可以用来 模拟物体受到的外部力和力矩的作用，例如重力、摩擦力、碰撞力等。 在进行ANSYS动力学分析之前，需要定义问题的初始条件和边界条件。初始条件是指物体在分析开始时的状态，例如初始位置、速度和加速度等。边界条件是指物体与外界或其他物体之间的相互作用条件。例如，在液体 动力学分析中，可以定义物体与周围液体之间的流体力学条件，例如流速、压力和粘性等。 完成模型和条件的定义后，可以进行ANSYS动力学分析。ANSYS提供 了一系列求解器和分析工具，用于计算物体在运动过程中的运动和受力情
ANSYS动力学分析指南——谱分析
ANSYS动力学分析指南——谱分析 引言 ANSYS是一款功能强大的有限元分析软件，可以用于进行各种工程分析，包括力学、流体力学、电磁学等。在动力学分析中，谱分析是一种常 用的方法，用于研究结构在不同频率下的响应。本文将介绍ANSYS中进行 谱分析的方法与步骤。 谱分析的基本原理 谱分析是将信号分解为不同频率的成分的一种方法。在动力学分析中，我们关注的是结构在不同频率下的响应。对于一个复杂的结构，可以将其 响应信号通过傅里叶变换的方法分解为各个频率的成分，得到结构在不同 频率下的振动模态。 基于频率的谱分析 基于频率的谱分析是将预定义的频率作用于结构，计算其响应。具体 步骤如下： 1.打开ANSYS软件，导入要进行谱分析的结构模型。 2.在“工作空间”中选择“动力学”模块，并创建一个新的工程。 3.在“属性”窗口中，选择“谱预定义”选项，并设置要使用的频率 范围。 4.设置谱分析的加载方式，可以选择“振动”或“随机”。 5.设置谱分析的时间范围和步长。 6.点击“求解”按钮，进行谱分析计算，并观察结果的振动模态。
基于自由振动模态的谱分析 基于自由振动模态的谱分析是利用结构的固有振动模态来分析其在不 同频率下的响应。具体步骤如下： 1.打开ANSYS软件，导入要进行谱分析的结构模型。 2.在“工作空间”中选择“动力学”模块，并创建一个新的工程。 3.在“属性”窗口中，选择“自由振动”选项，并进行模态分析，得 到结构的固有振动模态。 4.在“谱响应”窗口中，选择要进行谱分析的频率范围。 5.设置谱分析的时间范围和步长。 6.点击“求解”按钮，进行谱分析计算，并观察结果的振动模态。 注意事项 在进行谱分析时，需要注意以下几点： 1.设置合适的频率范围和步长，以保证获得准确的谱分析结果。 2.结构的刚度、材料性质等参数都会对谱分析结果产生影响，需要进 行合理的设置。 3.谱分析是一种近似方法，其结果可能与实际情况有所差异，需要进 行合理的解释和判断。 结论 谱分析是一种常用的分析方法，在动力学分析中具有重要的应用价值。在ANSYS中进行谱分析可以帮助工程师更好地理解结构在不同频率下的响