ansys-谱分析

响应谱分析步骤 设置： 设置： 频谱的类型： • 频谱的类型： 地震或作用力（不是PSD） − 地震或作用力（不是 ） 地震频谱− 地震频谱 自动地施加于基础上 作用力频谱-人工地作为力施加于要求的各节 − 作用力频谱 人工地作为力施加于要求的各节 点上 • 激励方向（总体直角坐标系）： 激励方向（总体直角坐标系）： 对于地震频谱，定义为一个单元矢量， ， − 对于地震频谱，定义为一个单元矢量，1，0 指的是在x方向 指的是y方向 ，0指的是在 方向；0，1，0指的是 方向 指的是在 方向； ， ， 指的是 指的是z方向 ，0，0，1指的是 方向 ， ， 指的是 对于作用力频谱，符号FX， ， 已经表 − 对于作用力频谱，符号 ，FY，FZ已经表 示方向
响应谱分析步骤
获得模态解命令（接上页） 获得模态解命令（接上页）
MODOPT，… ， MXPAND，… ， ! BC’s DK，…. ， DL，… ， DA，…. ，
! 或 D 或 DSYM
! Obtain solution SOLVE
响应谱分析步骤
转换成谱分析类型
建模 获得模态解 转换成谱分析类型： 转换成谱分析类型： • 退出并重新进入求解器 选择新的分析类型： • 选择新的分析类型：谱分析 • 分析选项：后面讨论 分析选项： 阻尼： • 阻尼：后面讨论 典型命令： 典型命令：
− 接着，按Ai=Si γ i *计算每一个模态的模态系数 i，其中Si 指的是模态 接着， 计算每一个模态的模态系数A 其中 计算每一个模态的模态系数
对于结构的每一个模态， − 对于结构的每一个模态，计算在每一个方向上的参与系数γ i， γ i 是衡 ，
i的频谱值 的频谱值 *对于加速度，速度和作用力谱，使用的是不同的公式，参见 对于加速度，速度和作用力谱，使用的是不同的公式，参见ANSYS理论手册 理论手册
谱分析
术语及概念（接上页） 接上页）
• • • 下面将讨论单点响应谱分析的步骤， 下面将讨论单点响应谱分析的步骤，接着将讨论随机振动分析 在下面的讨论中，所用到的术语“谱响应” 在下面的讨论中，所用到的术语“谱响应”指的是单点响应谱 为了了解多点响应谱及DDAM，请参考 ANSYS 结构分析指南 为了了解多点响应谱及 ，
响应谱分析步骤
定义响应谱（接上页） 接上页）
模态组合法（接上页）： 模态组合法（接上页）： • 在模态组合中，规定的有效门限值能使模态组合时仅仅包含主要模 在模态组合中， 态有效门限值是某个模态的模态系数对最大模态系数的比率为了在 组合时包括所有模态，要采用0值作为门限值 组合时包括所有模态，要采用 值作为门限值 • 输出类型使计算不同的响应量，如位移、速度或加速度等成为可能 输出类型使计算不同的响应量，如位移、
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谱分析
术语及概念（接上页） 接上页）
• • • 如果振动台以频率f1激振并且四个系统的位移响应 u 如果振动台以频率 激振并且四个系统的位移响应 都被记录下来， 都被记录下来，结果将如右图所示 现在再增加频率为f3的第二种激振并记录下位移响 现在再增加频率为 的第二种激振并记录下位移响 系统1及 将达到峰值响应 应，系统 及3将达到峰值响应 如果施加包括几种频率的一种综合激振并且仅记录 u 下峰值响应，就将得到右图所示的曲线， 下峰值响应，就将得到右图所示的曲线，这种曲线 称为频谱， 称为频谱，并特称为响应谱
谱分析
术语及概念（接上页） 接上页）
– 接着，按{ui} = Ai{ψi}计算每一个模态的位移矢量 i} ，其中 ψi} 计算每一个模态的位移矢量{u 其中{ψ 接着， ψ 计算每一个模态的位移矢量 是特征向量， 是特征向量， {ui} 代表该模态的最大响应 – 为了计算结构的整体响应，单个模态响应 i} 需要以某种方式进 为了计算结构的整体响应，单个模态响应{u 行组合， 行组合，这就是所谓的模态组合 – 将{ui} 简单地叠加是很保守的，因为所有模态的最大值不是同时 简单地叠加是很保守的， 达到的，并且彼此之间不是完全同相位的 达到的， – 在ANSYS中，可以有几种模态组合技术（将在后面讨论），具 ），具 中 可以有几种模态组合技术（将在后面讨论）， 体选择哪一种取决于政府或所采用的工业标准
谱分析
第二节：术语及概念 第二节：
主题包括： 主题包括： • 频谱的定义 • 响应谱如何用于计算结构对激励的响应： 响应谱如何用于计算结构对激励的响应： − 参与系数 − 模态系数 − 模态组合
Baidu Nhomakorabea
谱分析
术语及概念（接上页） 接上页）
什么是频谱？ 什么是频谱？ • 用来描述理想化系统对激励响应的曲线此响应可以是加速度、速度 用来描述理想化系统对激励响应的曲线此响应可以是加速度、 、位移和力; 位移和力 • 例如：考虑安装于振动台上的四个单自由度弹簧质量系统它们的频 例如： 率分别是f1， ， 及 ，而且f1<f2<f3<f4。 率分别是 ，f2，f3及f4，而且f1<f2<f3<f4。
谱分析
术语及概念（接上页） 接上页）
ANSYS可进行四类谱分析： 可进行四类谱分析： 可进行四类谱分析 • 单点响应谱 − 单一的响应谱激励模型中指定的多个点 • 多点响应谱 − 不同的多个响应谱分别激励模型中不同的点 • 动力设计分析方法（DDAM） 动力设计分析方法（ ） 由美国海军实验室定义的一种特定类型的频谱， − 由美国海军实验室定义的一种特定类型的频谱，用于分析船用装备的抗振 性 • 功率谱密度（PSD） 功率谱密度（ ） − 用于随机振动分析的一种概率分析方法
第三节：谱分析步骤 第三节：
五个主要步骤如下： 五个主要步骤如下： • 建模 • 获得模态解 • 转换成谱分析类型 • 定义响应谱 • 求解和察看结果
响应谱分析步骤
建模
模型： 模型： • 建模的注意事项与模态分析相同 • 仅考虑线性的单元及材料，忽略各种非线性 仅考虑线性的单元及材料， • 记住密度的输入，同时如果存在依赖于材料的阻尼，也必须在这一 记住密度的输入，同时如果存在依赖于材料的阻尼， 步中定义 • 参见第一章的建模注意事项
*在这种情况下，材料属性DAMP指的是阻尼比，而不是 阻 在这种情况下，材料属性 指的是阻尼比，而不是ß阻 在这种情况下 指的是阻尼比 尼
典型命令： 典型命令：
BETAD，… ， DMPRAT，… ， MDAMP，... ，
响应谱分析步骤
频谱响应的定义
建模 获得模态解 转换成谱分析类型 定义响应频谱： 定义响应频谱： 设置： • 设置：频谱类型及激励方向 • 频谱值对频率的表格 • 模态组合的方法
建模的典型命令流(接上页) 建模的典型命令流(接上页)
/PREP7 ET， ET，... MP，EX，... ， ， MP，DENS，… ， ， ! 建立几何模型 … ! 划分网格 …
响应谱分析步骤
获得模态解
建模 获得模态解： 获得模态解： • 与通常的模态分析步骤相同 • 少量不同之处将在后面讨论
谱分析 接上页） 定义及目的（接上页）
谱分析的一种代替方法是进行瞬态分析，但是： 谱分析的一种代替方法是进行瞬态分析，但是： 瞬态分析很难应用于例如地震等随时间无规律变化载荷的分析; − 瞬态分析很难应用于例如地震等随时间无规律变化载荷的分析 在瞬态分析中，为了捕捉载荷，时间步长必须取得很小， − 在瞬态分析中，为了捕捉载荷，时间步长必须取得很小，因而费时且 昂贵. 昂贵 •
响应谱分析步骤
求解及察看结果（接上页） 求解及察看结果（接上页）
察看结果： 察看结果： • 进入 进入Post1（通用后处理器） （通用后处理器） • 进行模态组合： 进行模态组合： – 在求解阶段，执行这条操作的命令已写入 在求解阶段， .mcom文件中 文件中 – 采用Utility Menu > File > Read Input from...读取 采用Utility from...读取 jobname.mcom文件 文件 • 察看变形后的形状 • 应力和应变的图表显示
第五章 谱分析
第五章：谱分析 第五章：
第一节： 第一节：谱分析的定义及目的 第二节： 第二节：基本概念和术语的理解 第三节： 第三节：如何进行响应谱分析
谱分析
第一节：定义及目的 第一节：
什么是谱分析？ 什么是谱分析？ • 它是模态分析的扩展，用于计算结构对地震及 它是模态分析的扩展， 其它随机激励的响应 • 在进行下述设计时要用到谱分析： 在进行下述设计时要用到谱分析： − 建筑物框架及桥梁 − 太空船部件 − 飞机部件 − 承受地震或其它不稳定载荷的结构或部件
典型命令： 典型命令： FREQ，… ， SV，... ，
响应谱分析步骤
定义响应频谱（接上页） 定义响应频谱（接上页）
模态组合法： 模态组合法： • 确定单个模态响应如何组合 • 有五种方法可以采用： 有五种方法可以采用： – CQC法 （完全平方组合法） 法 完全平方组合法） – GRP法 （分组法） 法 分组法） – DSUM法 （双和法） 法 双和法） – SRSS （均方根法） 均方根法） – NRLSUM法 （美国海军实验室法） 法 美国海军实验室法） 具体选择哪种组合主要取决于公司或政府所采 用的标准
响应谱分析步骤
转换成谱分析类型（接上页） 转换成谱分析类型（接上页）
阻尼 • 可用的阻尼形式有： 可用的阻尼形式有： − ß（刚度）阻尼 （刚度） 恒定阻尼比： − 恒定阻尼比：如果在模态分析步中被定义为 材料性质*，这种阻尼就可以是依赖于材 ，
料的 依赖于频率的阻尼比（模态阻尼） − 依赖于频率的阻尼比（模态阻尼） • 在CQC模态组合中，必须采用某些阻 模态组合中， 模态组合中 尼形式
典型命令： 典型命令： /SOLU ANTYPE，MODAL
响应谱分析步骤
获得模态解（接上页） 接上页）
模态的提取： • 模态的提取： – 有效的方法只有Block Lanczos，子空间法或缩减法 有效的方法只有Block Lanczos， – 提取足够的模态以包含频谱的频率范围 – 扩展所有的模态，只有扩展的模态才能用于频谱的求解 扩展所有的模态， 载荷和边界条件：对于基础激励， • 载荷和边界条件：对于基础激励，一定要约束适当的自由度 文件： 文件包含有特征向量， • 文件：.mode文件包含有特征向量，并且此文件要用于频谱求解 文件包含有特征向量
f
f u
f
谱分析
术语及概念（接上页） 接上页）
• • 响应谱反映了激励的频率特征，因而可用于计算结构对相同激励的 响应谱反映了激励的频率特征， 响应 一般步骤如下： 一般步骤如下： 量该模态在那个方向上的参与程度（ 量该模态在那个方向上的参与程度（ANSYS在所有的模态分析中都 在所有的模态分析中都 进行这一步的考虑，不管是否有响应谱的输入） 进行这一步的考虑，不管是否有响应谱的输入）
定义响应频谱（接上页） 定义响应频谱（接上页）
•典型命令： 典型命令： 典型命令
SVTYPE，… ， SED，... ，
响应谱分析步骤
定义响应频谱（接上页） 定义响应频谱（接上页）
频谱值对频率的表格： 频谱值对频率的表格： • 首先定义频率表格，允许达到 个点 首先定义频率表格，允许达到20个点 • 然后定义相应的频谱值： 然后定义相应的频谱值： − 只有对于多条频谱曲线才能指定阻尼比 对于作用力频谱， − 对于作用力频谱，频谱值可通过施加的 力的数值来改变比例
FINISH /SOLU ANTYPE，SPECTR ， ! 退出求解器
响应谱分析步骤
转换成谱分析类型（接上页） 转换成谱分析类型（接上页）
分析选项： 分析选项： • 频谱类型：单点 频谱类型： • 模态数：如果选项是 或空缺，所有的扩展模态都被用于求解 模态数：如果选项是0或空缺 或空缺，
典型命令： 典型命令： SPOPT，SPRS，... ， ，
典型命令： 典型命令： MCOMB，... ，
响应谱分析步骤
求解及察看结果
建模 获得模态解 转换成谱分析类型 定义响应谱 求解及察看结果： 求解及察看结果： • 求解当前的载荷步 的命令写入.mcom文件中 模态组合计算作为Post1的命令写入 的命令写入 文件中 • 模态组合计算作为 察看结果： • 察看结果：后面讨论 典型命令： 典型命令： SOLVE FINISH