ANSYS典型动力学分析的方法和步骤
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。
ansys动力学分析简介
教程目标
培训（教程）结束后，您将能够利用ANSYS做以下工作： • • • 模态、谐波、瞬态和谱分析的前处理、求解和后处理 重启动允许从已存在载荷历程的时间点或恢复不收敛的求解继续求解 使用模态叠加方法可以减少瞬态或谐响应分析的求解时间
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
•
•
使用模态综合法求解大模型模态
动力学
A. 定义、目的和特点
什么是动力学分析？ •
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
用来确定惯量（质量/转动惯量）和阻尼起重要作用时结构或构件动力学 行为的技术 通常有两类研究对象：一类是在运动状态下工作的机械或结构，另一类 是承受动力载荷作用的工程结构 。
•
•
“动力学行为” ，如：
1-21
动力学 - 基本定义和术语
…建模注意事项
非线性（大变形，接触，塑性等等） • • 仅在完全瞬态动力学分析中允许使用。
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
在其他动力学类型中（如模态、谐波分析、频谱分析以及简化的模态叠 加瞬态分析等），非线性问题均被忽略掉，也就是说，在整个求解过程 中一直保持最初的非线性状态。
培训手册
Ansys80动力学培训教程——段志东制作
可轻松处理非线性问题（无收敛问题 ） 积分时间步Dt 必须很小(1e-6或9 秒较 典型） 对于短时间的瞬态分析有效，如波的 传播、冲击载荷以及高度非线性问题 （如金属成型） 这种方法不是我们主要讨论的。它将 在ANSYS-LS/DYNA 中详细讲解。
1-18
动力学 - 基本定义和术语
…求解方法
隐式求解方法 • • • • • 要求矩阵求逆 非线性要求平衡叠代（收敛问题） 积分时间步Dt可以很大，但由于收敛问 题而受到限制。 除了Dt 要求很小的情况外，隐式积分法 对多数问题都有效。 这种方法是我们主要讨论的。 • • • • 显式求解方法 不要求矩阵求逆
ANSYS结构静力学与动力学分析教程
ANSYS结构静力学与动力学分析教程第一章：ANSYS结构静力学分析基础ANSYS是一种常用的工程仿真软件，可以进行结构静力学分析，帮助工程师分析和优化设计。
本章将介绍ANSYS的基本概念、步骤和常用命令。
1.1 ANSYS的基本概念ANSYS是一款基于有限元方法的仿真软件，可以用于解决各种工程问题。
其核心思想是将结构分割成有限数量的离散单元，并通过求解线性或非线性方程组来评估结构的行为。
1.2 结构静力学分析的步骤进行结构静力学分析一般包括以下步骤：1）几何建模：创建结构的几何模型，包括构件的位置、大小和形状等信息。
2）网格划分：将结构离散为有限元网格，常见的有线性和非线性单元。
3）边界条件：定义结构的边界条件，如固定支座、力、力矩等。
4）材料属性：定义结构的材料属性，如弹性模量、泊松比等。
5）加载条件：施加外部加载条件，如力、压力、温度等。
6）求解方程：根据模型的边界条件和加载条件，通过求解线性或非线性方程组得到结构的响应。
7）结果分析：分析模拟结果，如应力、应变、变形等。
1.3 ANSYS常用命令ANSYS提供了丰富的命令，用于设置分析模型和求解方程。
以下是一些常用命令的示例：1）/PREP7：进入前处理模块，用于设置模型的几何、边界条件和材料属性等。
2）/SOLU：进入求解模块，用于设置加载条件和求解方程组。
3）/POST1：进入后处理模块，用于分析和可视化模拟结果。
4）ET：定义单元类型，如BEAM、SOLID等。
5）REAL：定义单元材料属性，如弹性模量、泊松比等。
6）D命令：定义位移边界条件。
7）F命令：定义力或压力加载条件。
第二章：ANSYS结构动力学分析基础ANSYS还可以进行结构动力学分析，用于评估结构在动态载荷下的响应和振动特性。
本章将介绍ANSYS的动力学分析理论和实践应用。
2.1 结构动力学分析的理论基础结构动力学分析是研究结构在动态载荷下的响应和振动特性的学科。
它基于质量、刚度和阻尼三个基本量，通过求解动态方程来描述结构的振动行为。
ANSYS刚体运动学分析详解
刚体运动学分析一、前处理1.创建分析项目双击主界面Toolbox中的Analysis System>Rigid Dynamics（刚体动力学）选项，在项目管理区创建分析项目A，如图所示。
2.定义材料数据1)双击项目A中的A2栏Engineering Data项，进入材料参数设置界面，在该界面下即可进行材料参数设置。
2)根据实际工程材料的特性，在Properties of Outline Row 2: Structure Steel表中可以修改材料的特性。
3)关闭A2:Engineering Data，返回到Workbench主界面，材料库添加完毕。
3.添加几何模型1)在A2栏的Geometry上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry>Browse，此时会弹出“打开”对话框。
2)在弹出的对话框中选择文件路径，导入chap16几何体文件，此时A2栏Geometry后的？变为√，表示实体模型已经存在。
3)单击DM（DesignModeler）界面右上角的“关闭”按钮退出DM，返回到Workbench主界面。
4. 定义零件行为1)双击主界面项目管理区项目A中的A3栏Model项，进入Mechanical界面，在该界面下即可进行网格的划分、分析设置、结果查看等操作。
2)选择Mechanical界面左侧Outline树结构图中Geometry选项下的所有Solid，在Details of “Solid”中确保所有的Solid对象的Stiffness Behavior（刚度特性）均为Rigid（刚性），如图所示。
5.设置连接1)查看是否生成了Contact接触，如存在，则全部删除，如图所示。
2)选择Mechanical界面左侧Outline树结构图中的Connections对象，然后在工具箱中选择Body-Ground>Revolute，此时树结构图中出现Revolute对象。
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。
ansys动力学分析全套讲解
ansys动⼒学分析全套讲解. .第⼀章模态分析§1.1模态分析的定义及其应⽤模态分析⽤于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。
同时，也可以作为其它动⼒学分析问题的起点，例如瞬态动⼒学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进⾏谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动⼒学分析所必需的前期分析过程。
ANSYS的模态分析可以对有预应⼒的结构进⾏模态分析和循环对称结构模态分析。
前者有旋转的涡轮叶⽚等的模态分析，后者则允在建⽴⼀部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。
ANSYS产品家族中的模态分析是⼀个线性分析。
任⾮线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。
ANSYS提供了七种模态提取法，它们分别是⼦空间法、分块Lanczos法、PowerDynamics 法、缩减法、⾮对称法、阻尼法和QR阻尼法。
阻尼法和QR阻尼法允在结构中存在阻尼。
后⾯将详细介绍模态提取法。
§1.2模态分析中⽤到的命令模态分析使⽤所有其它分析类型相同的命令来建模和进⾏分析。
同样，⽆论进⾏种类型的分析，均可从⽤户图形界⾯（GUI）上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题。
后⾯的“模态分析实例（命令流或批处理式）”将给出进⾏该实例模态分析时要输⼊的命令（⼿⼯或以批处理式运⾏ANSYS 时）。
⽽“模态分析实例（GUI式）” 则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项式进⾏同⼀实例分析的步骤。
（要想了解如使⽤命令和GUI选项建模，请参阅<>）。
<>中有更详细的按字母顺序列出的ANSYS命令说明。
§1.3模态提取法典型的⽆阻尼模态分析求解的基本程是经典的特征值问题：其中：=刚度矩阵,=第阶模态的振型向量（特征向量）,=第阶模态的固有频率（是特征值）,=质量矩阵。
有多数值法可⽤于求解上⾯的程。
ANSYS_各种类型分析方法与步骤
ANSYS_各种类型分析方法与步骤ANSYS 各种类型分析方法与步骤静力分析轴对称问题有限元（设置）选择单元Element Types-单击Options按钮，在―Element behavior‖选择―Axisymmetric‖-OK.显示单元受力情况:Utility Menu>Select>Entities…选择―Elements‖点[Apply]弹出―Select elements‖对话框，选择[Box].得到三维应力图：Utility Menu>PlotCtrls>Style>Symmetry Expansion>2D Axi-Symmetric.！轴对称问题有限元可以采用三维空间单元模型求解。
–轴对称模型中的载荷是3-D结构均布面力载荷的总量。
轴对称单元：PLANE25,SHELL61,PLANE75,PLANE78,FLUID81,PLANE83 杆梁问题有限元（设置）主要不同在于：框架为线；选择单元—Beam；设置实常数前三个。
可以选择打开截面功能：Utility Menu>PlotCtrls>Size and Shape板壳问题的有限元（设置）主要不同在于：框架为面；选择单元—Shell,设置实常数—输入厚度I.J.K.Lnodes的厚度。
结构振动问题有限元（设置）对梁杆结构振动：主要不同在于：框架为线；选择单元—Beam；设置实常数前三个。
1.模态分析设置：Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis,设置模态分析。
选择Modal. Main Menu>Solution>Analys is Type> Analysis Options选择Reduced,OK.弹出对话框，输入频率0和10000其他默认，OK。
Main Menu>Solution>Master DOFs>Program Selected在主自由度―NTOT‖输入―420‖，即结点数的2倍。
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。
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4．观察结果
Main Menu>General Postproc>Read Results>First Set Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape
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4．观察结果
Main Menu>General Postproc>Read Results>Next Set
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3．扩展模态
(1) 再次进入ANSYS求解器。 (2) 激活扩展处理及相关选项。
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3．扩展模态
振型扩展的阶数 频率范围 计算单元结果
扩展模态后重新计算 Main Menu>Solution>Solve>Current LS
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扩展模态合并
7种模态提取的方法
ANSYS分析典型的动力学问题
（一）模态分析 （二）谐响应分析 （三）瞬态动力学分析
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（一）模态分析
定义：模态分析用于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）
模态分析的步骤： 1. 建模； 2. 加载及求解； 3. 扩展模态； 4. 检查结果。
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1. 建模
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2. 加载及求解
3) 定义主自由度
主自由度能够描述结构动力学特性的重要的自由度， 只有采用Reduced模态提取法时才有效。
设置Block Lanczos法或Subspace法后
设置Reduced法后
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2. 加载及求解
7种模态提取的方法
模态提取的阶数
振型的扩展 默认为Yes 振型扩展的阶数
Block Lanczos(分块的兰索斯)法适用于大型对称特征值求解问题。----缺省选项
3）PowerDynamics法
PowerDynamics法适用于非常大的模型（100, 000个自由度以上）。此法特别 适合于只求解结构前几阶模态，以了解结构将如何响应的情形，接着可以选择合适 的提取方法（Subspace法或Block Lanczos法）求得最终的解。
4）Reduced 法- Householder（豪斯霍尔德）法
Reduced 法比Subspace法快，但此法的精度较低。
5）Unsymmetric法
Unsymmetric法用于系统矩阵为非对称矩阵的问题，例如求解流体—结构相互 作用的问题。
6）Damped法
Damped法用于阻尼不可忽略的问题，例如轴承问题。
Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape
信息1
信息2
信息3
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4．观察结果
Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu
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4．观察结果
Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu
7）QR Damped法
适合于带有阻尼的系统，结合了Block Lanczos法和Hessenberg法的优点。
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2. 加载及求解
不同的方法对内存和硬盘的要求
注：在大多数分析过程中将选用Subspace法、Reduced Householder （豪斯霍尔德）法、 Block Lanczos法或PowerDynamics法。
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2. 加载及求解
7种模态提取的方法
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2. 加载及求解
7种模态提取的方法
1） Subspace法
Subspace(子空间)法适用于大型对称特征值求解问题。运用了刚度矩阵和质量 矩阵的全部信息，求解精度较高。可以用几种求解控制选项来控制子空间迭代过程。
2） Block Lanczos法
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2. 加载及求解
5) 指定载荷步选项。
6) 将数据备份。 Utility Menu>File>Save as Jobname.db
7) 开始求解计算。 Main Menu>Solution>Solve>Current LS
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3．扩展模态
(1) 再次进入ANSYS求解器。 (2) 激活扩展处理及相关选项。 (3) 指定载荷步选项。 (4) 开始扩展处理 (5)如须扩展另外的模态(如不同频率范围的模态) 请重复步骤(2)，(3)和(4)。每一次扩展处理在结果 文件中存储为单独的载荷步。 (6)退出Solution。
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2. 加载及求解
1) 进入ANSYS求解器，指定分析类型。 命令：ANTYPE, MODAL
Main Menu>Preprocessor>Loads>Analysis Type>New Analysis
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2. 加载及求解
指定类型前
指定类型后
2) 指定分析选项。
Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options
模态提取的阶数
振型的扩展 默认为Yes 振型扩展的阶数 计算单元结果
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4．观察结果
模态分析的结果(即模态扩展处理的结果)被写 入到结构分析结果文件Jobname.rst。 结果包括:
(1) 固有频率； (2) 已扩展的振型； (3) 相对应力分布。
第18页/共33页4．观察结果Main Menu>General Posrproc>Results Summary
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2. 加载及求解
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。其它类型的载荷，如力、压力、温度、加速 度等，可以在模态分析中指定，但在模态提取时将被 忽略。
Main Menu> Solution> Define Loads> Apply>On Area
建模过程中需要注意的事项： （1）在模态分析中只有线性行为是有效的。如
果指定了非线性单元，将作为线性的来对待。 （2）在模态分析中必须指定材料的弹性模量EX
和密度DENS。
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2. 加载及求解
1) 进入ANSYS求解器。 2) 指定分析类型和分析选项。 3) 定义主自由度。 4) 在模型上加载荷。 5) 指定载荷步选项。 6) 将数据备份。 7) 开始求解计算。