ANSYS响应谱分析实例-平板结构
基于ANSYS软件平板网架结构的模态分析
１ 子 空 间迭 代 法
Ａｂ ｔ ａ ｔ：Ｂａ ｅ ｎ ｍｕｔ－ ｓ ｌｓｉ ｙ ｔｍ ，ｍｏ ａ ｎ ｌ ｉ ｐ ｃ ｕｓｅ ｌ ｒ ｓ ｎｅ ｔ ａｇ ｕ ｒｃ ｌ ｉ ｌｔｄ ｓｒ ｃ ｓ ｄｏ ｌ ｍａ ｓｅａ ｔ ｓ ｓｅ ｉ ｃ ｄ ｌａ ａｙｓｓｓ ａ ｅｔ ｓ ｓａｅｐ ｅ ｅ ｔｄ ｗｉ ｌｒ ｅｎ ｍｅ ａ ｍｕａｅ ｒ ｈ ｉ ｓ ｓ ｆ ｒ ｏ ｗａ ｅＡＮＳ ｔ ＹＳ．Ｉ ｈ ｓｉｔｏ ｕ ｅ ｕ ｓ ａ ｅｍｅｈ ｔ ｔ ａ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ｓ ｂ ｐ ｃ ｔ ｏ ｗｉ ＡＮＳ ｄ ｈ ＹＳ ，ａ ｄ ｃ ｒｉｓｏ ｈ ｄ ｌ ｎ ｌｓｓａ ｅ ｈ ｙ ａ ｃ ｎ ａｒｅ ｎ ｔｅ ｍｏ ａ ａｙ ｉ ｆ ｒｔｅ ｄ ｎ ｍｉ ａ ｔ
Ｔｈ ｏ ｃｕ ｉｎ ａ ｅｃ ｒａｎｒ ｆｒ ｎ ｅｖ ｌｅｔ ｅｓ ｍｅｔ ｐ ｆｓ ａ ｅｔ ｓ ｔ ｃｕｒ ｅｆ ｔ ｌｍｅ ｔ ｎ ｌ ｓｓ． ｅｃ ｎ ｌ ｓｏ ｓｈ ｖ ｅ ｔｉ ｅｅ ｅ ｃ ａｕ ｔ ａ ｅｏ ｃ ｕ ｓｓｒ ｔ ｅｉ ｔ ｎｉ ｅｅ ｎ ａｙ ｉ ｏｈ ｙ ｐ ｒ ｕ ｎｈ ｉ ｅ ａ Ｋｅ ｗｏ ｄｓ：ｓ ａ ｅｔｕ ｓ ｓ：ＡＮＳ ｏｆ ａ ｅ：ｍｏ ａ ｎ ｌ ｉ ｙ ｒ ｐ ｃ ｒ ｓ ｅ ＹＳ ｓ ｔ ｒ ｗ ｄ ｌａ ａｙｓｓ
摘要 ： 将平板 网架结构 简化为多质 点的弹性体系 ， 利用 大型数值仿 真计算软件 Ａ Ｓ Ｓ对其进行模态分析 ． ＮＹ 笔者介 绍 了平板 网架结构 Ａ Ｓ Ｓ分析 的子空间迭代法 ， ＮＹ 并对动力模型进行模 态分析 后 ， 到 了主振 型结构在各个方向的 得 动力特性 ． 该结论对 同类型平板 网架 结构 的有限元分析具有 一定 的参考价值 ．
ｍ ｏ ｅ ，ｏ ｔｉ ｅ ｈ ｔｕ ｔｒ ｅｆｏ ｃｌ ｔｏ ｈ ｒｃｅ ｉｔ ｌ ａ ｈ ｔｕ ｔｒ ａ ｈｄｒｃ ｉｎｍ ａｎｍ ｏ ｅｏ ｖ ｂａ ｉｎ． ｄ １ ｂａｎ ｄｔ ｅｓｒ ｃｕ ｅｓ ｌ ｓ ｉｌ ｉｎ ｃ ａａ ｔｒ ｉ ａ ｗｅｌ ｔ ｅｓｒ ｃｕ ｉ ｅ ｃ ｉ ｔ ｉ ｄ ｆ ｉｒ ｔ ａ ｓ ｃｓ ｓ ｅ ｎ ｅ ｏ ｏ
Ansys-谱分析实例(地震位移谱分析)
二．地震位移谱分析如图所示为一板梁结构，试计算在Y方向地震位移谱作用下的构件响应情况。
板梁结构相关参数见下表所示。
板梁结构几何参数和材料参数相应谱板梁结构(模型图)进行题目2的分析。
第一步是建立实体模型（如图4），并选择梁单元和壳单元模拟梁和板进行求解。
建此模型并无特别的难处，只要定义关键点正确，还有就是在建模过程当中注意对全局坐标系的运用，很容易就能做出模型。
此题的难点在于对梁和板的分析求解。
进行求解，首先进行的就是模态分析，约束好六条梁，就可以进行模态的分析求解了。
模态分析后，相应的就进行频谱分析，在输入频率和位移后开始运算求解。
此后进行模态扩展分析，最后进行模态合并分析。
分析完后，再对结果进行查看。
通过命令Main Menu>General Postproc>List Results>Nodal Solution查看节点位移结果、节点等效应力结果（图5）及反作用力结果（图6）。
通过图片我们看清晰的看到梁和板的受力情况及变形情况，在板与梁的连接处，板所受的应力最大，这些地方较容易受到破坏，故可考虑对其进行加固。
而梁主要是中间两层变形较大，所以在设计时应充分考虑材料的选用及直径的大小。
1.指定分析标题1．选取菜单路径Utility Menu | File | Change Jobname，将弹出Change Jobname (修改文件名)对话框。
2．在Enter new jobname (输入新文件名)文本框中输入文字“CH”，为本分析实例的数据库文件名。
单击对话框中的“OK”按钮，完成文件名的修改。
3．选取菜单路径Utility Menu | File | Change Title，将弹出Change Title (修改标题)对话框。
4．在Enter new title (输入新标题)文本框中输入文字“response analysis of a beam-shell structure”，为本分析实例的标题名。
一个采用Ansys分析平板声学问题的实例分享
一个采用Ansys分析平板声学问题的实例分享本文对平板进行谐响应分析，在板的上部中心位置施加1000N 的力，频率范围为530-540Hz，并求得其声压分布。
结果表明，在共振区域引其振动剧烈所以声压较大，符合事实。
本文附有源程序，不过有些地方需要手动操作一下(其中已说明)。
一、参数说明板的总体尺寸为0.2*0.2*0.004m。
为了求解方便，本次分析采用了板的一半即0.2*0.1*0.004m进行谐响应分析，在板的上部中心位置施加1000N的力，频率范围为530-540Hz。
对此平板模型进行模态分析，其结果如表1所示：表1 平板模态分析二、有限元模型图1 平板模型图2 空气介质模型三、网格划分图3 整个模型的网格划分四、结果与分析图4 空气介质在平板振动频率为531Hz时的声压分布图5 空气介质在平板振动频率为534Hz时的声压分布图6 空气介质在平板振动频率为536Hz时的声压分布图7 空气介质在平板振动频率为538Hz时的声压分布图8 空气介质在平板振动频率为540Hz时的声压分布经ANSYS求解，得到了表2所示的声压最大值和最小值，其内部具体的分布情况如图4至图8所示。
表2 声压分布图9 声压最大值随频率的变化图10 声压最小值随频率的变化从图9中可知，声压的最大值趋势中的最大值出现在536Hz附近，与平板的一阶模态536.03Hz相一致;同理，图10中声压最小值分布趋势中的最大值也出现在536Hz附近，可知，平板的振动频率达到它的固有频率时振动最大，从而使得其产生声压最大。
程序清单---------------------------------/PREP7ET,1,SOLID45!壳单元类型1ET,2,FLUID30! acoustic fluid element with ux & uy(0-Structure present at interface (unsymmetric element matrix))ET,3,130! acoustic infinite line elementr,3,0.3,0,0ET,4,FLUID30,,1,0! acoustic fluid element without ux & uy(1-No structure at the interface (symmetric element matrix))! material properties!材料1为铁MP,EX,1,2.1E11MP,DENS,1,7800MP,NUXY,1,0.3!材料2为空气介质MP,DENS,2,1.21MP,SONC,2,344!建立模型wprot,0,-90,0SPHERE,,0.3,0,180!SPHERE, RAD1, RAD2, THETA1, THETA2wprot,0,90,0BLOCK,0,0.1, -0.002, 0.002, -0.1, 0 !BLOCK, X1, X2, Y1, Y2, Z1, Z2BLOCK,-0.1,0, -0.002, 0.002, -0.1, 0VGLUE,2,3VOVLAP,1,2!Overlaps volumesVOVLAP,3,4!对编号为2的体划分网格lesize,9,,,20,1lesize,19,,,20,1lesize,14,,,20,1lesize,18,,,20,1lesize,11,,,20,1lesize,16,,,20,1lesize,12,,,20,1lesize,17,,,20,1lesize,8,,,4,1lesize,15,,,4,1lesize,13,,,4,1lesize,10,,,4,1VSEL,s,,,2VATT,1,,1mshkey,1!Specifies whether free meshing or mapped meshing should be used to mesh a model.1— Use mapped meshing.VMESH,2alls!对编号为4的体划分网格lesize,32,,,20,1lesize,31,,,20,1lesize,35,,,20,1lesize,33,,,20,1lesize,28,,,20,1lesize,34,,,20,1lesize,20,,,4,1lesize,27,,,4,1VSEL,s,,,4VATT,1,,1mshkey,1!Specifies whether free meshing or mapped meshing should be used to mesh a model.1— Use mapped meshing.VMESH,4alls!对编号为1的体划分网格(此步骤划分网格需要手动进行)VSEL,s,,,1VATT,2,,2!指定的材料属性为空气介质(与结构耦合)SMRT,1VMESH,1alls!修改不与平板(结构)接触单元的材料类型类型为空气介质(不与结构耦合)esel,s,type,,1nsle,sesln,s,0nsle,sesel,invensle,semodif,all,type,4alls!在边界生成吸收单元。
ANSYS Workbench 17·0有限元分析：第8章-响应谱分析
第8章响应谱分析响应谱分析（的最大响应。
响应谱分析广泛应用于建筑的地震响应、机载电子设备的冲击载荷响应等。
通过本章的学习，读者可掌握★ 了解谱分析。
8.1谱分析概述谱分析是一种将模态分析的结构与一个已知的谱联系起来计算模型的位移和应力的分析技术。
它主要应用于时间历程分析，以便确定结构对随机载荷或随时间变化载荷（如地震、风载、海洋波浪、喷气发动机推力、火箭发动机振动等）的动力响应情况，因此在进行谱分析之前必须要进行模态分析。
所谓谱，就是指谱值与频率的关系图，它表达了时间历程载荷的强度和频率。
谱分析有三种形式：响应谱分析方法、动力设计分析方法、功率谱密度方法。
响应谱分析方法又包括单点谱分析与多点谱分析两种类型。
在谱分析中只有线性行为才是有效的，任何非线性单元均作为线性处理。
如果含有接触单元，则其刚度始终是初始刚度。
进行谱分析时必须定义材料的弹性模量和密度，材料的任何非线性将被忽略，允许材料特性是线性、各向同性或各向异性、随温度变化或不随温度变化。
8.2 响应谱分析流程在ANSYS Workbench左侧工具箱中Analysis Systems下的Response Spectrum上按住鼠标左键拖动到项目管理区Modal的A6栏，即可创建响应谱分析项目，如图8-1所示。
当进入Mechanical后，单击选中分析树中的Analysis Settings即可进行分析参数的设置，如图8-2所示，在响应谱分析中不支持非线性特性。
第8章 响应谱分析图8-1 创建响应谱分析项目图8-2 响应谱分析参数设置在Mechanical 模块下，响应谱分析的步骤包括：对模型进行模态分析。
定义响应谱分析选项。
施加载荷和边界条件。
对问题进行求解。
进行结果评价和分析。
详细的设置参数在前面的章节中已经介绍过，这里不再赘述，如想深入了解相关内容，请参考前面的章节进行学习。
在响应谱分析中，加载位移约束时位移必须为0值，通常在模态分析结束后一般要查看模态分析的前几阶（一般为前六阶）固有频率和振型，然后再进行随机振动分析的设置（载荷及边界条件），响应谱分析中的载荷为加速度、速度及位移（方向激励谱），如图8-3所示。
4.3 ANSYS软件结构静力分析实践2：平板
第19讲 结构静力分析实践2：平板
1 平面问题
任何机械零部件，一般说来都是空间结构。 但是在某些条件下，它们可以简化为平面问题来 处理。平面问题包括平面应变问题和平面应力问
题两类。
平面应变
平 面 问 题
平面应力
特点：物体沿某坐标轴（如Z轴）的尺寸远大于 其它两个坐标轴的尺寸；垂直于Z轴各截面的形 状和尺寸均相同；所有外力与Z轴垂直且不随Z坐 标变化；物体的约束条件不随Z坐标而变化。在 这种情况下，可以认为物体沿Z轴方向各截面没 有z向位移，而沿x和y向的位移对各截面均相同 （与z坐标无关），各截面内将产生平面应变。 特点：物体沿某坐标轴（如Z轴）的尺寸远小于 其它两个坐标轴的尺寸；外力沿周边作用且与 XY平面平行，且体积力也垂直于z轴；由于物体 在z方向厚度很小，故外载的表面力和体积力都 可看成是沿z向不变化的。约束条件在XY平面内。 在这种情况下，可以认为物体沿Z轴方向无应力， 所有应力都发生在XY平面内。
问题描述： 求解图示角架在A孔处完全紧固情况下，对B孔处 施加一个向下的、从边缘到中间逐渐变大的力（模拟由 紧固螺钉产生的压力）。分析角架的变形，具体参数条 件如下：PMIN = 50 KN，PMAX = 500 KN，E = 3.0×106 Psi，板厚 =壁圆筒问题
问题描述： 图5-2所示为一厚壁圆筒，其内径r1=50mm,外径 r2=100mm,作用在内孔上的压力p=10MPa,无轴向压 力， 轴向长度视为无穷。要求计算后壁圆筒的径向应力σ r 和切向应力σ t沿半径r方向的分布。
图5-2厚壁圆筒问题
思路:
根据材料力学的知识，σ r 、 σ t沿r方向的分 布的解析解为:
2 r1 p r2 r 2 2 1 2 r r2 r1 2 2 r1 p r2 t 2 2 1 2 r r2 r1 2
ANSYS谱分析的实例板梁结构
谱分析的实例——板梁结构一单点响应谱分析的算例某板梁结构如图3所示，计算在Y方向的地震位移响应谱作用下整个结构的响应情况。
板梁结构结构的基本尺寸如图 3所示，地震谱如表5所示，其它数据如下：1.材料是A3钢，相关参数如下：杨氏模量=2e11N/m 2泊松比=0.3密度=7.8e 3Kg/m 32.板壳：厚度=2e-3m3.梁几何特性如下：截面面积=1.6e-5 m 2惯性矩=64/3e-12 m 4宽度=4e-3m高度=4e-3m图3板梁结构模型（mm）谱表1GUI方式分析过程第1步：指定分析标题并设置分析范畴1、取菜单途径Utility Menu>File>Change Title。
2、输入文字“Single-point response analysis of a shell-beam structure”，然后单击OK。
第2步：定义单元类型1、选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/ Delete，弹出Element Types对话框。
2、单击Add，弹出Library of Element Types对话框。
3、在左边的滚动框中单击“Structural Shell”。
4、在右边的滚动框中单击“shell63”。
5、单击Apply。
6、在右边的滚动框中单击“beam4”。
7、单击OK。
8、单击Element Types对话框中的Close按钮。
第3步：定义单元实常数1、选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Real Constants，弹出Real Constants对话框。
2、单击Add，弹出Element Type for Real Constants对话框。
3、选择1号单元，单击OK，弹出Real Constants for Shell63对话框。
4、在TK(I)处输入2e-3。
ANSYS进行谱分析的方法
ANSYS进行谱分析的方法2009-08-03 23:04:48【大中小】【打印】共有评论0条谱是谱值和频率的关系曲线，反映了时间-历程载荷的强度和频率之间的关系。
响应谱代表系统对一个时间-历程载荷函数的响应，是一个响应和频率的关系曲线。
谱分析是一种将模态分析结果和已知谱联系起来的计算结构响应的分析方法，主要用于确定结构对随机载荷或随时间变化载荷的动力响应。
谱分析可分为时间-历程分析和频域的谱分析。
时间-历程谱分析主要应用瞬态动力学分析。
谱分析可以代替费时的时间-历程分析，主要用于确定结构对随机载荷或时间变化载荷（地震、风载、海洋波浪、喷气发动机推力、火箭发动机振动等）的动力响应情况。
谱分析的主要应用包括核电站（建筑和部件），机载电子设备（飞机/导弹），宇宙飞船部件、飞机构件，任何承受地震或其他不规则载荷的结构或构件，建筑框架和桥梁等。
功率谱密度（Power Spectrum Density）：是结构在随机动态载荷激励下响应的统计结果，是一条功率谱密度值-频率值的关系曲线，其中PSD可以是位移PSD、速度PSD、加速度 PSD、力PSD等形式。
数学上，PSD-频率关系曲线下面的面积就是方差，即响应标准偏差的平方值。
ANSYS谱分析分为3种类型：1.响应谱分析（SPRS OR MPRS）ANSYS响应谱分为单点响应谱和多点响应谱，前者指在模型的一个点集（不局限于一个点）定义一条响应谱；后者指在模型的多个点集定义多条响应谱。
2.动力设计分析（DDAM）动力分析设计是一种用于分析船舶装备抗震性的技术3.随机振动分析（PSD）随机振动分析主要用于确定结构在具有随机性质的载荷作用下的响应。
与响应谱分析类似，随机振动分析也可以是单点的或多点的。
在单点随机振动分析时，要求在结构的一个点集上指定一个PSD；在多点随机振动分析时，则要求在模型的不同点集上指定不同的PSD。
单点响应谱分析基本步骤（1）建立模型（2）求得模态解（3）求得谱解（4）扩展模态（6）观察结果1.模型的建立*只允许线性行为，任何非线性特性均作为线性处理，即非线性行为无效；*一定要定义弹性模量EX和密度DENS2.计算模态解结构的固有频率和模态振型是谱分析所必须的数据，在进行谱分析求解前需要先计算模态解。
ansys实例命令流-单点响应谱分析命令流
/FILNAME, Building,1！定义工作文件名。
/TITLE, Building Analysis！定义工作标题。
/PREP7!定义单元。
ET,1,SHELL63ET,2,BEAM188!定义材料属性。
MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,EX,1,,2.1e5MPDATA,PRXY,1,,0.3 MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,DENS,1,,7.9e-6! 定义壳单元的实常数100。
R,100,1, , , , , ,RMORE, , , ,RMORERMORE, ,! 定义杆件截面■200。
SECTYPE, 200, BEAM, RECT, , 0 SECOFFSET, CENTSECDATA,4,4,0,0,0,0,0,0,0,0!建立几何模型。
K,1,-100,,100,K,2,100,,100,K,3,100,,-100,K,4,-100,,-100,K,5,-100,150,100,K,6,100,150,100,K,7,100,150,-100,K,8,-100,150,-100,K,9,-100,300,100,K,10,100,300,100,K,11,100,300,-100,K,12,-100,300,-100,K,13,-100,450,100,K,14,100,450,100,K,15,100,450,-100,K,16,-100,450,-100,!生成平板。
FLST,2,4,3FITEM,2,5FITEM,2,6FITEM,2,7FITEM,2,8A,P51XFLST,2,4,3FITEM,2,9FITEM,2,10FITEM,2,11FITEM,2,12A,P51XFLST,2,4,3FITEM,2,13FITEM,2,14FITEM,2,15FITEM,2,16A,P51X!生成立柱。
LSTR, 1, 5LSTR, 5, 9LSTR, 9, 13LSTR, 2, 6LSTR, 6, 10LSTR, 10, 14LSTR, 3, 7LSTR, 7, 11LSTR, 11, 15LSTR, 4, 8LSTR, 8, 12LSTR, 12, 16!以上完成几何模型。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
!ANSYS响应谱分析
!响应谱分析实例-平板结构
finish
/CLEAR
/FILENAME,example,1
/PREP7
/TITLE, DYNAMIC LOAD EFFECT ON SIMPLY-SUPPORTED THICK SQUARE PLATE ! 定义单元类型
ET,1,SHELL281
! 定义厚度
SECTYPE,1,SHELL
SECDATA,1,1,0,5
! 定义材料属性
MP,EX,1,200E9
MP,NUXY,1,0.3
MP,ALPX,1,0.1E-5
MP,DENS,1,8000
! 定义模型
N,1,0,0,0
N,9,0,10,0
FILL
NGEN,5,40,1,9,1,2.5
N,21,1.25,0,0
N,29,1.25,10,0
FILL,21,29,3
NGEN,4,40,21,29,2,2.5
EN,1,1,41,43,3,21,42,23,2
EGEN,4,2,1
EGEN,4,40,1,4
FINISH
/SOLU
ANTYPE,MODAL
! 定义分析类型为模态分析
MODOPT,REDUC
MXPAND,16,,,YES
SFE,ALL,,PRES,,-1E6
! 施加面载荷
D,ALL,UX,0,,,,UY,ROTZ
! 施加约束
D,1,UZ,0,0,9,1,ROTX
D,161,UZ,0,0,169,1,ROTX
D,1,UZ,0,0,161,20,ROTY
D,9,UZ,0,0,169,20,ROTY
NSEL,S,LOC,X,.1,9.9
NSEL,R,LOC,Y,.1,9.9
M,ALL,UZ
! 选择主自由度
NSEL,ALL
SOLVE
*GET,F,MODE,1,FREQ FINISH
/SOLU
ANTYPE,SPECTR
! 定义分析类型
SPOPT,PSD,2,ON
! 利用前两阶模态并计算应力PSDUNIT,1,PRES
! 定义功率谱为面载荷谱DMPRAT,0.02
PSDFRQ,1,1,1.0,80.0 PSDVAL,1,1.0,1.0 LVSCALE,1
! 比例使用载荷因子PFACT,1,NODE
PSDRES,DISP,REL
PSDCOM
SOLVE
FINISH
/eof
/POST1
SET,3,1
! 读取位移
/VIEW,1,2,3,4
PLNSOL,U,Z
PRNSOL,U,Z
FINISH
/SOLUTION
ANTYPE,HARMIC
! 重新定义求解类型HROPT,MSUP
! 利用模态叠加法HROUT,OFF,ON
KBC,1
HARFRQ,1,80
DMPRAT,0.02
NSUBSTEP,10
SOLVE
FINISH
/POST26
FILE,,rfrq
PRCPLX,1
NSOL,2,85,U,Z
! 定义变量
PSDDAT,6,1,1.0,80,1.0 PSDTYP,2
PSDCAL,7,2
PSDPRT
PRVAR,2,7
! 绘制变量曲线
*GET,P,VARI,7,EXTREM,VMAX *status,parm
/VIEW
/AXLAB,Y,PSD (M^2/HZ) PLVAR,7
FINISH。