ansys动力学分析全套讲解
ansys动力学分析全套讲解
This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020 第一章 模态分析 §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，后者则允许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。任何非线性特性，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方法，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阻尼法允许在结构中存在阻尼。后面将详细介绍模态提取方法。
§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，无论进行何种类型的分析，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（命令流或批处理方式）”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 方式运行ANSYS时）。而“模态分析实例（GUI方式）” 则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项方式进行同一实例 分析的步骤。（要想了解如何使用命令和GUI选项建模，请参阅<>）。<手册>>中有更详细的按字母顺序列出的ANSYS命令说明。
§模态提取方法 典型的无阻尼模态分析求解的基本方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。 有许多数值方法可用于求解上面的方程。ANSYS提供了7种方法模态提取方法，下面分别进行讨论。
1.分块Lanczos法 2.子空间（Subspace）法 Dynamics法 4.缩减（Reduced /Householder）法 5.非对称（Unsymmetric）法 6.阻尼（Damp）法（阻尼法求解的是另一个方程，参见<>中关于此法的详细信息）
7. QR阻尼法（QR阻尼法求解的是另一个方程，参见<>中关于此法
的详细信息）
注意 — 阻尼法和非对称法在ANSYS/Professional 中不可用。 前四种方法（分块Lanczos法、子空间法、PowerDynamics法和缩减法）是最常用的模态提取方法。下表 比较了这四种模态提取方法，并分别对每一种方法进行了简要描述。
对称系统特征值求解法表 模态提取法 适用范围 内存要求 存贮要求
分块 Lanczos法
缺省提取方法 用于提取大模型的多阶模态（40阶以上） 建议在模型中包含形状较差的实体和壳单元时采用此法
最适合于由壳或壳与实体组成的模型 速度快，但要求比子空间法内存多50%
中 低
子空间法 用于提取大模型的少数阶模态（40阶以下） 适合于较好的实体及壳单元组成的模型 可用内存有限时该法运行良好 低 高 Power Dynamics 用于提取大模型的少数阶模态（20阶以下） 适合于100K以上自由度模型的特征值快速求解 对于网格较粗的模型只能得到频率近似值 复频情况时可能遗漏模态
高 低
缩减法 用于提取小到中等模型(小于10K自由度)的所有模态 选取合适主自由度时可获取大模型的少数阶（40阶以下）模态，此时频率计算的精度取决于主自由度的选取。 低 低 §1.3 .1分块Lanczos法 分块Lanczos法特征值求解器是却省求解器，它采用Lanczos算法，是用一组向量来实现Lanczos递归计算。 这种方法和子空间法一样精确，但速度更快。无论EQSLV命令指定过何种求解器进行求解，分块Lanczos法都 将自动采用稀疏矩阵方程求解器。
计算某系统特征值谱所包含一定范围的固有频率时，采用分块Lanczos法方法提取模态特别有效。计算时， 求解从频率谱中间位置到高频端范围内的固有频率时的求解收敛速度和求解低阶频率时基本上一样快。因此， 当采用频移频率（FREQB）来提取从FREQB（起始频率）的n阶模态时，该法提取大于FREQB的n阶模态和 提取n阶低频模态的速度基本相同。
§1.3 .2子空间法 子空间法使用子空间迭代技术，它内部使用广义Jacobi迭代算法。由于该方法采用完整的 和 矩阵，因此精度很高，但是计算速度比缩减法慢。这种方法经常用于对计算精度要求高，但无法选择主自由 度（DOF）的情形。
做模态分析时如果模型包含大量的约束方程，使用子空间法提取模态应当采用波前（front）求解器，不 要采用JCG求解器；或者是使用分块Lanczos法提取模态。当你的分析中存在大量的约束方程时，如果采用JCG 求解器组集内部单元刚度，致使计算要求有很大的内存才能进行下去。
§1.3 .3 PowerDynamics法 PowerDynamics法内部采用子空间迭代计算，但采用PCG迭代求解器。这种方法明显地比子空间法和分 块Lanczos法快。但是，如果模型中包含形状较差的单元或病态矩阵时可能出现不收敛问题。该法特别适用 于求解超大模型（大于100,000个自由度）的起始少数阶模态。谱分析不要使用该方法提取模态。
PowerDynamics法不进行Sturm序列检查（即不检查模态遗漏问题），这可能影响有多个重复频率问题的 解。此法总是采用集中质量近似算法，即自动采用集中质量矩阵（LUMPM，ON）。
注意—如果用PowerDynamics 法求解含刚体运动的模型的模态，则一定要用RIGID 命令或选择等效的GUI 途径。 注意—（Main Menu > Solution > Analysis Options 或Main Menu >Preprocessor > -Loads- > Analysis Options ）。
§1.3 .4缩减法 缩减法采用HBI算法（Householder-二分-逆迭代）来计算特征值和特征向量。由于该方法采用一个较小的 自由度子集即主自由度（DOF）来计算，因此计算速度更快。主自由度（DOF）导致计算过程中会形成精确 的 矩阵和近似的 矩阵（通常会有一些质量损失）。因此，计算结果的精度将取决于质量阵 的近似程度，近似程度又取决于主自由度的数目和位置。
§1.3 .5非对称法 非对称法也采用完整的 和 矩阵，适用于刚度和质量矩阵为非对称的问题（例如声学中 流体-结构耦合问题）。此法采用Lanczos算法，如果系统是非保守的（例如轴安装在轴承上），这种算法将解 得复数特征值和特征向量。特征值的实部表示固有频率，虚部是系统稳定性的量度─负值表示系统是稳定的， 而正值表示系统是不稳定的。该方法不进行Sturm序列检查，因此有可能遗漏一些高频端模态。
§1.3 .6阻尼法 阻尼法用于阻尼不能被忽略的问题，如转子动力学研究。该法使用完整矩阵（ 、 及阻 尼阵 ）。阻尼法采用Lanczos算法并计算得到复数特征值和特征向量（如下所述）。此法不能用Sturm 序列检查。因此，有可能遗漏所提取频率的一些高频端模态。
§1.3 .5.1阻尼法—特征值的实部和虚部 特征值的虚部 代表系统的稳态角频率。特征值的实部 代表系统的稳定性。如果 小于零， 系统的位移幅度将按EXP( )指数规律递减。如果 大于零，位移幅度将按指数规律递增。（或者换 句话说，负的 表示按指数规律递减的稳定响应；正的 则表示按指数规律递增的不稳定响应。） 如果不存在阻尼，特征值的实部将为零。 ANSYS报告的特征值结果实际上是被 除过的。这样给出的频率是以Hz（周/秒）为单位的。即：
报告的特征值虚部= 报告的特征值实部= §1.3 .5.2阻尼法—特征向量的实部和虚部 在有阻尼系统中，不同节点上的响应可能存在相位差。对任何节点，幅值应是特征向量实部和虚部分 量的矢量和。
§1.3 .7 QR阻尼法 QR阻尼法同时具有分块Lanczos法与复Hessenberg法的优点，最关键的思想是，以线性合并无阻尼系 统少量数目的特征向量近似表示前几阶复阻尼特征值。采用实特征值求解（分块Lanczos法）无阻尼振型 之后，运动方程将转化到模态坐标系。然后，采用QR阻尼法，一个相对较小的特征值问题就可以在特征 子空间中求解出来了。
该方法能够很好地求解大阻尼系统模态解，阻尼可以是任意阻尼类型，即无论是比例阻尼或非比例 阻尼。由于该方法的计算精度取决于提取的模态数目，所以建议提取足够多的基频模态，特别是阻尼较 大的系统更应当如此，这样才能保证得到好的计算结果。该方法不建议用于提取临界阻尼或过阻尼系统的 模态。该方法输出实部和虚部特征值(频率)，但仅仅输出实特征向量(模态振型)。
参见CE方法的详细内容，掌握使用QR阻尼法( MODOPT 命令)处理约束方程(CE)的技术。
约束方程(CE)方法
Cekey 约束方程 处理应用范围
Ansys 动力学 谐响应分析
M3-5
谐响应分析
第二节：术语和概念
包含的主题： • 运动方程 • 谐波载荷的本性 • 复位移 • 求解方法
M3-6
谐响应分析-术语和概念
运动方程
• 通用运动方程：
C u K u F M u
[F]矩阵和 {u}矩阵是简谐的，频率为 w:
•
F Fmaxe e u umaxei eiw t
观看结果 - POST1
观看整个结构的结果 • 进入POST1，且列出结果综述表，确定临界频率的载荷步和子步序号；
典型命令: /POST1 SET,LIST
M3-33
谐响应分析-步骤
观看结果 - POST1（接上页）
• 使用 HRCPLX 命令读入在期望频率和相角 时的结果： – HRCPLX, LOADSTEP, SUBSTEP, PHASE, ... – 例如： HRCPLX,2,4,85.7 绘制变形图，应力等值线图和其它期望的结 果。 典型命令:
M3-36
M3-24
谐响应分析-步骤
施加谐波载荷并求解（接上页）
阶梯载荷对线性变化载荷： • 采用若干子步，可以逐渐地施加载荷（线性变化载荷），或者在第 一个子步立刻施加载荷（阶梯载荷）； • 谐波载荷通常是阶梯加载，因为载荷值代表的是最大振幅。
M3-25
谐响应分析-步骤
施加谐波载荷并求解（接上页）
• • 在施加谐波载荷后，下一步就是开始求解 通常采用一个载荷步，但是可以采用若干子 步，且每个子步具有不同的频率范围
HRCPLX,…
PLDISP,2 PLNSOL,… FINISH
•
M3-34
谐响应分析步骤
建立模型 选择分析类型和选项 施加谐波载荷和求解 观看结果
Ansys-Workbench动力学分析
4.1: 动力学绪论
第一节 动力学分析目的及定义 为什么要对结构进行动力学分析？
土木建筑、地质工程领域
1940年11月7日倒塌—风载
1940年7月1日通车 美国塔科曼悬索大桥
交通运输、航空航天领域
机械、机电领域
什么是结构动力学？
定义：研究结构在动力荷载作用下的动力反应。
目的：动力荷载作用下结构的内力和变形；
4.2: 模态分析
第一节 模态分析的含义
什么是模态分析?
模态分析是用来确定结构的振动特性（固有频率和振型） 的一种技术。 模态分析的好处：
– 使结构设计避免共振或以特定频率进行振动（例如 扬声器）；
– 使工程师可以认识到结构对于不同类型的动力载荷 是如何响应的。
建议： 在准备进行其它动力分析之前首先要进行
单地用简谐函数来表示。
FP
t
（3）冲击荷载 荷载的幅值(大小)在很短时间内急剧增大或急剧减小。
FP 冲击荷载
t
FP 突加荷载
t
（4）随机荷载 荷载的幅值变化复杂、难以用解析函数解析表示的荷载。
风荷载 地震作用
25 Wind speed (m/s) 20
15
10
5
0
0
50
100
脉动风
平均风
150
200
fn
n 2
为系统的固有频率，Hz
1 2
T
fn n
为系统的周期，s
2.二自由度无阻尼线性系统
对质量块m1、 m2受力分析， 由Newton第二定律得
mm12xx12 kk13xx12kk22(
x2 x1) (x2 x1)
mm12xx12(kk21x1
ANSYS瞬态动力学分析完整教程
ANSYS瞬态动力学分析完整教程瞬态动力学分析的定义瞬态动力学分析(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。
可以用瞬态动力学分析确定结构在稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用下的随时间变化的位移、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重要。
如果惯性力和阻尼作用不重要，就可以用静力学分析代替瞬态分析。
瞬态动力学的基本运动方程是:其中:[M] =质量矩阵[C] =阻尼矩阵[K] =刚度矩阵{ }=节点加速度向量{ }=节点速度向量{u} =节点位移向量在任意给定的时间，这些方程可看作是一系列考虑了惯性力([M]{ })和阻尼力([C]{ })的静力学平衡方程。
ANSYS程序使用Newmark时间积分方法在离散的时间点上求解这些方程。
两个连续时间点间的时间增量称为积分时间步长(integrationtime step)。
?3.2学习瞬态动力学的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，瞬态动力学分析通常要占用更多的计算机资源和更多的人力。
可以先做一些预备工作以理解问题的物理意义，从而节省大量资源。
例如，可以做以下预备工作:1.首先分析一个较简单模型。
创建梁、质量体和弹簧组成的模型，以最小的代价深入的理解动力学认识，简单模型更有利于全面了解所有的动力学响应所需要的。
2.如果分析包括非线性特性，建议首先利用静力学分析掌握非线性特性对结构响应的影响规律。
在某些场合，动力学分析中是没必要包括非线性特性的。
3.掌握结构动力学特性。
通过做模态分析计算结构的固有频率和振型，了解这些模态被激活时结构的响应状态。
同时，固有频率对计算正确的积分时间步长十分有用。
4.对于非线性问题，考虑将模型的线性部分子结构化以降低分析代价。
<<高级技术分指南>>中将讲述子结构。
?3.3三种求解方法瞬态动力学分析可采用三种方法:完全(Full)法、缩减(Reduced)法及模态叠加法。
ANSYS动力学分析指南——谱分析
ANSYS动力学分析指南——谱分析§4.1谱分析的定义谱分析是一种将模态分析的结果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。
谱分析替代时间－历程分析，主要用于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、火箭发动机振动等等)的动力响应情况。
§4.2什么是谱谱是谱值与频率的关系曲线，它反映了时间－历程载荷的强度和频率信息。
ANSYS的谱分析有三种类型：·响应谱分析Ø单点响应谱（Single-point Response Spectrum，SPRS）Ø多点响应谱（Multi-point Response Spectrum，MPRS）·动力设计分析方法（Dynamic Design Analysis Method，DDAM）·功率谱密度（Power Spectral Density，PSD）在ANSYS/Professional产品中只提供单点响应谱方法。
§4.2.1响应谱分析一个响应谱代表单自由度系统对一个时间－历程载荷函数的响应，它是一个响应与频率的关系曲线，其中响应可以是位移、速度、加速度、力等。
响应谱又分为如下两种形式：§4.2.1.1单点响应谱在模型的一个点集上定义一条(或一族)响应谱曲线，例如在所有支撑处，图4-1（a）所示。
ANSYS/LinearPlus program中只能进行单点响应谱分析。
§4.2.1.2多点响应谱在模型的不同点集上定义不同的响应谱曲线，图4-1（b）所示。
图4-1单点响应谱和多点响应谱§4.2.2动力设计分析方法该法是一种用于分析船用装备抗振性的技术，它所使用的谱是从美国海军研究实验室报告(NRL－1396)中一系列经验公式和振动设计表得来的。
§4.2.3功率谱密度功率谱密度谱是一种概率统计方法，是对随机变量均方值的量度。
ANSYS动力学分析
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。
ANSYS动力学分析指南——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，后者则允许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。
任何非线性特性，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方法，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阻尼法允许在结构中存在阻尼。
后面将详细介绍模态提取方法。
§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，无论进行何种类型的分析，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（命令流或批处理方式）”将给出进行该实例模态分析时要输入的命令（手工或以批处理方式运行ANSYS时）。
而“模态分析实例（GUI方式）” 则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项方式进行同一实例分析的步骤。
（要想了解如何使用命令和GUI选项建模，请参阅<<ANSYS建模与网格指南>>）。
<<ANSYS命令参考手册>>中有更详细的按字母顺序列出的ANSYS 命令说明。
§1.3模态提取方法典型的无阻尼模态分析求解的基本方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。
ANSYS动力学分析
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。
ansys动力学瞬态分析详解
§ 3.1瞬态动力学分析的定义瞬态动力学分析（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。
可以用瞬态动力学分析确定结构在稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用下的随时间变化的位移、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重要。
如果惯性力和阻尼作用不重要，就可以用静力学分析代替瞬态分析。
瞬态动力学的基本运动方程是：［岡以+ ［汕］+因国二｛叫）｝其中：[M]=质量矩阵[C]=阻尼矩阵[K]=刚度矩阵｛」｝=节点加速度向量｛乂｝=节点速度向量｛u｝=节点位移向量在任意给定的时间一，这些方程可看作是一系列考虑了惯性力（［M］｛:: ｝）和-阻尼力（［C］｛ : ｝）的静力学平衡方程。
ANSY程序使用Newmar时间积分方法在离散的时间点上求解这些方程。
两个连续时间点间的时间增量称为积分时间步长（integration time step ）。
§ 3.2学习瞬态动力学的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，瞬态动力学分析通常要占用更多的计算机资源和更多的人力。
可以先做一些预备工作以理解问题的物理意义，从而节省大量资源。
例如，可以做以下预备工作：1. 首先分析一个较简单模型。
创建梁、质量体和弹簧组成的模型，以最小的代价深入的理解动力学认识，简单模型更有利于全面了解所有的动力学响应所需要的。
2. 如果分析包括非线性特性，建议首先利用静力学分析掌握非线性特性对结构响应的影响规律。
在某些场合，动力学分析中是没必要包括非线性特性的。
3. 掌握结构动力学特性。
通过做模态分析计算结构的固有频率和振型，了解这些模态被激活时结构的响应状态。
同时，固有频率对计算正确的积分时间步长十分有用。
4. 对于非线性问题，考虑将模型的线性部分子结构化以降低分析代价。
<<高级技术分指南>>中将讲述子结构。
§3.3 三种求解方法瞬态动力学分析可采用三种方法：完全（Full ）法、缩减（Reduced）法及模态叠加法。
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。
ansys动力分析
ANSYS 通用有限元软件理论及应用
定义和目的
静力分析也许能确保一 个结构可以承受稳定载 荷的条件，但这些还远 远不够，尤其在载荷随 时间变化时更是如此。
著名的美国塔科马海峡 吊桥（Galloping Gertie） 在 1940年11月7日，也 就是在它刚建成4个月 后，受到风速为42英里/ 小时的平稳载荷时发生 了倒塌。
x = a/2w1 + bw1/2 x = a/2w2 + bw2/2
Damping Ratio
w1
w2
ab b
Frequency
a
ANSYS 通用有限元软件理论及应用
二 模态分析
ANSYS 通用有限元软件理论及应用
定义和目的
什么是模态分析? • 模态分析是用来确定结构的振动特性的一种 技术：
ANSYS 通用有限元软件理论及应用
通用有限元软件理论及应用（四）
动力分析
ANSYS 通用有限元软件理论及应用
动力分析
一 动力学分析概述
二 模态分析
三 谐响应分析
四 瞬态动力学分析
ANSYS 通用有限元软件理论及应用
一 动力学分析概述
一 动力学分析概述
ANSYS 通用有限元ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ件理论及应用
定义和目的
求解方法
如何求解通用运动方程 ? • 两种主要方法：
– 模态叠加法 – 直接积分法
模态叠加法 • 按自然频率和模态将完全耦合的通用运动方程 转化为一组独立的非耦合方程 • 可以用来处理瞬态动力学分析和谐响应分析
ANSYS 通用有限元软件理论及应用
求解方法
直接积分法 • 直接求解运动方程 • 在谐响应分析中，因为载荷和响应都假定为 谐函数，所以运动方程是以干扰力频率的函 数而不是时间的函数的形式写出并求解的 • 对于瞬态动力学，运动方程保持为时间的函 数，并且可以通过显式或隐式的方法求解