《动力分析补充》PPT课件.ppt

动力学 培训手册 实例分析补充资料 1Dynamics - Release 5.5 (001174) 目 录 介绍性实例 Tacoma吊桥抖振破坏W-3 模态分析实例 带孔平板W-11 模态分析实例 受预应力的圆盘W-19 模态分析实例 圆锥斜角齿轮W-23 谐分析 两端固支的梁W-27 瞬态分析 物块在弹性梁上的反弹W-31 响应谱分析 工作台W-36 2Dynamics - Release 5.5 (001174) 介绍性实例 Tacoma吊桥抖振破坏 3Dynamics - Release 5.5 (001174) 介绍性实例 Tacoma吊桥抖振破坏 目的： 了解典型动力学分析的基本步骤； Tacoma Narrows 吊桥，又称为Calloping Gertie, 因其在 1940年令人惊奇的倒塌而著名， 在这个实例中，将桥的模型 进行分析，并计算它的固有频率和振型。 然后将通过谐分析 来摸拟导致桥倒塌的暴风以及漩涡脱落情况。 4Dynamics - Release 5.5 (001174) 介绍性实例 Tacoma吊桥抖振破坏(接上页） 分析步骤指导： 1. 进入指导教师指定的ANSYS工作目录 2. 从gallop.inp文件读入数据开始： Utility Menu File Read Input from 这将会建立一个桥的模型 下一步是进行模态分析 5Dynamics - Release 5.5 (001174) 介绍性实例 Tacoma吊桥抖振破坏(接上页） 3. 进入求解器将分析类型改为模态分析 Solution New Analysis 选择模态 4. 设下列分析选项： Solution Analysis Options. 选择 Block Lanczos 法 提取10阶模态 扩展10阶模态 包括预应力效应选项-选OK 下一个对话框接受缺省值 5. 求解 Solution -Solve- Current LS 6. 图示前几阶振型 General Postproc Next Set General Postproc Plot Results Deformed Shape 6Dynamics - Release 5.5 (001174) 介绍性实例 Tacoma吊桥抖振破坏(接上页） 7. 进入求解器并选择谐分析 Solution New Analysis 8. 设置下列分析选项 ：Solution Analysis Options. 振型叠加求解方法 其余各项取缺省值（包扩后面的话框） 9. 设置频率和子步选项 ： Solution Time/Frequenc Freq and Substeps. 谐振动频率范围 = 0 to 0.4 字步数 = 40 阶梯式边界条件 10.设置常常尼比 = 0.01 Solution Time/Frequenc Damping 11.为模态叠加施加载荷矢量，比例因子设定为100（关闭警告窗口 Solution Apply Load Vector For Mode Super 12.求解 7Dynamics - Release 5.5 (001174) 介绍性实例 Tacoma吊桥抖振破坏(接上页） 13. 进入POST26（时间历程后处理器），并选定结果文件 TimeHist Postpro Settings File 允许变量数目 = 10 含有数据的文件 = gallop.rfrq 14. 建立一个标量参数来表示中心节点: ncen = node(0,0,0). 15. 定义一个含有中心节点UZ位移的变量： a.TimeHist Postpro Define Variables Add Nodal DOF Result OK b.选择任意一个节点，并在选择对话框中按OK (注意：在下一个对话框中要将这个节点号变为 ncen !) c.参考变量号 = 2 d.节点号 = ncen e.标签名 (用户定义的标签) = umid f.选择自由度解，在UZ方向的平移 8Dynamics - Release 5.5 (001174) 介绍性实例 Tacoma吊桥抖振破坏(接上页） 16. 绘制2号变量的曲线图 TimeHist Postpro Graph Variables 在顶部空格内填入2 17. 退出ANSYS，或者如果时间允许的话，接着进行第18步 9Dynamics - Release 5.5 (001174) 介绍性实例 Tacoma吊桥抖振破坏(接上页） 任选: 继续下列各步骤，以查看再0.07HZ频率时的变形和应力 18. (仍在 POST26中) 从文件 gallop_more. Inp 读输入数据 19. 进入 POST1, 读入第一载荷步的第7子步的结果，并画出变形图及应力等值线图。对虚部重复以上操作 20. 退出ANSYS. 实部 虚部 10Dynamics - Release 5.5 (001174) 模态分析实例 带 孔 平 板 11Dynamics - Release 5.5 (001174) 模态分析实例 带孔平板 描述: 确定图示带孔平板:前10阶固有频率。 假设平板在圆孔处有径向约束。平板由铝 制成，材料性质如下： - 杨氏模量 = 10 x 106 psi - 密度 = 2.4 x 10-4 lb-sec2/in4 - 泊松比 = 0.27 12Dynamics - Release 5.5 (001174) 模态分析实例 带孔平板(接上页) 分析步骤指导： 1. 清空数据库，读入plate.inp文件,以生成一个几何模型及网格 Utility Menu: File Clear & Start New 按 OK, 然后选择 Yes Utility Menu: File Read Input from 选择 plate.inp 2. 定义材料性质 Preprocessor Material Props Isotropic 对材料号1按OK键，并输入: 杨氏模量 = 10e6 密度 = 2.4e-4 泊松比 (次要的) = .27 3. 选择模态分析 Solution New Analysis 选择模态，按OK 13Dynamics - Release 5.5 (001174) 模态分析实例 带孔平板(接上页) 4. 设置分析选项 Solution Analysis Options 选择 Block Lanczos 方法 提取10阶模态 扩展10阶模态 计算单元结果选项 按OK 对下一个对话框接受缺省值 5. 在孔上加径向约束 Utility Menu: Plot Lines Solution -Loads- Apply -Symmetry BC- On Lines + 选择孔的周边线并按 OK 6. 开始求解 Solution -Solve- Current LS 在/stat窗口中检查求解信息，然后按 OK键 14Dynamics - Release 5.5 (001174) 模态分析实例 带孔平板(接上页) 7. 查看结果，从对频率列表开始 General Postproc Results Summary 8. 绘制第一阶振型 General Postproc -Read Results- First Set General Postproc Plot Results Deformed Shape 选择 “变形和不变形边框” ，按 OK 键 9. 显示第二阶振型并绘制成动画 General Postproc -Read Results- Next Set Utility Menu: Plot Replot Utility Menu: PlotCtrls Animate Mode Shape 帧数= 10 时间间隔 = 0.05 10. 对后继的各模态重复上述步骤 15Dynamics - Release 5.5 (001174) 模态分析实例 机 翼 模 型 16Dynamics - Release 5.5 (001174) 模态分析实例 机 翼 模 型 描述: 确定所示机翼模型的前5阶固有频率: 杨氏模量 = 38000 psi 密度 = 1.033 x 10-3 slugs/in3 = 1.033E-3/12 lb-sec2/in4 17Dynamics - Release 5.5 (001174) 模态分析实例 机 翼 模 型(接上页) 分析步骤指南： 1. 清空数据库读入文件wing.inp,以建立机 翼几何模型及网格 2. 定义材料性质。注意使用英制in-lb-sec 单位 3. 施加边界条件 提示: 选择在面上施加位 移，选定z=0的区域，固定其全部自由 度. 4. 采用 Block Lanczos 法提取并扩展前 阶5阶固有率频. 5. 查看所有这些阶的振型 18Dynamics - Release 5.5 (001174) 模态分析实例 受预应力的圆盘 19Dynamics - Release 5.5 (001174) 模态分析实例 受预应力的圆盘 描述: 确定所示有孔铝盘的前10阶固有频率和振型: 杨氏模量 = 10 x 106 psi 密度 = 2.3 x 10-4 lb-sec2/in4 泊松比 = 0.27 20Dynamics - Release 5.5 (001174) 模态分析实例 受预应力的圆盘 分析步骤指南： 1.清空数据库，读入disc.inp文件,以生成一个几何模型及网格 2. 施加位移约束: 在中心孔处UZ=0，并有对称边界条件 （对于径向约束而言 ）提示:将要用到两个菜单： Solution Apply Displacement On Lines + 对UZ的约束 Solution Apply Displacement -Symmetry B.C.- On Lines + 对于对称边界条件 为了更容易的选择各条线，转换到前视图上，并使用圆拾取方式 3. 施加薄膜压力载荷： -20psi应力作用在盘的外边缘上。提示：仍保持前视图 ，使用圆圈拾取方式拾取整个盘，然后用圆圈解除拾取方式对除了外边缘以 外的所有其它部分解除拾取 4. 激活预应力效应选项（采用分析选项对话框），得到一个静力分析解，并查 看结果 21Dynamics - Release 5.5 (001174) 模态分析实例 受预应力的圆盘（接上页） 5. 转换成模态分析激活预应力效应选项（再次），使用Block- Lanczos法提取预应力圆盘的前10阶模态 6. 查看各阶振型 7. 如果时间允许的话，再作一个没有预应力的模态分析（将预应力选项 关闭），并比较结果。下面所示分别为这两种情况下的第一阶振型。 你能猜出哪一个是有预应力的呢? 22Dynamics - Release 5.5 (001174) 模态分析实例 圆锥斜角齿轮 23Dynamics - Release 5.5 (001174) 模态分析实例 圆锥斜角齿轮 描述: 确定所示螺旋圆锥齿轮第二节径的前2 阶固有频率，假设是完全自由条件（即 无位移约束），齿轮材料性质如下: 杨氏模量 = 2.9 x 107 psi 密度 = 7.32 x 10-4 lb-sec2/in4 泊松比 = 0.32 此实例是公司特许的 24Dynamics - Release 5.5 (001174) 模态分析实例 圆锥斜角齿轮(接上页) 分析步骤指南： 1. 清空数据库，读入bevel.inp文件，建立齿轮的基本扇区 2. 确定一个循环对称的平面作为RIGHT节点组元 3. 将这些数据库存盘，然后产生这个基本扇区的复制品 Preprocessor Cyclic Sector. 25Dynamics - Release 5.5 (001174) 模态分析实例 圆锥斜角齿轮(接上页) 4. 定义带有下述选项的模态分析 选 Block Lanczos 方法 在频率范围内10010000提取二阶模态 约束方程处理用精确拉格朗日法 5. 用宏命令 CYCSOL 对节径范围22，具有53个扇区的问题求解 6. 扩展扇区至所有53个扇区，并查看其第一振型 Utility Menu PlotCtrls Style Edge Options. 26Dynamics - Release 5.5 (001174) 谐分析实例 两端固支梁 27Dynamics - Release 5.5 (001174) 谐分析实例 两端固支梁 描述: 一钢制梁上装有两个螺旋机器，以3001800rpm的速度旋转，施加的最大力为70lb。试确定该梁的谐响应。梁长10英尺，两端固支，两旋转机器分别放置在梁的距两个端点为L/3的地方。假设阻尼比为2% 28Dynamics - Release 5.5 (001174) 谐分析实例 两端固支梁(接上页) 分析步骤指南： 1. 清空数据库，读入beam.inp文件，以建立一个梁的模型 2. 指定谐分析（采用完全方法）和阻尼 3. 将梁两端固定，分别在梁上的40inch和80-inch处作用两个同 相的简谐力 4. 在530HZ，即(3001800rpm) 范围内指定25个解 注意： 采用分步加载法 5. 得到谐响应解 29Dynamics - Release 5.5 (001174) 谐分析实例 两端固支梁(接上页) 6. 对施加力的两个节点画出 位移对频率的关系曲线 7. 查看在临界频率和相角时 梁的变形 8. 如果时间允许的话，进行 当两个力的相位差为180 时的分析 30Dynamics - Release 5.5 (001174) 瞬态分析实例 物块在弹性梁上的反弹 31Dynamics - Release 5.5 (001174) 瞬态分析实例 物块在弹性梁上的反弹 描述: 一个6*6*1-inch尺寸的物块从100inch高处 落到一长100inch的梁上。求当此物块在梁 上反弹时的运动图。假设碰撞的间隙接触刚 度为2000lb/in。梁两端完全固支，唯一的 载荷为重力加速度，其大小为6in/sec2,物 块与梁由相同的材料制成: 杨氏模量 = 1,000,000 psi 密度 = 0.001 lb-sec2/in4 泊松比 = 0.3 32Dynamics - Release 5.5 (001174) 瞬态分析实例 物块在弹性梁上的反弹(接上页) 分析步骤指南： 1. 清空数据库，读入bounce.inp文件，以建立其模型 2. 定义瞬态分析（完全法），大变形效应设定为ON,阻尼设定为 .0003183. 3. 固定梁的两个端点的所有自由度 4. 用 APDL 计算积分时间步长 (ITS): kgap = 2000- 间隙接触刚度 mgap = 6*6*0.001 = 0.036- 物块质量 pi = acos(-1) fgap = sqrt(kgap/mgap)/(2*pi)- 间隙频率 its = 1/(fgap*30)-计算积分时间步长 33Dynamics - Release 5.5 (001174) 瞬态分析实例 物块在弹性梁上的反弹(接上页) 5. Solve using two load steps.采用两个载荷步求解 载荷步1 (对非零初加速度): 静力解 (时间积分效应设定为off) 取2个子步，采用小的时间间隔 (0.001) 固定物块并分步给它施加一个大小为 386 in/sec2的加速度 载荷步2