谐响应分析总结.doc

此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除一 什么是谐响应分析？确定一个结构在已知频率的正弦（简谐）载荷作用下结构响应的技术。谐响应分析的局限性1.所有载荷必须随时间按正弦变化2.所有载荷必须有相同的频率3.不允许有非线性特性4.不计算瞬态效应可以通过瞬态动力学分析来克服这些限制，即将简谐载荷表示为有时间历程的载荷函数。二 输入：1. 已知大小和频率的谐波载荷（力、压力和强迫位移）；2. 同一频率的多种载荷，可以是同相或不同相的。三 输出：1. 每一个自由度上的谐位移，通常和施加的载荷不同相；2. 其它多种导出量，例如应力和应变等。四 谐响应分析用于设计：1. 旋转设备（如压缩机、发动机、泵、涡轮机械等）的支座、固定装置和部件；2. 受涡流（流体的漩涡运动）影响的结构，例如涡轮叶片、飞机机翼、桥和塔等五 为什么要作谐响应分析？1. 确保一个给定的结构能经受住不同频率的各种正弦载荷（例如：以不同速度运行的发动机）；2. 探测共振响应，并在必要时避免其发生（例如：借助于阻尼器来避免共振）。六 谐波载荷的本性1. 在已知频率下正弦变化；2. 相角y允许不同相的多个载荷同时作用， y缺省值为零；3. 施加的全部载荷都假设是简谐的，包括温度和重力。七 复位移在下列情况下计算出的位移将是复数1. 具有阻尼2. 施加载荷是复数载荷（例如：虚部为非零的载荷）3. 复位移滞后一个相位角y（相对于某一个基准而言）4. 可以用实部和虚部或振幅和相角的形式来查看八 模型1. 只能用于线性单元和材料，忽略各种非线性；2. 记住要输入密度；3. 注意：如果ALPX（热膨胀系数）和DT均不为零，就有可能不经意地包含了简谐热载荷。为了避免这种事情发生，请将ALPX设置为零。如果参考温度 TREF与均匀节点温度 TUNIF不一致, 那么DT为非零值。九 施加谐波载荷并求解1. 所有施加的载荷以规定的频率（或频率范围）简谐地变化2. “载荷”包括：位移约束-零或非零的作用力压强注意：如果要施加重力和热载荷，它们也被当作简谐变化的载荷来考虑！十 规定谐波载荷时要包括：振幅和相角频率1. 振幅和相角（1）载荷值（大小）代表振幅 Fmax（2）相角 f 是在两个或两个以上谐波载荷间的相位差，单一载荷不需要相角 f 。（3）ANSYS 不能直接输入振幅和相角，而是规定实部和虚部分量；例如，施加两个简谐力 F1和 F2 ，其相角相差 f:F1real = F1max (F1的振幅)F1imag = 0F2real = F2maxcosfF2imag = F2maxsinf（4）可以使用APDL语言计算，但要确保角度单位为度（缺省为弧度）。2. 频率通过频率范围和在频率范围内的子步数量来规定每秒的循环次数（赫兹）；例如，在0-50频率范围内有10个子步时将给出在5，10，15.45和50Hz等频率上的解；而同一频率范围只有一个子步时，则只给出50Hz频率上的解十一 观看结果分三步post26绘制结构上的特殊点处的位移-频率曲线确定各临界频率和相应的相角post1观看整个结构在各临界频率和相角时的位移和应力1. 位移-频率关系曲线（1）首先定义 POST26 变量节点和单元数据表用大于等于二的数据识别变量1包含各频率，并是预先定义了的，所以我们只能从2开始定义。（2）定义变量挑选可能发生最大变形的节点，然后选择自由度的方向；定义变量的列表被更新。（3）画变量关系曲线2. 确定各临界频率和相角（1）用图形显示最高振幅发生时的频率；（2）由于位移与施加的载荷不同步（如果存在阻尼的话），需要确定出现最大振幅时的相角；要进行上述工作，首先要选择振幅+相位选项。然后用表列出变量。（3）下一步就是观看整个模型在该频率和相角下的位移和应力（使用POST1）3. 观看整个结构的结果（1）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；十二 谐响应分析和瞬态响应分析很多问题谐响应分析和瞬态响应分析都可以做，关键取决于你想得到的结果。1. 一个是频响特性，一个是时域响应，有本质的不同2. 谐响应分析是频率段扫描，也就是说分析它在一个频率范围内的响应，可以得到在各个频率下的位移（或应力）响应。如果想做单一频率下的响应可以把子步数设为1。如在0-50频率范围内有10个子步时将给出在5，10，15.45和50Hz等频率上的解；而同一频率范围只有一个子步时，则只给出50Hz频率上的解。3. 瞬态分析是时间历程分析，可以提取一个正弦周期时间段上变化的载荷。计算出结构在这个时间段上的响应。用载荷函数表示正弦载荷加载就ok了。4. 如果你想得到结构在频率段（或单一频率点）激励下的响应分布，可以用谐响应分析（是在模态分析上的延伸，得到的结果和模态分析的结果类似，这时你得不到在一个载荷作用周期内的位移或应力随时间的变化）。如果你想得到结构（或结构上某点）在载荷作用下位移（或应力）随时间变化可以用瞬态分析。十三 针对谐响应分析的问题1.谐响应分析能显示应力。2.谐响应分析的多载荷叠加首先这些载荷要是同频率的，叠加的其实是它们的振幅（载荷值）。如果相位差为零，2者数值直接相加。如果有相位差，则将其中1振幅表示为复数形式（也就是向另一个方向上分解），具体见十。另外补充一下：可能有人认为简谐分析载荷就是正弦变化的，它的频率只有一个，为什么分析的时候可能要输入一个频率段？可以这样举个例子说明：一个变频电机带动一个偏心轴，给一部件一正弦强制位移激励。变频电机转速变化时，激励频率也随之变化。我们要求出临界频率（共振频率），所以要输入电机的最高和最低转速（频率段）。二个载荷叠加的问题：系统中激励数量可能有多个，假如激励是变频电机，谐响应分析中要求他们转速保持一致（频率保持一致），可以有相位差。 本帖最后由 venture 于 2007-8-18 09:27 编辑 作者: venture 时间: 2006-11-7 09:23有关于谐响应分析的，大家可以来交流一下。看了好，斑竹来加个精。 作者: sysh320 时间: 2006-11-8 10:31我也做过谐响应分析，你的总结确实挺有用的，呵呵多谢提供个人心得！ 作者: ybs309 时间: 2006-11-8 21:44总结的好,对我启发不小! 在有非线性特性的系统中,应该怎么样来进行谐响应分析? 本帖最后由 sysh320 于 2006-11-8 22:06 编辑 作者: venture 时间: 2006-11-8 21:57谐响应分析的局限性1.所有载荷必须随时间按正弦变化2.所有载荷必须有相同的频率3.不允许有非线性特性4.不计算瞬态效应 作者: suancaiyu 时间: 2006-11-27 22:28谐响应分析的局限性1.所有载荷必须随时间按正弦变化2.所有载荷必须有相同的频率3.不允许有非线性特性4.不计算瞬态效应 谐响应不是分析在一定频率范围内的响应吗 作者: venture 时间: 2006-11-28 08:07原帖由 suancaiyu 于 2006-11-27 22:28 发表谐响应分析的局限性1.所有载荷必须随时间按正弦变化2.所有载荷必须有相同的频率3.不允许有非线性特性4.不计算瞬态效应 谐响应不是分析在一定频率范围内的响应吗 要分清物体的固有频率和载荷频率。一定频率范围是指激励载荷的范围，由一系列单一正弦载荷组成的。 作者: bigbell 时间: 2007-4-9 17:02请问venture版主post1观看整个结构在各临界频率和相角时的位移和应力这个临界相角是激振力的初始相角吗？即某一临界频率下，只有在某一个特定相角下，某点位移（或应力）响应的结果才是一定的，否则是周期变化的？谢谢venture版主指教！ 作者: qiurui 时间: 2007-4-16 20:14航空发动机叶片受来流的激励属于谐响应分析的范围吗？该如何计算呢？ 作者: jiangxuchu 时间: 2007-7-31 21:01谢谢，刚才还就这两个分析的应用范围发个帖子，十分感谢！ 作者: zhenhe 时间: 2008-3-23 22:07 标题: 回复 楼主 的帖子请教楼主：我在做模态分析时，通过Main Menu: General Postproc Result Summary可提取固有频率，然后通过 /POST1 SET, 1, 1 PLDISP ANMODE,10,0.05 上面这几个命令可以看到振型，但我怎么把振型提取出来呢？命令是什么啊，菜单操作又是怎样的呢？因为我想把所有的振型保存成文本文档以用于后续计算！还有我是否可以把每个单元的模态刚度和模态质量提取出来呢？ 请多多指教，谢谢！ 作者: aircraft 时间: 2008-4-2 20:33大家好!我想请教个谐响应分析问题.我在做个悬链线形状的索的谐响应分析,用的是一维pipe单元,存在两个节点.通常的谐响应分析是一种稳态的受迫振动然后查看某一点的位移和施加的载荷频率的关系曲线图我现在需要加的载荷刚好是在悬链线的其中一个端点,也就是边界上节点在其节点坐标系下是进行周期振动请教各位大哥,此问题应该怎么解决? 作者: aircraft 时间: 2008-4-2 20:52 标题: 回复 11楼 的帖子单元刚度矩阵可采用/debug命令来输出。可在求解命令前执行：/debug，可输出单元刚度矩阵，你可以试试。 作者: aircraft 时间: 2008-4-2 21:00 标题: 回复 11楼 的帖子模态分析的结果被写入结果文件.rst中,包括:固有频率,振型和相对应力分析 作者: toma119 时间: 2008-4-23 11:19 标题: 询问谐响应分析我认为最主要的也是最重要的是阻尼的设定 阻尼直接关系结构的力和位移响应,如果仅仅是考虑共振,直接模态分析就能搞定一般的材料手册上都没有给出常用材料的阻尼系数,如铝钢的希望楼主和各位大峡,告诉我哪里能找到各种材料的阻尼系数 pollution n. 污染；弄脏Papua 巴布亚新几内亚作者: aircraft 时间: 2008-4-23 15:59阻尼貌似不是关键问题吧,阻尼还是比较好设置地.感觉没有搞清楚每种材料的阻尼系数.一般碰到问题,如果考虑阻尼的话会告诉你结构阻尼比地damping ratio根据以下式子:ahpha/(2*omega1)+beta*omega1/2=ahpha/(2*omega2)+beta*omega2/2=damping raio(其中omega1omega2)是强制频率范围.由结构阻尼比便可估算出alpha阻尼,beta阻尼.用alpha和beta命令输入进去就可以了 pull n. & vt. 拉（力）；拖；牵引力作者: toma119 时间: 2008-4-23 17:21 标题: 楼上的阻尼设定错误那动力学分析所的的应力和位移都没有意义了.楼上说的是质量阻尼系数和刚度阻尼系数吧我是做机械的,现在材料阻尼的资料很难找,更不要说是阻尼比了,阻尼比一般还是要通过计算得到的,现在关键还是材料阻尼啊找不到,楼上能给点指点吗? cure n. 治愈；痊愈disappearance n. 消失作者: 追忆 时间: 2008-5-23 17:59用abaqus做非线性的谐响应好像是可行的！ dimension n. 维（数）；方面；侧面作者: 孙黎nxu 时间: 2008-5-25 11:23受益，正在做谐响应分析，谢谢谢谢 本帖最后由 xuruikl 于 2008-10-10 22:55 编辑 fluent adj. 流利的；流畅的entertain vt. & vi. 使欢乐；款待作者: austin 时间: 2008-10-11 10:38感谢LZ。辛苦了。偶有个问题。我在做谐响应分析，考虑从05000HZ结构的振动特性。但是我只需要考虑1/3倍程的响应就行了。就是说我只要考虑：250，315，400，500，630，800，1000，1250，1600，2000，2500，3150，4000这几个频率点的特性。如果我按常规的频率起终点为05000来算，那就要计算为1000步才能算到315HZ这样的点，很明显是非常浪费的。请教高手：在谐响分析中有没控制加载频率的方法。 作者: Bell333 时间: 2008-10-18 08:49 标题: 顶谢谢楼主，好贴 极好的作者: 713rainbow 时间: 2009-4-21 17:22“可以通过瞬态动力学分析来克服这些限制，即将简谐载荷表示为有时间历程的载荷函数。”请教一下瞬态动力分析怎么设置才能达到谐响应分析的效果。比如!EX9.6 工作台的谐响应分析-完全法finish/clear/prep7PI=ACOS(-1)!定义几何参数width=1length=2high=-1mass_hig=0.1!定义单元与材料性质等et,1,shell63et,2,beam4et,3,mass21mp,ex,1,2e11mp,prxy,1,0.3mp,dens,1,7800r,1,0.02r,2,2e-4,2e-8,2e-8,0.01,0.02r,3,99!创建几何模型rect,length,widthk,5,highk,6,length,highk,7,length,width,highk,8,width,highl,1,5*rep,4,1,1!划分面esiz,0.1amesh,all!划分梁单元type,2real,2lmesh,5,8!定义质量单元n,500,length/2,width/2,mass_higtype,3real,3en,500,500!创建刚性区cerig,500,136,allcerig,500,138,allcerig,500,154,allcerig,500,156,all!施加约束nsel,s,loc,z,highd,all,allnsel,allfinish!模态分析/soluanty,modalmodopt,Lanb,10mxpand,10,yessolvfini/post1set,list!瞬态动力响应分析deltt=1/25.6/SOLUANTYPE,TRANSTRNOPT,FULLTIMINT,ONnsubst,5KBC,1ALPH,5*DO,T,0,2,delttTIME,T/deltt+1F,500,FX,100*SIN(2*PI*3.2*T)SO