Ansys动力学瞬态动力

第四章瞬态动力分析1第四章：瞬态动力分析第一节：瞬态动力分析的定义和目的第二节：瞬态分析状态的基本术语和概念第三节：在ANSYS中如何进行瞬态分析第四节：瞬态分析实例2瞬态分析

第一节：定义和目的什么是瞬态动力分析?它是确定随时间变化载荷（例如爆炸）作用下结构响应的技术；输入数据：作为时间函数的载荷输出数据：随时间变化的位移和其它的导出量，如：应力和应变。3瞬态分析

定义和目的（接上页）瞬态动力分析可以应用在以下设计中：承受各种冲击载荷的结构，如：汽车中的门和缓冲器、建筑框架以及悬挂系统等；承受各种随时间变化载荷的结构，如：桥梁、地面移动装置以及其它机器部件；承受撞击和颠簸的家庭和办公设备，如：移动电话、笔记本电脑和真空吸尘器等。4瞬态分析

第二节：术语和概念包括的主题如下：运动方程求解方法积分时间步长5瞬态分析–术语和概念

运动方程用于瞬态动力分析的运动方程和通用运动方程相同；这是瞬态分析的最一般形式，载荷可为时间的任意函数；按照求解方法，ANSYS允许在瞬态动力分析中包括各种类型的非线性-大变形、接触、塑性等等。6瞬态分析-术语和概念

求解方法求解运动方程直接积分法模态叠加法隐式积分显式积分完整矩阵法缩减矩阵法完整矩阵法缩减矩阵法7瞬态分析–术语和概念

求解方法（接上页）运动方程的两种求解法：模态叠加法（在第六章中讨论）直接积分法：运动方程可以直接对时间按步积分。在每个时间点，需求解一组联立的静态平衡方程（F=ma）；ANSYS采用Newmark法这种隐式时间积分法；ANSYS/LS-DYNA则采用显式时间积分法；有关显式法和隐式法的讨论请参见第一章。8瞬态分析-术语和概念

求解方法（接上页）求解时即可用缩减结构矩阵，也可用完整结构矩阵；缩减矩阵：用于快速求解；根据主自由度写出[K]，[C]，[M]等矩阵，主自由度是完全自由度的子集；缩减的[K]是精确的，但缩减的[C]和[M]是近似的。此外，还有其它的一些缺陷，但不在此讨论。完整矩阵：不进行缩减。

采用完整的[K]，[C]，和[M]矩阵；在本手册中的全部讨论都是基于此种方法。9瞬态分析-术语和概念

积分时间步长积分时间步长（亦称为ITS或

Dt）是时间积分法中的一个重要概念ITS=从一个时间点到另一个时间点的时间增量Dt；积分时间步长决定求解的精确度，因而其数值应仔细选取。ITS应足够小以获取下列数据：响应频率载荷突变接触频率（如果存在的话）波传播效应（若存在）10瞬态分析-术语和概念

积分时间步长（接上页）响应频率不同类型载荷会在结构中激发不同的频率（响应频率）；ITS应足够小以获取所关心的最高响应频率（最低响应周期）；每个循环中有20个时间点应是足够的，即：

Dt=1/20f

式中，f是所关心的最高响应频率。响应周期11瞬态分析-术语和概念

积分时间步长（接上页）载荷突变ITS应足够小以获取载荷突变LoadtLoadt12瞬态分析-术语和概念

积分时间步长（接上页）接触频率当两个物体发生接触，间隙或接触表面通常用刚度（间隙刚度）来描述；ITS应足够小以获取间隙“弹簧”频率；建议每个循环三十个点，这才足以获取在两物体间的动量传递，比此更小的ITS会造成能量损失，并且冲击可能不是完全弹性的。13瞬态分析-术语和概念

积分时间步长（接上页）波传播由冲击引起。在细长结构中更为显著（如下落时以一端着地的细棒）需要很小的ITS，并且在沿波传播的方向需要精细的网格划分显式积分法（在ANSYS-LS/DYNA采用）可能对此更为适用14瞬态分析

第三节：步骤在此节中只讨论完整矩阵五个主要步骤：建模选择分析类型和选项规定边界条件和初始条件施加时间历程载荷并求解查看结果15瞬态监分析外步骤建躲模模型允许赛所有饮各种缺非线葵性记住踩要输沙入密赚度！其余饭参见熔第一六章建秘模所秘要考孤虑的备问题16瞬态溪分析棋步骤建模州命令翅(接哑上页肌)/P胳RE恶P7ET椅,.级..MP摸,E成X,浊..览.MP稿,D学EN纪S,贴…!建立维几何要模型…!划分惑网格..田.17瞬态前分析怀步骤选择周分析弱类型贝和选必项建模选择以分析以类型崭和选萍项：进入垮求解斥器并剖选择饺瞬态惯分析求解蔽方法堪和其葱它选挺项-将在嘴下面鸡讨论阻尼–将在明下面菜讨论典型露命令取:/S世OL卧UAN炊TY猾PE么，T旱RA驼NS载，N怀EW18瞬态矮分析舞步骤选择鲜分析准类型率和选筒项（唐接上声页）求解嗓方法完整励矩阵堤方法煌为缺刮省方辅法。悬允许启下列海非线巷性选辈项：大变降形应力从硬化Ne框wt华on描-Ra奴ph扎so辞n解法集中蜓质量被矩阵主要桂用于惭细长竞梁和专薄壁母壳或树波的灿传播公式两求解绕器由程败序自今行选荒择19瞬态慰分析脆步骤选择刑分析湿类型垃和选殿项命国令（壳接上界页）TR基NO教PT吐，F弦UL畜LNL喷GE痒OM拔，…SS浆TI壳F，扰…NR穷OP插T，致…LU俗MP络M，贤…EQ捡SL漫V，帜..卫.20瞬态念分析拴步骤选择祝分析嚷类型板和选局项（叔接上斥页）阻尼α和b阻尼压均可泥用；在大哲多数牺情况泉下，长忽略α阻尼因（粘狸性阻捡尼）顿，仅取规定b阻尼赚（由轨滞后紫造成万的阻菠尼）挥：b=电2/w式中x为阻点尼比贱，w为主其要响状应频咏率（ra腾d/s象ec凤）。典型撑命令渔:AL观PH西AD羊，…BE磁TA遍D，愤…21瞬态春分析卸步骤规定森边界灯条件坐和初充始条缴件建模选择金分析吧类型田和选炕项规定舟边界由条件干和初皇始条择件在这津种情认况下布边界缓条件舌为载帝荷或就在整志个瞬桥态过厉程中墙一直轰为常迁数的验条件懒，例恼如：固定年点（吉约束射）对称转条件重力初始体条件叹将在管下面桥讨论22瞬态敌分析伴步骤规定枕边界像条件气和初据始条障件命颤令(馅接上内页)DK尚，…脚!或D或DS腰YMDL含，…DA忆，…AC杂EL碗，…OM罩EG椅A，洲..足.23瞬态宫分析劈燕步骤规定斤边界净条件掠和初般始条蛋件（团接上纲页）初始蚂条件时间t捡=润0时的宣条件锁：u0，桌v0，攻a0它们端的缺赵省值究为，苦u0=克v0=登a0=跑0可能惩要求雹非零含初始鲜条件希的实蚕例：飞机纪着陆(v00)高尔汽夫球剥棒击殿球(v00)物体阿跌落奋试验(a00)24瞬态址分析父步骤规定逐边界微条件及和初贩始条拍件（啦接上家页）施加兵初始乐条件卧的两沙种方甩法：以静滋载荷妄步开急始当只宿需在肝模型辩的一录部分素上施浓加初晕始条闻件时蛮，例惠如，蔽用强艘加的固位移穴将悬珠臂梁浑的自省由端哄从平胡衡位害置“芦拨”淋开时疗，这本种方素法是厕有用衣的；用于汇需要或施加毙非零垒初始槽加速记度时济。使用IC命令So捷lu蕉ti剪on孙>爪A卵pp袋ly掘>堤I找ni拒ti含alCo俱nd繁it’n唐>谜D导ef蹈in签e季+当需参在整斑个物贸体上荐施加刚非零声初始灯位移惭或速脆度时IC命令奴法是疯有用找的。25瞬态溪分析秘步骤规定挑边界狗条件块和初究始条箭件（棒接上衔页）实例讲-劲物体利从静劳止状遵态下分落这种汗情况a0=g密（重力秧加速帮度）v0=0采用视静载饼荷步摩法载荷异步1：关闭写瞬态嫁效应饱。用TI冒MI痰NT搏，O刮FF命令剪或So科lu敌ti来on注>中T塑im水e/Fr叠eq显ue矮nc>痒Ti鸡me喷I毒nt暖eg农ra监ti站on差..拥.采用县小的立时间剖间隔共，例，哨0.扫00铸1；采用钻2适个子役步，分步惕加载（如果殃采用虹线性亮载荷看或一售个子纱步，v0就将状是非恨零的戏）；保持乐物体梢静止长，例毙如，尤固定避物体肚的全羊部自还由度营；施加杯等于g的加明速度篇；求解妥。26瞬态肚分析牺步骤规定甚边界韵条件严和初混始条盆件命让令（支接上骗页）!载荷定步仆1TI哭MI外NT董，O会FF柳!关闭灿瞬态岔效应TI略ME坝，0睬.0爪01坟!小的晶时间误间隔NS归EL肯，…据!选择拾所有州小物著体的哨所有阶节点D，让AL构L，构AL爪L，竞0直!并在腹所有夜方向扫上定况义固坊定约沙束NS乏EL龟，A筑LLAC博EL志，…筹!加速积度值NS仅UB焰ST厅，2站!两个烦子步KB驱C，桂1时!阶梯方载荷SO主LV群E27瞬态览分析里步骤规定析边界趁条件棒和初辩始条班件（受接上冒页）载荷置步2：打开绒瞬态识效应唇；释放旬物体煤，例材如，删除巾物体劈燕上的DO栽F自由吼度约植束；规定意终止混时间并，连兴续进背行瞬点态分疫析。Ac划elt0.00050.001Lo哑ad由s卧te粥p给128瞬态疾分析免步骤规定般边界爪条件零和初佳始条玻件命漏令（就接上斩页）!载荷疫步2TI熟MI封NT昏，O闷N企!打开奶瞬态呼效应北开关TI默ME搜，…旷!指定家载荷叙步实战际的叠终点植时刻NS茶EL茫，…减!选择浴所有沸小物唐体的渔所有续节点DD豆EL汽E，谜AL纪L，井AL贷L管!并删碰除所荒有约名束NS润EL促，A煤LLSO绳LV叶E..短.29瞬态徒分析蛙步骤规定占边界舒条件蹄和初影始条吧件（趴接上方页）实例典–妄将管悬臂品梁的阿自由畏端从匙平衡秆位置贪“拨税”开胡“这种傍情况赛时，等在梁借的自斯由端u00岸，额v0=0歪；用静粉载荷炉步法惕；载荷则步1：关闭渐瞬态敞效应禁。用TI估MI纵NT缩慧，O蒙FF命令收或So汤lu悲ti叹on竖>袋T椅im川e/Fr裕eq勿ue虑nc>棋Ti仇me恶I色nt陪eg姑ra融ti昏on劝..路.采用玻小的真时间键间隔鞠，例框如，0.歪00竖1；2个子变步，分步柳加载舌（如千果采模用线承性载帐荷或目用一砍个子勉步，v0就将修是非卵零的羽）；在梁藏的自敏由端售施加扰所要灾求的购非零追位移砖；求解多。30瞬态础分析厘步骤规定而边界动条件戚和初性始条盏件命鹊令（永接上未页）!载荷候步脏1TI核MI王NT华，O抱FF盈!关闭冰瞬态速效应TI宵ME软，0贝.0饿01统!小的哄时间莫间隔D，匪…裳!在指连定节刑点定蹈义强弃制位顿移NS菜UB装ST俗，2猫!两个桶子步KB插C，冒1垒!阶梯社载荷率步SO胶LV押E31瞬态晕分析贸步骤规定熊边界耽条件盖和初左始条师件（插接上朴页）载荷纳步2鄙：打开扬瞬态填效应愈；删除伪强加验位移么；指定科终止帽时间奶，连骡续进择行瞬影态分盲析。32瞬态似分析贿步骤规定廊边界箭条件柱和初夫始条躲件命巡寿令（败接上闪页）!载荷环步2TI最MI扒NT你，O奔N晃!打开抱瞬态炊效应瓣开关TI般ME估，…坛!指定赛载荷躁步实假际的胸终点慌时刻DD趴EL眼E，醋…熄!删除安所有造强制件位移..它.SO棕LV职E..只.33瞬态壮分析卸步骤规定设边界枕条件成和初鼓始条嫌件（逼接上污页）实例单-趣高尔吼夫球绑棒端笼头的热初速泥度假定端只对锁高尔屿夫球灶棒端骄头建为模，盖并且拒整个邻端头比运动添，这廊时有嫁初始涨条件v00。同时疯又假伴定u0=眼a0=扩0；在这点种情波况下林使用IC命令梯法是锦方便垂的选择袄球棒具上的贵全部猫节点修；用IC命令戒施加敲初始起速度宿或；选择So怜lu咏ti挤on房诚>双A刚pp签ly胜>闭I伪ni雹ti宇alCo吩nd束it’n最>劝D吐ef槽in晶e鸟+选用鼓全部党节点选择婶方向敌并输蔬入速应度值激活道全部钻节点际；规定涂终止耗时间采，施姿加其峡它载权荷条慎件（瓣如果妻存在歼的话话），构然后腹求解垫。34瞬态距分析显步骤规定而边界塔条件怖和初洞始条阿件命志令（漂接上酱页）NS跨EL百，…IC浩，…NS鸦EL镜，A窑LLTI迟ME料，……SO木LV锡E35瞬态险分析架步骤规定外边界抓条件无和初烦始条永件（浑接上他页）实例–承受腰冲击西载荷激的固泛定平血板此种勉情况鲁下u0=字v0=羊a0=丝式0；这些漂初始谷条件回都是AN泡SY讲S中的仿缺省痛初始畅条件垒值，延所以乐这里首不必飘再规载定它垃们！只施景加边妙界条习件和苹冲击碧载荷赞，然尼后求墙解。36瞬态喜分析马步骤施加墨时间干-历投程载危荷并海求解建模选择鹅分析典类型捏和选驾项规定验边界要条件仔和初历始条辟件施加击时间廊-历鬼程载桐荷和历求解时间滩-沫历程徐载荷评是随搭时间洁变化急的载锈荷这类称载荷锡有两桃种施抚加方乎法：列表虑输入浩法多载尊荷步菜施加朱法LoadtLoadtLoadt370.柿5Forcet瞬态渗分析桂步骤施加荡时间罗-历户程载汪荷并动求解绘（接治上页准）列表呆输入盲法允许阔定义押载荷鱼随时薪间变小化的础表（抄用数毙组参钟数）添并采朽用此浸表作叉为载眯荷；尤其尿是在且同时邻有几纪种不贩同的敢载荷浮，而啊每种筑载荷肌又都缓有它郊自己跑的时叹间历瞧程时墓很方加便；例如乳，要校施加红下图档所示物的力汪随时存间变麦化曲苦线：1.选择So在lu傅ti疮on高>作A赵pp读ly老>寒F短or店ce拉/M铃om盟en呼t委>竞On面N抓od栗es，然后趋拾取全所需荐节点22枪.5101.国01.稳538瞬态近分析杨步骤施加席时间旧-历胜程载卸荷并馆求解杏命令辞（接泼上页沈）!首先非定义兽载荷炎-时怕间数怖组*D休IM遥，F叛OR湖CE雕，T贪AB莲LE旗，5昆，1行，，杀TI先ME婆!类型牛表数沃组FO递RC征E(芦1，摧0)雀=0梳，0邪.5笑，1缺，1班.0陡1，超1.炸5浴!时间慎值FO勺RC股E(谋0，爷1)璃=0朽，2颗2.灾5，吗10饮，0厦，0姿!载荷短值!然后聋将力撒数组泽定义跑到指浑定的疾节点斗上NS楚EL啊，…浙!选择痕指定轿的节绍点F，考AL漫L，寻FZ肠，%肢FO纠RC错E%恶!在所嫂有选励择节详点上合定义峰表载万荷NS矮EL液，A植LL..裁.39瞬态怎分析座步骤施加链时间淋-历筐程载猫荷并弃求解撤（接舍上页丽）2.螺选昌择力史方向描和“新表Ne浩w屿ta剥bl本e”脆，然后稠确定亮（OK坟）；3.输入亩表名待和行回数（晋时间揪点的涂数量贼），叫然后色确定偿（OK疾）；4.填入猜时间单和载舅荷值括，然轰后Fi奖le捐>与A而pp娇ly厕/Q折ui丢t；40瞬态泪分析衬步骤施加斗时间饲-历技程载机荷并智求解疮（接昏上页概）5.饭规归定终布止时谜间和迫积分晚时间幅步长So呜lu坝ti傍on简>秆T牲im洒e/Fr游eq杯ue匙nc>晌Ti夹me讲-省T番im宪e怠St街ep春…不必乏指定之载荷海的分罪步或荷线性叙条件休，这登已包架含在欧载荷慰曲线秋中6.激活邀自动宇时间矛步，铃规定锦输出惠控制馒，然成后求金解（尝稍后直讨论涛）。典型奇命令忌:TI猛ME蹄，…班!终点谢时间DE袖LT齐IM蛛，0帜.0位02抽，0稿.0心01题，0拘.1做!起始停,最嗽小和畅最大IT济SAU赖TO闭TS择，O涂NOU赌TR刃ES吉，…SO秧LV喜E41瞬态协分析杂步骤施加临时间占-历孤程载漫荷并做求解弓（接衫上页挽）多载质荷步退法允许女在单堵个的玩载荷佣步中箭施加剑载荷室—时猴间曲炕线中至的一拜段载检荷；不必体用数唇组参凡数，蛇只需哀施加验每段命载荷碗并且狡或者餐求解泻该载创荷步举或者商将其宵写入晨一个期载荷额步文赴件中(L乖SW尺RI速TE蛛)。42瞬态龄分析拢步骤施加榴时间士-历炒程载足荷并榨求解鹿（接偶上页晌）实例，施加某前面采所述鼠的力羊随时闷间变现化曲柄线：1.对施岔加方醉法作旗出计超划，相这种欲情况吹需用蝇三个垄载荷搁步：汽一个茶为递盯增线印性载质荷，荡一个校为递惭减线秋性载膝荷，址另一洒个为型阶梯确式的耳除去砍载荷屠；Forcet22励.5100.排51.奶01.偷52.绢定帮义载抵荷步1：在要宰求的训节点哲上施尽加22创.5单位茶的力穗；规定专施加应此力起的终蓬止时机间(0奴.5拣)，指出论时间品步长善和线早性载暂荷；激活课自动踢时间虾步功屠能*，规定乡丰输出势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