ANSYS结构教程篇清楚明了

ANSYS结构分析基础篇一、总体介绍进行有限元分析的基本流程：1.分析前的思考采用哪种分析(静态，模态，动态...）模型是零件还是装配件(零件可以formapart形成装配件，有时为了划分六面体网格采用零件，但零件间需定义bond接触)单元类型选择(线单元，面单元还是实体单元)是否可以简化模型(如镜像对称，轴对称)2.预处理建立模型定义材料划分网格施加载荷及边界条件3.求解4.后处理查看结果(位移，应力，应变，支反力)根据标准规范评估结构的可靠性优化结构设计高阶篇：踏一、结构的离械散化芬将结构或弹性煌体人为地划分睁成由有限个单芬元，并通过有肾限个节点相互坊连接的离散系千统。速这一步要解决检以下几个方面具的问题督:报1狡、选择一个适芳当的参考系，搭既要考虑到工通程设计习惯，盖又要照顾到建睬立模型的方便昼。趋2邀、根据结构的剩特点，选择不育同类型的单元带。对复合结构市可能同时用到胸多种类型的单础元，此时还需遗要考虑不同类农型单元的连接澡处理等问题。骆3吸、根据计算分嚷析的精度、周勺期及费用等方颜面的要求，合糖理确定单元的简尺寸和阶次。规4脚、根据工程需国要，确定分析仅类型和计算工级况。要考虑参楚数区间及确定登最危险工况等鹅问题。泼5积、根据结构的翅实际支撑情况叙及受载状态，蛋确定各工况的卸边界约束和有五效计算载荷。丢二、选择位移威插值函数依治1铅、位移插值函死数的要求轿在有限元法中领通常选择多项库式函数作为单乓元位移插值函鬼数，并利用节设点处的位移连付续性条件，将福位移插值函数脊整理成以下形巩函数矩阵与单傍元节点位移向肠量的乘积形式织。耻位移插值函数搬需要满足相容锄（协调）条件言，采用多项式芳形式的位移插勾值函数，这一某条件始终可以固满足。纵但近年来有人戴提出了一些新魔的位移插值函啄数，如：三角珠函数、样条函胞数及双曲函数面等，此时需要万检查是否满足砌相容条件。钓2挖、位移插值函脂数的收敛性（岗完备性）要求亩：霸赚1皮）诊苗位移插值函数盯必须包含常应甩变状态。俭2旋）位移插值函走数必须包含刚扶体位移。盛3吓、复杂单元形母函数的构造愧对于高阶复杂甘单元，利用节疗点处的位移连晴续性条件求解商形函数，实际模上是不可行的总。因此在实际克应用中更多的孔情况下是利用司形函数的性质杆来构造形函数油。语形函数的性质陈：乘1罗）相关节点处援的值为阶1鲁，不相关节点胳处的值为调0掠。数2烟）形函数之和拐恒等于方1搂。茂这里我们称开谊为蓬当的相关节点，震菜为碗唯的相关节点，怪其它点均为不币相关节点。任三、钞旺单元分析峡目的：计算单陡元弹性应变能嫂和外力虚功。就使用最小势能季原理，需要计前算结构势能，抹由弹性应变能鹊和外力虚功两颠部分构成。结胆构已经被离散迁，弹性应变能包可以由单元弹轰性应变能叠加按得到，外力虚低功中的体力、餐面力都是分布倒在单元上的，萌也可以采用叠绢加计算。涂2明、计算单元外乔力功扫秩从前面推导可渐以看出：帖单元弹性应变输能可计算的部葵分只有单元刚多度矩阵，单元谣外力虚功可计缸算的部分只有倾单元等效体力准载荷向量和等渴效面力载荷向煎量。在实际分观析时并不需要何进行上述推导凳，只需要将假贤定的位移插值戚函数代入本节塘推导得出的单碍元刚度矩阵、茧等效体力载荷辱向量和等效面台力载荷向量的挽计算公式即可驾。各所以我们说有滔限元分析的第午三步是计算单挠元刚度矩阵、使等效体力载荷伴向量和等效面套力载荷向量。至几点说明：间1征）单元刚度矩饺阵具有正定性污、奇异性和对叙称性三各重要壶特性。所谓正娃定性指所有对喊角线元素都是捎正数，其物理正意义是位移方妙向与载荷方向刑一致；奇异性榆是说单元刚度监矩阵不满秩是辞奇异矩阵，其料物理意义是单踪元含有刚体位朝移；对称性是缎说单元刚度矩草阵是对称矩阵外，程序设计时批可以充分利用援。厦2梅）按照本节公避式计算的单元货等效体力载荷棒向量和等效面沸力载荷向量称兽为一致载荷向驾量。实际分析践时有时也采用铃静力学原理计丝算单元等效体宽力载荷向量和镜等效面力载荷并向量，实际应剥用表明在大多呼数情况下，这暗样做可以简化见计算，同时又拐基本上不影响与分析结果。处二、预处理总较述护1少、实体分析可恳是过3D多或项2D劝，侨3D惧分析采用的高蒜阶单元蝴(SOLID裹186变或角SOLID1脉87)虹划分的四面体遗(TET)苍或六面体秘(HEX)伞单元，帖2D香分析采用的高卸阶单元的三角利形双(TRI)仔或四边形恢(QUA)犁单元，晋2D支分析时需要在样创建项目时在护GEOMET敞RY础的分析类型项田选择叫2D,农实体分析得每皆个节点结构上累只有弄3粮个自由度，浅如下图所示钱2它、面体分析几毁何上是坑2D汽但离散元是邀3D眨，通常面体厚舞度给予赋值。陡面体网格划分遵采用壳单元，逝具有落6趴个自由度。猎3近、线体几何上楚是收1D,稍离散元是壶3D,笼截面形状可通谈过骂lineb殊ody悉进行设置币，遭线体网格划分冬采用梁单元，消具有驰6冻个自由度。娃4困、同个伶part长下的所有狗body催共享相交边界肚，网格划分时药共用交界上的核节点，不需要遮设置接触。治5相、踢NameSe威lectio梢n隔的使用技巧，构在直model光模块下，可点惨击右键左insert唯NameS礼electi诉on水，肃一般投Namese姥lectio直n乔的选择方法可析用几何选取，酒直接在模型上尿鼠标点选。另沉一种实用的选秆取方法为蛾Worksh艇eet偷，可以添加多岛种条件进行筛励选，模型划分纲网格后，可以酷精确到对每个床单元的选取。三、网格划分着1诞、攻releva滑nce器选项控制网格无的精度，值在猛-100映到铅100蓝间，越小越粗籍糙，越大越精胶密。是releva志ncece帐nter武控制盟releva有nce辨中间点的精度讽，肉elemen代tsize蚀控制整个模型宣的最大单元尺华寸。短2务、搁网格的高级尺肃寸控制与接近度和曲度冰结合控制曲度邻近度固定尺寸榨曲度对于一些掌含曲线特征的仁几何体，可以映控制其划分网灾格的精密度但邻近度可以控矛制某个区域两塔个邻近的几何兴特征间的网格滤划分密度逃2疏、网格的高级此选项涂形状检测：标剥准力学焦-曲线性分析、模舱态和热分析阳进阶力学腔-幕大变形分析、说材料的非线性虾分析垃3择、局部网格划按分控制状Method览同选择胳Automa苦tic拼首先若能兰SWEEP唉则选用逐sweep喷划分崭HEX糟网格，否则选温用替patchc秩onform唱ing详划分稻TET叮网格惰。四面体细TET悼网格划分有两稿种方法：纲patchc救onform拦ing罩和建patch馆indepe虎ndent令。孙对于不能通过屿sweep傅得到六面体的所几何体可以选桶用中Hexdo愤minant链或者套Multiz耍one殊划分方法肿4剂、尺寸控制扇Sizing富可以通过女elemen念tsize遭(娱单元最大尺寸桥)竹、看Number例ofdi慨vision眨s(怎每个边的单元仿数量扒)壤、驻Sphere拣ofin亚fluenc绩e(尿控制影响区，秘可设置影响半画径秘)驼来调节网格划扶分尺寸。帆Contac亚tsizi疯ng埋可设置接触面湿的尺寸。5、其他设置跨elemen肝trefi抓nement异可设置选择几再何体的网格密饺度加密倍数；止mapped电face御meshin撤g征可设置映射面缝生占成叙结构化网格；凝可通过地side辩、属corner伸、嚼end侵点的定义来设稀置映射策略。畏inflat冠ionco败ntrol号设置膨胀层，要主要用于流体垦分析稳的各边界层划分。艳pinch企可以移出一些务不必要的小的皇几何特征，划桌分网格时可以勿去掉一些小的良凸起部分。仓划分网格前有撇个小圆台后采用班pinch州划分网格后没绑有凸台趋Master盆选择蓝色线，递Slave狱选择红色线，困tolera蓬nce脆的值要比凸台杠的高度大。阶6毒、虚拟拓扑的恼应用稍虚拟拓扑有助谊于优化几何模龟型，可以合并蝶面，分割面或咽边来提高网格隆划分质量。挖虚拟拓扑可以赏自动控制帝虚拟拓扑合并镇面喷虚拟拓扑分割毅边舱虚拟拓扑设置采：嚷behavi饶or析可以设置拓扑置搜寻深度。衰7胁、子模型的应苦用捎当原几何模型拒较大，网格数勒量有限，为了诉对模型局部进凳行更精确的计零算分析，可以亭采用子模型。午子模型的一般笨创建方法：坊先对整体模型紧(澡项目赠A)义进行分析计算秧，然后旱copy耗原项目得到项仓目远B,喜对项目警B环中几何进行切饿割细化网格，徒将项目贵A渴的彻soluti瓶on钻栏拖到盖Setup越栏，最好在还B坚项目求解设置灾下的拒submod倡eling渠插入边界条件放，子模型的切积割边界应远离谜高应力区唱。嗽四、静力学分毫析技线弹性静力分筑析假设：鞠各向同性线弹问性材料小变形理论但无时间、无阻锦尼效应担1防、小point追mass滋，质量点可以艳通过坐标或选祝择几何面、线赛、点加载在几斤何体上，质量闹点只受演Accele翅ration扰，砌Standa绣rdear志thgra墙vity塑，息Rotati白onalv蛋elocit抗y巩影响。2、求解设置火可设置求解步渣数，定义每步控的终止时间，口静力分析中的扁time站只是一个跟踪伸量纠求解器选择：丸自动，直接求搅解军(Direc侦t)添，迭代求解种(Itera涝tive)蜂弱弹簧的使用苗：为了满足静闷止约束，程序乞可自动添加弱博弹簧，可以在狱结果中查看弱松弹簧的反力，鱼应该是一个很苗小的值，并不谁影响结构的应陕力分析。草惯性释放：保当物体受力不滩平衡产生加速稳度时，利用惯帐性释放可以产爬生一个惯性力吸进行静力分析倘，惯性释放只袖能用于线性结暖构分析。遥惯性释放下的归应力：忽静力平衡下的扭应力3、施加载荷运加速度、角速泰度、压力、力嫂，静水压力您(筑模拟水压徐)创轴承力杀(Beari轨ngLoa驾d)貌，施加在整个肠圆柱面上。伶remote饿force选(锐定义力的作用想点值)扣螺栓预紧力帜(Bolt奇Preten互sion)服施加在圆柱面稻上，可以定义智预紧力或伸长能量。梨Therma灌lcond必ition敬，计算热应力轰，需要设置祥refere饼ncete睡mperat返ure4、施加约束考Fixsu偷pport价约束点、线、勿面的所有自由聋度。品Displa医cement趣铁位移约束令Elasti玉cSupp准ort进无摩擦的弹性澡支持面侨Fricti葵onless束Suppo驶rt宗，约束面的法扯向运动，作用傍在平面上等同傍于对称边界条小件慧作用在圆柱面拴上约束径向运炭动讯cylind吸rical倘suppor幻t昏只作用在圆柱辉面上，可以设绵轴向，径向，怕切向三个自由刻度凯compre院ssion则onlys之upport妈姨基于罚函数方突法对目标面建是立一个刚性接挡触面泰simply烂suppo编rted胞作用于点或边葛，面体或线体买，约束所有平贱动除了转动自竹由度娘Fixed磁rotati蚁on盏约束转动，放营开平动女nodal虫loada破ndsup基port星必须通过浇names进electi亦on系来选取绣node史tools-衬Solve址proces宵ssett系ings妻可以设置求解泰用的计算机霞CPU蔑数及五、接触基本芬设置返接触是一种高量度非线性特征提，接触一般通讲过接触对描述恳，包括接触面乌(conta季ct)然和目标面住(targe聚t),障程序一共有躬5剪种接触方式，墨其主要特征如其下：斩Bonded请菜和店nose帆parati思on群都是线性接触针，俊bonded缩使两个接触面辉固定在一起，沈无间隙不能相背对滑动而个nosep搅aratio酬n绢允许有较小的咬滑动，其他接警触都是非线性货。联contac越t陕接触行为骆behavi拿or样分为对称和非型对称两种行为拔。还接触面的处理岭interf泪acetr精eatmen坑t灿：个adjust除toto喊uch喷程序自动取消园两个接触面的糊间隙。饮addof滩fset触可以设置偏移颗量，正值使两川个接触面靠近沸(僵可以模拟过盈曾配合茫)怎，负值使两个抽接触面远离。泉Pinbal求lregi口on持可以设置判断圣接触区域的大蒜小，当两个面油都进入演pinbal蕉lregi拼on汉时程序则判定俗为发生接触。飘meshc同onnect躁ions斤建立网格连接拨connec赢tionw走orkshe兵et候表格查看连接呆信息筹joint粥定义约束副，房共有九种约束刚形式来约束诸body-b逮ody霜或者痛body-g历round孟。注定义燥joint叼时需要定义杜refere稳nce宏和帅mobile筒regio妻ns允，几何窗口左穴边显示的自由菊度，其中灰色社的是被约束的慰，彩色的是自末由的改joint堪config树ure傅可以定义约束湾的初始状态衫Set描定义初设状态朵，沟revert掘恢复原始状态桨。膝对于旋转面或讽圆柱面的约束浩类型，可以定题义扭转刚度和考扭转阻尼。辆大多数平joints毒都可以通过肯stops份来定义他的运开动区域愉spring缩andb访eam炕：救spring灰可以通过弹簧挑来连接删body羊，可以定义初疏始值和弹簧刚药度，菊beam缓可以定义材料颗和圆形截面半热径。吹六、语remote消边界条件判1映、钞Remote博bound破aryco眉nditio字nspro区videa真means透toap咏plya百condit林ionwh院osece鹿ntero节facti誉onis坡notlo毁cated伤where饲theco寨nditio职niss丸coped扩(i.e,捷“remot质ely”).硬Remote呈弟边界条件戒包括圾point信mass和，呜spring间s锡，呆joints休，挺remote壶displ饲acemen队t包，倾remote季force角andm奇oment毫loads欣。茫所有的洗remote斗边界条件都是宫采用参MPC己约束方程进行浪计算，几何行扯为可以设置为类rigid国，仙deform蛮ablea允ndcou哀pled本，旧remote钩计算更耗时。尽设置蒜remote撒边界一般先定夺义灌remote役point帜，可以直接选妥择几何特征或抖给定坐标定义尾，也可以在定嫁义因remote构边界条件时通栋过右键“酿promot勇eremo嫩tepoi种nt高”定义。陆2李、升behavi立orcon层trol携rigid感，配deform撕ablea遭ndcou坊pled健3起、杆pinbal迟lcont敞rol都可以通过剧pinbal潜l责大小来定义约唯束方程的数量峡4错、烫constr聪ainte仰quatio生ns雹可以多个类remote舌point物间的相互约束痕关系。致七肯、李MultiS蓄tep掠的设置应用础1文、闷对于多步分析惭中的每一步，怨软件都作为一于个独立的分析柜过程，载荷约疼束都可以单独伸设置。萍对于某些载荷菊或约束可以通迟过右键激活或嫁抑制该步遮当查看计算结躁果选择两个载祸荷步之间的时存间节点时，如经0略与简1康步的蚕0.5s哲，则程序通过汽线性插值的方移式得到滋0.5弄的计算结果。测2凝、拍Soluti康onCom枯binati扎on(和结果组合霜)厦Soluti僵onCom歉binati立on央可以通过不同藏的计算环境议(赶共享几何网格煎)宰进行组合谁Soluti弟onCom放binati搜on爪也可以通过同巷一计算环境的利不同载荷步进尝行组合纤八、模态分析除(崭自由振动借)框其中牵K-做刚度矩阵和奥M-负质量矩阵是常娱量，忽略阻尼移C侍和外力盏F茧，应用线弹性蚕材料和小变形掀理论，结构可灵以是约束的或堡非约束的，哀φ足为模态坐标是戏个相对量。剪1.闷结构载荷和热轰载荷步，非线眨性接触不适用搂于模态分析，棍但可以施加约递束或预应力。拿2.眠可以定义求解蜜阶数和频率范哈围。梦3.柳由于并没有外澡部激励，模态谷变形只是一个眼相对量，并且正是一个质量归伞一化的量。秆4.话拉伸预应力将惑会增大自然频合率，而压缩预烈应力将会降低抵自然频率。坟九、稳态热分狱析林1.联不考虑瞬态影僻响，摇K毫和朝Q魄可以是常量也遵可以是温度的另函数，可以施循加固定温度的排边界条件。壳震单元不考虑厚睛度方向的温度散变化，线单元宪不考虑截面上包的温度变化。兄接触中热传递昂：怕如果接触是暖bonded京或地nosep笛aratio械n拼，热传递将会祥发生在皇pinbal序l察区域内的表面炎热接触通过以贩下公式进行传赖热：撕TCC兼默认被设为一古个较大的数值啄用来模拟完美奸传热，同样可并以人为设置较芒低的数值来模箭拟热阻。2.边界条件寒heatf脖low妈热卧流量望(j/s)燃，可应用于点肯、线、面甩heatf驼lux您热通量杆(j/m2/驾s)林，只能应用于姓面滑(2D焦时可用于线鸣)依intern统alhea半tgene陵ration撤没热源童(j/m3/乔s)田只能用于实体壤perfec挂tlyin没sulate脆d热绝热，默认应朝用于所有未设够置边界条件的煮地方秒temper它ature鲜恒定温度，应亲用于点、线、馒面、实体订convec少tion沙对流糠徐只能应用于面汇，其中惊h-泊对流传热系数馆，默Tam-车环境温度，用珍户可以自己设荷置。烫radiat惩ion暮热辐射踏其中馋σ葡-衰玻尔兹曼常数驱，程序自动给炕定；巡ε盯-晋发射率，用户民输入。祥F-form斥facto解r告角系数宫，当舟correl夏ation臂设为律Toamb奸ient-F迟=1驻，即所有的辐慈射能都与周围迈环境进行交换坝当狱correl炒ation况设为渗surfa瓦ceto边surfac足e戒，辐射能只参线与面面之间的宪交换，这时你而可以设置诉Enclos侧ure筋（每个辐射面荣应该设置相同多的止enclos祥urenu择mber)评和拒Enclos首urety或pe(俱可设为侧open大或哄perfec友t,拖如果计算报错什可将其设为券open)洞。十、结果处理承1.呀编辑懂legend违2.Sect螺ionPl握ane乎可以通过鼠标况左键拖曳生产塔剖切面，也可戏以通过局部坐博标系的孩XY悲平面生产剖切模面号3.Prob招eTool嚷己可以通过漫Geomet事rysel爹ection薄查看选择几何典特征的计算结椒果，也可以先辽定义一个局部造坐标系，再通蓄过盲coordi季nates偶ystem旧查看具体某点喘(知局部坐标系的有原点锻)窄的计算结果。洒4.New危chart从andTa滩ble贪可以对多个计式算结果进行图吴表分析，午Alert抖可以设置报警涌值，如强度极某限摊。传5.Cons漫tructi划onGeo苏metry泥可以添加博path捧和妙surfac珠e登，党path贷可以通过局部绍坐标系，边，哨点来定义，誓surfac笔e记可以通过局部荡坐标系定义。障查看液edge腥的结果可以通题过鼠标右键泼Conver突ttop寒athre祝sult比转换成基于滤path缴的计算结果，之把排X莫轴设为矮S燥即可绘制关于隐位置的图表。桂另外利用析path参结果可以得到丸应力线性化用想于应力评判。存6.Stru悬ctural筒error验可以通过高的更能量差异区来猜鉴别几何网格皇的合理性。竹7.Conv杏ergenc滥e牢可以通过磁Conver备gence熊来判断网格是席否足够雄8.虎应力奇点，结先构分析时由于妖几何模型、载颈荷施加等因素樱常常会导致应卷力奇点，影响匙计算结果的准膀确性，我们通晌过审查收敛结姓果来避免应力歇奇点。卸如果应力奇异色区并不是我们舒感兴趣的区域胖，我们可以只亚对感兴趣区域刮的计算结果定须义收敛控制，无如下图所示。大ANSYS奇结构动态分析舌篇一、简介础动态分析包括悟以下模块：模为态分析，谐响动应分析，随机徒振动分析，响挥应谱分析及瞬罢态分析。动态剂分析中结构的搭惯性、阻尼都况扮演着重要角她色。泽自由振动：结经构的自然频率比和振型产激励振动：曲饿柄轴和其他的皇旋转机械鲜地震冲击载荷劈：地震工况，陡爆炸榴随机振动：火砖箭发射，道路美交通损时间载荷：汽再车碰撞，汽锤尼、水锤等盒以上每种情况尝都可以选择相沸应的动态模块佛进行分析。1、模态分析词模态分析是用少来确定结构的掉振动特性，如纹自然频率和振垄型，通常也是与进行其他动态滴分析的先决条涝件。育如汽车的固有弦频率应发动机炮频率，叶片在于预应力下的振混动特性。织2厌、谐响应分析瓣谐响应分析常忙用来分析结构山在持续的简谐符载荷下的响应精，如转动机械显的响应。灯3演、响应谱分析流响应谱分析通罗常用来分析建着筑结构在地震品工况下的响应宝。羊4巨、随机振动分返析丸宇宙空间站、久航天飞机等一俊般都要进行随夏机振动分析，聚以便能承受一苹段时间内不同烛频率下的随机找载荷。5、瞬态分析色动态分析各模检块的特点如下瑞：悔基本方程如下级：悄其中只有瞬态球分析允许非线棵性，包括几何向非线性、接触矩非线性、材料邮非线性。二、阻尼概述猜阻尼定义：阻间尼是导致振动炕不断减弱甚至退停止的一种能疲量耗散机制。慧阻尼一般与材边料性质，运动傅速度，振动频锄率有关。没阻尼分为以下宾类型：朴粘性阻尼责-盖缓冲器、减震间器稳材料薯/裤固体抛/毅滞后阻尼肤-览内摩擦御库伦或干摩擦种阻尼休-睁滑动摩擦杀数值阻尼前-康人工阻尼稍1衰、饰瞬态分析和阻缺尼模态分析中篮结构阻尼矩阵莫[C]都的完整表达式翼如下：α让和β恩阻尼用来确定钓瑞利阻尼齿对于大多数结正构来说，α胁阻尼可以忽略期，这时剃因此对于给定遥的β毒，低频率阻尼泽小，高频率阻绝尼大。艳而对于给定的α防，低频率阻尼穴大，高频率阻葡尼小。α强和β移阻尼可以通过掘定义材料时输慌入：辈也可以通过全围局阻尼输入：唱2生、在谐响应分题析中的材料播/怀固体左/璃滞后阻尼奶全函数的谐响岭应分析和模态叉叠加法分析中家的科结构阻尼矩阵赚[C]再的完整表达式鸡为：申同样，α柴，β贤，墓g框可以通过定义扒材料输入强也可以通过求受解设置输入：简3兔、模态叠加法嚼分析挽模态叠加法中泰的阻尼控制在暂谐响应分析、球瞬态分析、响嗽应谱分析及随划机振动分析中弓都支持以下表佩达式：4、数值阻尼身数值阻尼并不奴是真实的阻尼挺，是人工抑制贴由高频结构产中生的数值噪声梦。内默认值为毅0.1努用来过滤掉虚汉假的高频模态塌。插使用较小的值荒来过滤掉对最游终结果影响较另小的非物理响幼应。秒注意：数值阻塘尼只适用于瞬穴态分析。唯三、模态分析递应用违模态分析用来杀分析结构的振梦动特性银(甘自然频率和振贺型究),芹是大多数动态类分析得基础。真假设和限制：业结构是线性的剥([M]拴和印[K]眯是常量园).付线性无阻尼的液自由振动方程划：罪假设北{u}邀为简谐运动，淹则有犹因此求解行列箭式觉的特征值和特蛙征向量。锐注意，杀{碰φ模}译为振型反应结腊构振幅的比例牌关系，可对质和量矩阵进行正耗则化爪2催、参与因子与寻有效质量天参与因子：英，其中得{D}册是笛卡尔坐标漂系中各个坐标伐轴单位位移响孩应。炊测量各个模态尼在各个方向运毅动的总质量，宇较大的值意味凭着该模态在该似方向容易被激旁励。有效质量：肚理论上，各个闷方向的有效质苹量的总和应该轮等于结构的总荐质量，但取决痕于模态展开嫁的数量。遗3臣、模态展开方危法恢接触：由于模雀态分析时线性财分析，只允许股Bonded肝和侵Nosep挨aratio产n沾，其他接触程居序视为无接触饲。辩4长、阻尼模态分桥析铲特征值是复杂瑞的，特征值的决虚数部分表示守自然频率，而侨实数部分伟衡量系统的稳吩定性，正值不胳稳定，负值稳休定。乞模态展开方法粮：偶四、谐响应分有析应用裤输入条件：简算谐变化的载荷层(眯力，压力和位夹移尤),爬多个载荷应具揉有同样得频率唤，力和位移可楼以是同相或异栏相。梦假设和限制：抵结构具有固定碍的或与频率相泻关的刚度，阻甜尼，质量，不喉允许非线性；宁所有的载荷位朗移按相同频率击做简谐变化。崖当施加的载荷客的频率接近结倾构的自然频率嫩时，发生共振践；增加阻尼降皮低响应的振幅少；阻尼较小的雀变化都会导致讲共振区响应的省大幅变化；危谐响应的运动贸方程如下：棵求解方法有两指种：貌1涛、全函数法，姜直接求解矩阵程方程。陆该方法求解准列确，但速度慢径于央MSUP圈且耗资源，支仪持几乎所有的泊载荷和边界条眼件，其中加速幕度、轴承载荷饮、力矩相角只滨能为娇0优。掌2博、模态叠加法晚MUSP咱，对方程进行玉坐标变换状{u}={评φ锣}{y}倦，将剥{M}怕和翅{K}任变换成对角矩音阵进行解耦，失再求解框n家个解耦的方程振{y}份，其中含{C}串必须是是对称项矩阵，此方法接需先进行模态匹分析。勤模态叠加法是叨一种近似求解无，准确度取决爹了模态的展开嚷阶数，一般比范FULL迅法快。基本设置：油cluste沾rresu励lts-龙includ半eresi雅dualv焰ector-省在模态叠加分望析中，当施加宋的载荷激励高肝阶模态时，动发态响应将会很舍粗糙。因此采轻用挨residu妥alvec叮tor罗方法，除了采宪用模态的特征染向量，还利用万附件的模态转钞换向量来计算响高阶频率。势五、响应谱分释析熊响应谱分析主自要用来替代时漆程分析来确定火结构对时间变益化载荷的响应酷：祸如地震载荷，间风载，海浪载杆荷，活塞载荷便，火箭发动机症振动等。窑对于多自由度欧长时程的分析笑往往通过响应羊谱分析来近似豪快速的求解最闭大响应。1、响应谱失响应谱一般是咏单自由度册系统两在给定时程内电的最大响应，狸该响应可以是邪位移，速度和防加速度。多个贼不同频率哗相同阻尼忠的单自由度振载荡器伏[K,样C直,M]页就可以绘制响扒应谱乱,院其中阻尼已经遥包含在响应谱啄中，也可以给幻定其他的阻尼叶绘制相应的响治应谱。张位移，速度，朴加速度响应谱扯之间是可以相懒互转换的，转暮换公式如下：2、分析类型他响应谱分析分守为单点响应谱牛(SPRS)贱分析和多点响摇应谱分析姻(MPRS)呼.方SPRS-柳已知激励方向暗和频率的响应器谱作用在所有杨的支撑点上，债通常用来分析尽建筑结构的地铅震载荷。透参与因子搅γ柴是对给定自然隶频率结构响应吗的量度，表征伪每个模态对特坚定方向的响应兄贡献多少。枝对于每个特征轰频率镜ω您，谱值责S巧都可以通过对分数插值从响应档谱中得到谢，但超过响应笛谱频率不会进吊行插值，而是感取最近点的谱秀值。扬模态系数题A德，定义为放大磨系数来乘以特步征向量趟来给出每个模匹态的实际位移插，计算公式如票下。叫响应断R凑，计算公式如胜下察如果索系统有多个模适态，那么应该慢对蕉各个模态下的左响应裕R误进行叠加组合偶响应谱分析计民算最大的位移滥和应力响应，告它不能准确计愿算实际响应，昼因此有以下吸3木种叠加方法吩SRSS,C哑QC腹和倦ROSE眠。SRSS:存以下情况，削SRSS朋法不再适用：妄考虑近间距自买然频率的模态协考虑宴部分稍或全刚度响应倘的模态宜包含未展开的明高阶频率棒4知、如果各阶模攀态频率有足够驰的间距，可以内使用蛋SRSS镜法叠加。迈评判各阶模态吗是否是近距频处率，对于不同店的阻尼比有不续同的评判准则咳。伐对于阻尼比知ζ≤脏2%渣，如果财fi<fj巡，且炎fj筝≤震1.1fi骤，则是近距频眨率；燥对于阻尼比香ζ＞侮2%映，如果身fi<fj背，且应fj葬≤盟(1+5蛋ζ淡)fi漏，则是近距频佳率。被对于近距频率军模态，可选用馆CQC蹲或顶ROSE沉进行叠加，其抱中纠正系数齿0定≤哑ε院≤盈1骡，忆ε渡=0遣，不纠正；兔ε态=1桥，全纠正；头0<稳ε私<1瓣，部分纠正。袍CQC毁和脑ROSE孕计算公式中擦ε造是基于模态的元频率和阻尼计倦算得到。促CQC蹄计算公式如下鄙ROSE僻计算公式如下蚕5尸、响应谱中有撕两个特征频率氏fsp(睛峰值频率仍)库和宜fzpa(0朝周期浴加速度区域嫂)泉低频区必<fsp奴，不考虑模态闪纠正除非有近先距频率腹，可用延SRSS,C窃QC天或森ROSE弄。免中频区在泻fsp巩和晨fzpa营之间，由周期隆区向刚性区转抬变玻，模态包含周悔期部分和刚性远部分牧，通常用系数锁α将响应分为带周期部分和刚膏性部分。羽α炕=0查，周期；钱α民=1逼，刚性；上0<转α正<1杀，部分周期部垃分刚性。循高频区联>fzpa领，刚性区，模生态需要完全纠斥正。誓计算乘α取有两种方法：盘Lindle妻y-Yow斑和魂Gupta府。后Lindle炒y-Yow鹰法拌：兔α拥=写α谜(Sa),四盘α滋=ZPA/S狂a秩，悦ZPA-0律周期的加速度盟，兵Sa笋第秧i拒阶频率的加速湾度。桃当轮Sa<ZPA段，负α暑=0蚀；迁Sa=ZPA怠,瓣既α玉=1呼；搏Sa>ZPA词,漫随着娃Sa圈的减小盐α台增大。痕Gupta方法：腥α傅=虽α客(f)滔，屿Lindle奉y-Yow盯法中刚性响应遮影响所有的模似态其对应的频窗率响应斜Sa>ZPA昼,灵但不应该用于酒其模态频率挽f<fsp拐；幻Gupta粱法中刚性响应竞影响所有的模悠态只有其频率淡f>f1=f戒sp板，因此剂Gupta踩法适用大部分赴情况混，应优先选用剖。注6膨、刚性响应计粮算闸首先如前面描喘述的单独进行躲各个模态的响勿应计算，当打斥开刚性响应影疑响旷Rigid吵Respon乞seEff历ect驻时，这些模态狂响应则[R]喇就不再是进行泻直接组合轮，而是分为周悦期网[Rp]礼和刚性部分磁[Rr]议。涨刚性响应系数级α俘可选择番Gupta逮或症Lindle躬y-Yow盾法计算。予周期部分和刚究性部分响应计组算如下：砖然后分别进行蛾组合叠加，对份于周期部分响挤应阀[Rp]集可用闭SRSS,C盐QC挺或所ROSE窃方法进行叠加弊，如果含有近对距频率模态时统需要纠正不能叶使用傻SRSS申法。刚性部分巩响应啦[Rr]貌进行代数和叠该加即可宰最后将周期部跃分响应和刚性欣部分响应进行我组合得到总的闹响应蕉[Rt]炕7租、缺省质量响裁应碌进行模态分析闻时，我们不可钟能展开所有感模态来考虑结啦构禾100%摔的质量，因此龄我们关心的模论态中所有质量佛占总质量的百笨分比即为有效汽质量比率，但旅展开的最高模馆态频率因远大麻于响应谱的今fzpa爹，才能得到较验为准确的分析秃结果。碍有时需要展开读的模态阶数太甜多，飘我们可以通过纱模态分析计算报缺省的质量将侧其进行额外的淡响应分析草Missin逆gMass是Respo晓nse宝，这样就不必岔展开的模态频瞎率要远大于库fzpa可。凑当丽f>fzpa负，加速度响应茶是刚性的，因慨此可以进行静剂态的加速度分谎析。纺首先可以计算内频率大于逐fzpa接总的惯性力煌FT饶计算各个模态屋的惯性力迈计算各模态惯坟性力的合力宣计算缺省质量群的惯性力张最后计算缺省扫质量的响应佣注：对于加速挖度激励缺省质技量响应是一个沿伪静态响应。升如果分析包含事了刚性响应，宣缺省质量响应农将会加到刚性买响应中承8妇、多点响应分磁析辞MPRS春不同的约束点口可以加载不同猫的响应谱，最例多可以加载志100币种不同激励，漠首先对每个响定应谱进行单独教计算，最后代SRSS尼叠加计算得到窝总的响应。9、程序设置相进行响应谱分罗析前必须进行栗模态分析，建沸议先将模态分炉析的结果与响叫应谱做对比，先然后选择合适杏的求解方法，粱一般规则如下坝：旁模态只在低频卸区，枯SRSS(C臣QC/ROS炒Efor唱closel躲yspac溉edmod陪es),NO赌rigid蓝respo狐nseef梯fect激，吵nomis壶singm槽assef窃fect杀模态只在中频礼和高频区，迈SRSS(C捞QC/ROS贪Efor双closel租yspac胖edmod思es),ri暴gidre汤sponse驱byLi宋ndley赢orGup装tamet挎hod咱，内missin归gmass号on狮模态在所有的予频率区域，建SRSS(C判QC/ROS逃Efor堤closel榴yspac脏edmod元es),ri道gidre讽sponse拨byGu鸭ptame茎thod鼻，饼missin湿gmass妻on歌。要点：服施加响应谱通菌过表格形式输伯入位移，速度惯或加速度谱势激励必须加载谨在固定的自由红度上声结果以最大响似应的形式给出具体操作：脖选择要展开的拍模态阶数，建轮议其最大频率骤是响应谱最大游频率的拦1.5蛮倍呀选择单点还是章多点分析处选择模态叠加宵方式芽SRSS,C写QC怒或施ROSE粒程序默认只计耕算位移响应，垃可以设置计算伪速度和加速度虹响应脏可以输入位移盆，速度或加速僻度谱，每个谱葡值对应一个频它率食缺省质量滥Missin毛gMass揪effec化t顿设置，设为弃YES瓦，包含高阶频爆率模态的响应碌，只适用于加侵速度激励，需货要输入杀ZPA(唤即乘0胳周期加速度墨)劫加速度缠值畅。丝刚性响应影响孤rigid续respon莫seeff长ect截，模态包含中套高频区，建议晃使用姜Gupta炎法。罗六、随机振动仓分析粗随机振动分析柜是另外一种谱聋分析方法，其额目的是为了确仍定结构静态属协性的响应，通哈常杠1σ伏标准差范围内肆的位移应力响慢应。醉许多过程分析截都会涉及到随值机振动分析，葡如生产线上的信零件，公路上怕行驶的车辆，蹦飞行中的飞机咏，发射中的太抬空飞船等等。桨随机振动分析鸡包含所有时间湖的所有频率，芽在各个频率下三的振幅是随时刊间变化的。故虽然在给定的每频率下，激励淋的振幅是不断裙变化的，当对屯于大多数过程唇，其平均值是乏趋于稳定的。妄因此随机激励忧可以通过功率陶密度取消课PSD须进行描述。纱总的频率范围椒可以分为多个脸单独的频率范敞围称为浑bin碧，激励平方后始求每个呢bin赵的平均值娱，然后再除以耐bin娇的宽度糟，单位为录RMS翻2/Hz宫。而位移，速度，择加速度激励间即的关系为：它1件、假设和限制馅结构没有随机碰属性记没有随时间变错化的刚度，阻厅尼等顾没有随时间变孙化的力和约束傅轻微的阻力，脖远小于惯性和悬弹性力捷事实上，大多倡数随机过程都删遵循高斯分布碎，因此可以用休标准差来描述维随机振动的范挤围1σ−轧68.27%拣,2σ−矿95.951乓%,3σ−硬99.737谋%柱。恰由于随机分布枕近似正态分布巡，高σ吓的分布其出现映的几率是非常已小的，因此3σ丹可作为分析得竿上限。根据理论分析议对于多个店PSD住的计算结果通能过东SRSS权进行组合。鞭输入城PSD载曲线时，绿色与表示合理的准棵确的，黄色表带示结果并不考秩虑合理性，衰红色族表示建议修改甲输入的含PSD垫载荷。欧为了得到更好出的顾PSD连曲线，可以选土择例improv矮edFit扭2、求解设置姿模态阶数：建骄议其频率为刑PSD衣最大频率的孔1.5贫倍栋insign缴ifican舌tmode日s挖：如果选择父Yes铲，杆modes上ignifi疼cant机设为业0秋表示选择所有于的模态，选择糊1赚表示不选择模甲态，任何小于哈signif圈icant舰level弊的模态表示对贵结果无贡献。刚suppor电t溉边界条件必须芒在模态分析中行定义。肿可以输入以下悉几种勿PSD洁多个灰PSD边可以同时施加庄，结果用箭SRSS禾叠加。七、瞬态分析功瞬态分析是时呼程分析，可以四包含惯性，阻启尼，非线性等优因素。算进行瞬态分析罪前一般先进行键以下铺垫工作私：穴简化，对模型踢进行适当简化民使求解更容易兄非线性，如果廊存在非线性，门可以先进行静陶态分析评估其发影响暗模态分析，可鲜以先进行模态郑分析得到结构跳自然频率和振顺型来评估动态谎行为，其中自丰然频率可以用恒来计算时间步泄长。督程序在求解以养上方程时采用醋Newmar台ktime法或透HHT吴两种方法：时间步长：呼Newmar寇k娃的计算方法如辆下：从其中共a0彩至羽a5泛是γ和∆t逝的函数，γ脚是数值阻尼可叹以通过程序直通接输入。裁newmar跟k味参数α版和δ乌通过以下公式旗计算：2、求解技术驶ANSYS伐求解瞬态分析鹅时共有两种方冒法谷TheFu之llMet寻hod练和探TheMo诞de-sup容erposi葬tionm对ethod恐，其对比如下泥FullM侦ethod你允许所有的非扛线性，接受绝怪大多数的载荷两形式。许非线性主要包寨含以下几种形稠式，接触非线岛性、几何非线岁性初(轻大变形挤)等、材料非线性坦。筛FullM劲ethod圈允许所有的五廉种接触方式，园其中陪Bonded直腿和锻Nose谋parati撤on衣是线性接触只连需一个迭代步丹，其余是非线盯性接触。民非线性求解采豪用亲Newton稍-Raphs检on素方法饲：诱载荷步治Loads邻teps知：用来定义具驳有不同变化趋恳势的载荷，如堪下图中的荣Fa轻和激Fb严子步怎subste哈ps:峡用来定义载荷糖增长数进行迭载代求解，如下屈图中的支Fa1脾和告Fb13、求解设置主fullt降ransie后nt辅主要包含以下鲜设置：脸时间步长握times世tep再是一个非常重作要的参数，决诞定了求解的准布确性和收敛性莫，往往需要足格够小来描述结慎构的动态响应涂，建议先进行邪模态分析。抚程序默认采用样自动时间步长猾autot鱼imest序epping微，选择合适的疲inital票，低mi