ANSYS谱分析的概念步骤及关键点.docVIP

ANSYS谱分析的概念、步骤及关键点 谱是谱值和频率的关系曲线，反映了时间-历程载荷的强度和频率之间的关系。 响应谱代表系统对一个时间-历程载荷函数的响应，是一个响应和频率的关系曲线。 谱分析是一种将模态分析结果和已知谱联系起来的计算结构响应的分析方法，主要用于确定结构对随机载荷或随时间变化载荷的动力响应。谱分析可分为时间-历程分析和频域的谱分析。时间-历程谱分析主要应用瞬态动力学分析。谱分析可以代替费时的时间-历程分析，主要用于确定结构对随机载荷或时间变化载荷（地震、风载、海洋波浪、喷气发动机推力、火箭发动机振动等）的动力响应情况。 谱分析的主要应用包括核电站（建筑和部件），机载电子设备（飞机/导弹），宇宙飞船部件、飞机构件，任何承受地震或其他不规则载荷的结构或构件，建筑框架和桥梁等。 功率谱密度（Power Spectrum Density）：是结构在随机动态载荷激励下响应的统计结果，是一条功率谱密度值-频率值的关系曲线，其中PSD可以是位移PSD、速度PSD、加速度PSD、力PSD等形式。数学上，PSD-频率关系曲线下面的面积就是方差，即响应标准偏差的平方值。 ANSYS谱分析分为3种类型： *响应谱分析（SPRS OR MPRS） ANSYS响应谱分为单点响应谱和多点响应谱，前者指在模型的一个点集（不局限于一个点）定义一条响应谱；后者指在模型的多个点集定义多条响应谱。 * 动力设计分析（DDAM） 动力分析设计是一种用于分析船舶装备抗震性的技术 *随机振动分析（PSD） 随机振动分析主要用于确定结构在具有随机性质的载荷作用下的响应。 与响应谱分析类似，随机振动分析也可以是单点的或多点的。。 在单点随机振动分析时，要求在结构的一个点集上指定一个PSD；在多点随机振动分析时，则要求在模型的不同点集上指定不同的PSD。 一 单点响应谱分析 基本步骤 （1）建立模型 （2）求得模态解 （3）求得谱解 （4）扩展模态 （5）合并模态 （6）观察结果 1.模型的建立 *只允许线性行为，任何非线性特性均作为线性处理，即非线性行为无效； *一定要定义弹性模量EX和密度DENS 2.计算模态解 结构的固有频率和模态振型是谱分析所必须的数据，在进行谱分析求解前需要先计算模态解。 *只能用subspace，Reduced 法和black lanczos法； *所提取的模态数应足以表征在感兴趣的频率范围内结构所具有的响应； *如果采用GUI菜单操作，在模态设置对话框打开了Expand mode shapes选项，将在模态分析中进行扩展操作，否则扩展操作将在谱分析求解之后进行（即模态扩展可在模态求解过程中实施，也可在谱分析以后单独扩展）； *有材料相关的阻尼必须在模态分析中定义； *对于地震谱必须在施加激励谱的位置添加自由度约束； *对于力/压力谱，必须在模态分析时加载； *求解结束退出solution处理器。 3.谱分析求解 （1）设置谱分析选项 *指定分析类型为single-pt resp（单点响应谱）； *no.of models for solu(模态扩展数); *Calculate elem stresses（如果需要计算单元应力，打开该选项） （2）设置激励谱选项 *Type of response spectrum 响应谱的类型：Seismic displac 位移(Units: length)，Seismic velocity 速度(length/time)，Seismic accel 加速度(length/time^2)，Force spectrum 力(force amplitude multipliers), PSD(acceleration^2/(cycles/time) )等；除了力谱之外，其余的都可以表示地震谱，即它们都假定作用于基础上，即有约束的节点上。力谱作用于没有约束的节点，可以用F或FK命令施加，方向分别用FX，FY和FZ表示。PSD施加在非基础节点上。（PSD翻译成(in/sec2)2/Hz，是加速度PSD，ANSYS不推荐在SPRS中使用PSD分析），（命令：sytyp）。 *Excitation direction 设置激励谱方向，通过3个坐标分量确定（命令：sed,x,y,z） （3）定义激励谱的谱值-谱线关系曲线（freq和sv）； （4）设置阻尼； （5）开始求解。 4.扩展模态 *只选择有明显意义的模态进行扩展； *扩展后才能合并； *选择应力计算； 5.合并模态 合并模态前要重新进入ANSYS求解器 （1）指定分析选项为Spectrum （2）选择模态合并方法 *Mode Combination Method CQC法： GRP法： DSUM法： SRSS法： NRLSUM法： *