12-Workbench-DS谐响应分析解读.ppt

谐响应分析 DS的谐响应分析涵盖如下内容: 建立谐响应分析 谐响应求解方法 阻尼 查看结果 谐响应分析基础 谐分析常用于确定频率一定下的稳定正弦（简谐）载荷作用下的结构响应. 一个谐分析或一个频率响应分析仅考虑单一频率的的条件下。载荷之间可以具有不同的相位，但需已知激振频率。这项操作不能用于任意的瞬态载荷上. 用户在进行谐分析前，可以先对模型进行一次模态分析，以了解模型的动力学特性. 为了更好地理解谐分析，下列为运动学的通用方程: 谐响应分析基础 在一个谐分析中，结构的载荷与响应被假定为简谐的(循环) 使用复数符号能有效地表示响应的状况。由于ejA可以简单地等于（ (cos(A)+j?sin(A)), 其中有虚部项(j=?-1) ，这就表示带有相位差的正弦运动。 激振频率W是指加载时产生的频率。如果几个不同相位的载荷同时发生激振，将会产生一个力相位变换y ；如果存在阻尼或力的相位变换，将会产生一个位移相位变换f。 谐响应分析基础 例如，考虑如右图所示的两力共同作用在同一结构上的工况 两力都有受到同一频率W激励。但是.,”Force 2”滞后于“Force 1”45度的相位差，“Force 2”的相位角y度。 以上的叙述可通过复数标记的方法表示。因此，可写成:使用这种方法，F1表示复数的实部，F2为虚部. 响应 {x} 类似于 {F} 谐响应分析基础 实部与虚部的分离不适用于载荷，但适用于响应: 将简谐载荷与响应代回运动方程，可得: 谐响应分析基础 对于谐分析，复数响应 {x1} 与 {x2} 可从矩阵方程的求解中获得： 其结果 有如下假设: [M], [C], 与 [K] 恒定不变的: 材料假设为线弹性的 小变形，并不存在非线性 包含有阻尼矩阵 [C]. 但，若是激振频率 W 与结构的固有频率 w相同，响应将变得无限大. 虽然有相位的存在，但载荷 {F} (与响应 {x}) 仍是按给定的频率 W作正弦变化 谐响应分析步骤 谐分析的操作很类似于线性静态的操作，因此我们不会涉及所有详细的操作步骤。在下列的文字叙述中将说明谐分析的步骤. 获取几何模型 设置材料属性 定义接触域（若可用的话） 定义网格控制（可选） 施加载荷与约束的条件 指定所要求谐分析选项 设置谐分析选项 求解模型 查看结果 接触区域 接触区域可用在模态分析中。但由于在线性分析中的接触行为不同于非线性接触问题，如下表所示: 载荷和约束 除以下情况之外，载荷与约束皆可适用于谐分析中 不支持热载荷 不支持惯性载荷（加速度、标准重力加速度、角速度） 不支持平移力载荷 由于螺栓预紧力载荷是非线性的，因此也不适用 “Compression Only Support”是非线性的，也不适用。若施加了这种约束，它也变得类似于“Frictionless Support” 载荷和约束 约束载荷表如下所示: 在下一节中，我们将讨论“求解的方法”. 要注意的是，在ANSYS专业licenses中并不支持完全法求解，因此它也并不支持在谐分析中给定位移约束. 并不是所有可用的载荷皆可输入相位。螺栓载荷与力矩载荷的相位角为 0°. 若有其它的载荷（如螺栓载荷、力矩载荷）存在，其相位角仍保持0°。 …载荷和约束 添加谐分析载荷: 在通常情况下，可施加任意的约束载荷. 当“Time Type”栏处，将“Static”切换为“Hamonic” 键入载荷大小（或各分量大小，若可用的话） 相位输入，若可用的话 若已知载荷的实部F1 与虚部 F2 ，模的大小与相位 y 便可根据如下的公式计算： …载荷和约束 选择载荷，可显示出载荷两个周期的图像，然后点击“Worksheet”菜单。 模的大小与相位角便在载荷的视图中显示出来 谐响应分析求解 在求解前，需设定谐分析工具选项: 选择求解分支条，并从相关的工具条中插入一个谐分析工具 在谐分析工具的明细窗中，用户能通过输入最大值、最小值来确定激振频率域，并确定求解的步长。 频率域 fmax-fmin ，间隔数n决定频率的步长 DW DS将从 W+DW.开始，求解n个频率 阻尼的基础知识 动力系统中阻尼的结果是产生能量损耗 对响应有影响的阻尼会改变结构固有频率并减弱响应的幅值。 在任何的结构系统中，阻尼都是以多种形式存在的。 由于多种因素的影响，阻尼是一个复杂的现象。然而，数学上对阻尼的表达却是很简单的，粘性阻尼被认为： 粘性阻尼力Fdamp是与速度成正比的，其中c为阻尼常数。 临界阻尼ccr 是指没有振动时的阻尼值。 阻尼比率 x是指实际阻尼c与临界阻尼ccr的比值。 恒定阻尼比率 在Design Simulation中，输入恒定的阻尼比率意味着x值在整个频率区间内是一个常量。