第14章瞬态结构动力分析实例.ppt

应用力学研究所 李永强 第14章 瞬态结构动力分析实例 工程结构分析软件 第14章 瞬态结构动力分析实例 瞬态动力学分析(亦称时间－历程分析)是用于确定承受任意的随时间变化载荷的结构的动力学响应的一种方法。可以用瞬态结构动力学分析确定结构在静载荷，瞬态载荷，和简谐载荷的随意组合作用下随时间变化的位移，应变，应力以及力。瞬态结构动力分析中，载荷和时间的相关性使得惯性力和阻尼作用比较重要。如果惯性力和阻尼作用对于分析的问题不是很重要，就可以用静力学分析代替瞬态结构动力分析。 §14.1 问题描述 §14.2 建立模型 §14.3 定义边界条件、加载并求解 §14.4 观察分析结果 §14.5 命令流输入 第14章 瞬态结构动力分析实例 §14.1 问题描述 本实例要用缩减法进行瞬态结构动力学分析以确定对有限上升时间的恒定力的动力学响应。问题的实际结构是一根钢梁支撑着集中质量并承受一个动态载荷。钢梁长为L，支撑着一个集中质量M。这根梁承受着一个上升时间为tτ，最大值为F1的动态载荷F(t)。梁的质量可以忽略，确定产生最大位移响应时的时间tmax及响应ymax。同时要确定梁中的最大弯曲应力σbend。 求解过程中用不到梁的特性，其截面积可以算1个单位值。取加载结束时间为0.1秒，以使质量体达到最大弯曲。在质量体的侧向设定一个主自由度。第一个载荷步用于静力学求解。根据本实例的结构关系和载荷分布可以在此模型中使用对称性。在进行后处理时，选定在最大响应时间(0.092秒)处做扩展计算。 §14.1 问题描述 已知数据如下： 材料特性：杨氏模量EX＝2E5 Mpa，质量M＝0.0215 t，质量阻尼ALPHAD＝8, 几何尺寸：L＝450mm, I＝800.6mm4 , h＝18mm 载荷为：F1＝20N, tr＝0.075sec §14.2 建立模型 在ANSYS中，首先我们通过完成如下工作来建立本实例的有限元模型，需要完成的工作有：指定分析标题，定义材料性能，定义单元类型，定义单元实常数，建立有限元模型等。由于本实例有限元模型比较简单，无需先建立几何模型再对其进行有限元网格划分。 指定分析标题并设置分析范畴 定义单元类型 定义单元实常数 定义材料性能 定义节点 生成梁单元和质量单元 §14.2 建立模型 指定分析标题并设置分析范畴 本实例是钢梁支撑集中质量的模型进行瞬态结构动力学分析来确定对有限上升时间的恒定力的动力学响应，仍然属于结构分析范畴。为了在后面进行菜单方式操作时的方便，需要在开始分析时就指定本实例分析范畴为“Structural”。为了数据的存档和以后分析的方便必须养成给分析的问题加标题的习惯。本实例的标题可以命名为：“Transient Response To a Constant Force With a Finite Rise Time”，具体的操作过程如下： 1．选取菜单路径Utility Menu | File | Change Jobname，将弹出Change Jobname (修改文件名)对话框。 2．在Enter new jobname (输入新文件名)文本框中输入文字“CH14”，为本分析实例的数据库文件名。单击对话框中的OK按钮，完成文件名的修改。 3．选取菜单路径Utility Menu | File | Change Title，将弹出Change Title (修改标题)对话框。 §14.2 建立模型 指定分析标题并设置分析范畴 4 ．在Enter new title (输入新标题)文本框中输入文字“Transient Response To a Constant Force With a Finite Rise Time”，为本分析实例的标题名。单击对话框中的OK按钮，完成对标题名的指定。 5．选取菜单路径Utility Menu | Plot | Replot，指定的标题“Transient Response To a Constant Force With a Finite Rise Time”将显示在图形窗口的左下角，这样可以非常方便地说明分析问题的内容和性质。 6．选取菜单路径Main Menu | Preference，将弹出Preference of GUI Filtering (菜单过滤参数选择)对话框，单击对话框中的Structural(结构)选项使之为ON，以将菜单设置为与结构分析相关的选项。单击OK按钮，完成分析范畴的指定。 §14.2 建立模型 定义单元类型 对于本实例分析的问题，我们可以利用二维梁单元和集中质量单元来模拟其结