动力学05谱剖析.ppt

ANSYS 第5章:谱分析 第一节:谱分析的定义及目的 第二节:基本概念和术语 第三节:如何进行响应谱分析 第四节:谱分析的指导方针 第五节:随即振动分析  ANSYS 谱分析 第一节:定义及目的 什么是谱分析? 用于计算结构对多频信息瞬态激励的响应 这些激励可能来源于地震、飞行噪音、飞行过程、导 弹发射等 频谱是载荷时间历程在频率域上的表示法 参见响应频谱 在模态分析之后进行谱分析。 计算结构在给定的每个自然频率频谱下的最大响应 这个最大响应是响应系数与振型的乘积。 这些最大响应组合在一起就给出了结构的总体响应。  ANSYS 谱分析 定义及目的(接上页) 谱分析的一种代替方法就是进行瞬态分析 瞬态分析很难应用于例如地震等随时间无规律变化载荷的分析 在瞬态分析中,为了捕捉载荷,时间步长必须取得很小,因而费时 且昂贵 瞬态分析通常需要花费更多的时间,特别是在要考虑许多零件和载 荷条件的情况下。 瞬态分析的结果更加准确 谱分析能够快速的找到最大的响应,但忽略了部分信息(相位)。  ANSYS 谱分析 定义及目的(接上页) E| Centro地震(1940 加速度vs.时间 加速度频谱(Gvs,Hz El Centro地震中的某结构既能用瞬态分析也能用谱分析  ANSYS 谱分析 定义及目的(接上页) 在进行下列设计中要用到谱分析 核电厂(建筑物与装置) 航空电子设备(飞行器、导弹) 航天飞机零件 飞行器部件 任何受到地震或其他不稳定载荷的结构或部件 建筑物框架及桥梁  ANSYS 谱分析 第二节:术语及概念 主题包括 频谱的定义 响应谱如何用于计算结构对激励的响应 参与系数 模态系数 模态组合  ANSYS 谱分析 术语及概念(接上页) 什么是频谱 用来描述一个理想化系统激励响应的曲线,此响应可以是加速度 速度、位移和力 例如:考虑安装于振动台上的四个单自由度弹簧质量系统,它们的 频率分别是1,12,f3及14,而且12f34  ANSYS 谱分析 术语及概念(接上页) 如果振动台以频率激振并且四个系统的位移响应u 都被记录下来,结果将如右图所示 现在再增加频率为f3的第二种激振并记录下位移响 应,系统1及3将达到峰值响应 如果施加包括几种频率的一种综合激振并且仅记录 下峰值响应,就将得到右图所示的曲线,这种曲线 称为频谱,并特称为响应谱 因而响应谱是许多单自由度系统在给定激励下响应 最大值的包络线。 输入谱分析的数据包括响应谱曲线和激励方向  ANSYS 谱分析 术语及概念(接上页) 方法和步骤 在模态分析中计算自然频率和振型,然后进行谱分析。 在进行谱分析时将遇到三个新的术语 参与系数(PF) 模态系数 模态组合 下面我们将给出上述三个术语的定义  ANSYS 谱分析 术语及概念(接上页) 参与系数 对于结构的每一个模态,计算在每一个方向上的参与系数γ,y1是衡量该 模态在激励方向上对变形的影响程度( ANSYS在所有的模态分析中都进 行这一步的考虑,不管是否有响应谱的输入) 参与系数是振型和激励方向的函数。 例如:下图所示悬臂梁 如果在Y方向上施加一个激励,模态1的PF最高,模态2的PF低,模 态3的PF为0; 如果激励在X方向上,模态1和模态2的PF为0,模态3的PF反而高。 mode 2 mode 3-