ANSYS动力分析.docx
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ANSYS动力分析.docx
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ANSYS动力分析
三种求解方式
瞬态动力学分析可采纳三种方式:
完全(Full)法、缩减(Reduced)法及模态叠加法。
ANSYS/Professional产品中只许诺用模态叠加法。
在研究如何实现这些方式之前,让咱们先探讨一下各类方式的优势和缺点。
完全法
完全法采纳完整的系统矩阵计算瞬态响应(没有矩阵缩减)。
它是三种方式中功能最强的,许诺包括各类非线性特性(塑性、大变形、大应变等)。
注─若是并非想包括任何非线性,应当考虑利用另外两种方式中的一种。
这是因为完全法是三种方式中开销最大的一种。
完全法的优势是:
·容易利用,没必要关切选择主自由度或振型。
·许诺各类类型的非线性特性。
·采纳完整矩阵,不涉及质量矩阵近似。
·在一次分析就能够取得所有的位移和应力。
·许诺施加所有类型的载荷:
节点力、外加的(非零)位移(不建议采纳)和单元载荷(压力和温度),还许诺通过TABLE数组参数指定表边界条件。
·许诺在实体模型上施加的载荷。
完全法的要紧缺点是它比其它方式开销大。
模态叠加法
模态叠加法通过对模态分析取得的振型(特点值)乘上因子并求和来计算结构的响应。
此法是ANSYS/Professional程序中唯一可用的瞬态动力学分析法。
模态叠加法的优势是:
·关于许多问题,它比缩减法或完全法更快开销更小;
·只要模态分析不采纳PowerDynamics方式,通过LVSCALE命令将模态分析中施加的单元载荷引入到瞬态分析中;
·许诺考虑模态阻尼(阻尼比作为振型号的函数)。
模态叠加法的缺点是:
·整个瞬态分析进程中时刻步长必需维持恒定,不许诺采纳自动时刻步长;
·唯一许诺的非线性是简单的点点接触(间隙条件);
·不能施增强制位移(非零)位移。
缩减法
缩减法通过采纳主自由度及缩减矩阵紧缩问题规模。
在主自由度处的位移被计算出来后,ANSYS可将解扩展到原有的完整自由度集上。
(参见“模态分析”中的“矩阵缩减”部份对缩减进程的详细讨论。
)
缩减法的优势是:
·比完全法快且开销小。
缩减法的缺点是:
·初始解只计算主自由度的位移,第二步进行扩展计算,取得完整空间上的位移、应力和力;
·不能施加单元载荷(压力,温度等),但许诺施加加速度。
·所有载荷必需加在用户概念的主自由度上(限制在实体模型上施加载荷)。
·整个瞬态分析进程中时刻步长必需维持恒定,不许诺用自动时刻步长。
·唯一许诺的非线性是简单的点—点接触(间隙条件)。
(1)完全法施加载荷
下表总结了瞬态动力分析许诺施加的载荷。
除惯性载荷外,其他载荷能够施加到实体模型(关键点、线和面)或有限元模型(节点和单元)上。
<
在分析中,能够施加、运算或删除载荷。
关于实体模型载荷—有限元载荷之间关系的讨论参见<
还能够利用一维表(TABLE类型数组)来施加随时刻转变的边界条件,详情参见§2.3.4.2.1利用TABLE类型数组参数施加载荷。
瞬态动力学分析中可用的载荷
载荷类型
范畴
更多信息参见:
Displacement:
UX,UYUZ
ROTX,ROTY,ROTZ
约束
ANSYS基本分析指南中“DOF约束”
Force,Moment:
FX,FY,FZ
MX,MY,MZ
力
ANSYS基本分析指南中“力(集中载荷)”
Pressure:
PRES
面载荷
ANSYS基本分析指南中“表面载荷”
Temperature:
TEMP
Fluence:
FLUE
体载荷
ANSYS基本分析指南中“体载荷”
Gravity,Spinning等
惯性载荷
ANSYS基本分析指南中“惯性载荷”
完全法瞬态分析的典型命令流
下面给出的是能够归纳用完全法进行瞬态动力学分析的进程的输入命令流:
!
Build the Model
/FILNAM,...!
Jobname
/TITLE,...!
Title
/PREP7!
Enter PREP7
---
---!
Generate model
---
FINISH
!
Apply Loads and Obtain the Solution
/SOLU!
Enter SOLUTION
ANTYPE,TRANS!
Transient analysis
TRNOPT,FULL!
Full method
D,...!
Constraints
F,...!
Loads
SF,...
ALPHAD,...!
Mass damping
BETAD,...!
Stiffness damping
KBC,...!
Ramped or stepped loads
TIME,...!
Time at end of load step
AUTOTS,ON!
Auto time stepping
DELTIM,...!
Time step size
OUTRES,...!
Results file data options
LSWRITE!
Write first load step
---
---!
Loads, time, etc. for 2nd load step
---
LSWRITE!
Write 2nd load step
SAVE
LSSOLVE,1,2!
Initiate multiple load step solution
FINISH
!
!
Review the Results
/POST26
SOLU,...!
Store solution summary data
NSOL,...!
Store nodal result as a variable
ESOL,,,,!
Store element result as a variable
RFORCE,...!
Store reaction as a variable
PLVAR,...!
Plot variables
PRVAR,...!
List variables
FINISH
/POST1
SET,...!
Read desired set of results into database
PLDISP,...!
Deformed shape
PRRSOL,...!
Reaction loads
PLNSOL,...!
Contour plot of nodal results
PRERR!
Global percent error (a measure of mesh adequacy)
---
---!
Other postprocessing as desired
---
FINISH
(2)模态叠加法施加载荷
“模态分析”中已经介绍过模态分析的方式,那个地址必需注意下面几点:
·模态提取法应为子空间法,分块Lanczos法(缺省)、缩减法、子空间法、PowerDynamics法或QR法(非对称法或阻尼法不能用于模态叠加法)。
另外,PowerDynamics法无法创建载荷矢量;
·务必提掏出可能对动力学响应有奉献的所有模态;
·若是采纳缩减法提取模态,那么必然要在那些概念了力和间隙条件的节点处指定主自由度;
·若是利用QR法提取模态,必需在前处置或模态分析进程中指定所需阻尼(在模态叠加法瞬态动力分析中指定的阻尼将被忽略)。
现在,能够指定ALPHAD、BETAD、MP、DAMP或单元阻尼;不能指定DMPRAT和MDAMP;
·若是有位移约束,指定之。
若是约束是在模态叠加法的瞬态分析求解进程中指定的而不是在模态分析求解中指定,这些约束将被忽略;
·若是在瞬态动力学分析中需要单元载荷(压力、温度、加速度等等),那么必需在模态分析中施加它们。
这些载荷在模态分析中将被忽略,但程序会计算出一个载荷向量并将其写入振型文件(Jobname.MODE),然后能够在瞬态分析顶用那个载荷向量;
·模态叠加法不要求扩展模态。
(但如果是要观看振型,那么必需扩展振型。
);
·在模态分析与瞬态分析之间不能改变模型数据(例如节点旋转)。
因此在模态叠加法中不能施加压力,不然最后结果全数为0
模态叠加法瞬态分析的典型命令流
下面是典型的用模态叠加法进行瞬态动力学分析的输入命令流:
!
Build the Model
/FILNAM,...!
Jobname
/TITLE,...!
Title
/PREP7!
Enter PREP7
---
---!
Generate model
---
FINISH
!
Obtain the Modal Solution
/SOLU!
Enter SOLUTION
ANTYPE,MODAL!
Modal analysis
MODOPT,REDU!
Reduced method
M,...!
Master DOF
TOTAL,...
D,...!
Constraints
SF,...!
Element loads
ACEL,...
SAVE
SOLVE
FINISH
!
Obtain the Mode Superposition Transient Solution
/SOLU!
Re-enter SOLUTION
ANTYPE,TRANS!
Transient analysis
TRNOPT,MSUP,...!
Mode superposition method
LVSCALE,...!
Scale factor for element loads
F,...!
Nodal Loads
MDAMP,...!
Modal damping ratios
DELTIM,...!
Integration time step sizes
LSWRITE!
Write first load step (Remember:
the first load step
---!
is solved statically at time=0.)
---
---!
Loads, etc. for 2nd load step
TIME,...!
Time at end of second load step
KBC,...!
Ramped or stepped loads
OUTRES,...!
Results-file data controls
---
LSWRITE!
Write 2nd load step (first transient load step)
SAVE
LSSOLVE!
Initiate multiple load step solution
FINISH
!
Review results of the mode superposition solution
/POST26!
Enter POST26
SOLU,...!
Store solution summary data
NSOL,...!
Store nodal result as a variable
PLVAR,...!
Plot variables
PRVAR,...!
List variables
FINISH
!
Expand the Solution
/SOLU!
Re-enter SOLUTION
EXPASS,ON!
Expansion pass
NUMEXP,...!
No. of solutions to expand; time range
OUTRES,...!
Results-file data controls
SOLVE
FINISH
!
Review the Results of the Expanded Solution
/POST1
SET,...!
Read desired set of results into database
PLDISP,...!
Deformed shape
PRRSOL,...!
Reaction loads
PLNSOL,...!
Contour plot of nodal results
PRERR!
Global percent error (a measure of mesh adequacy)
---
---!
Other postprocessing as desired
---
FINISH
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