ANSYS Mechanical动力学技术介绍

1、ANSYS Mechanical 动力学技术介绍2动力学介绍包括以下主题：动力学分析的定义和目的在 ANSYS Mechanical 中可用的动力学分析类型一般运动方程基本概念和术语3A. 动力学分析的定义和目的静力学分析：可以保证结构的设计可以承受稳态载荷，但可能这并不充分，尤其是当载荷随时间变化时。动力学分析：当结构受到随时间变化的载荷作用时，用于确定结构的响应。结构的惯性和阻尼起到重要的作用。动力学也包括对自由振动的研究，例如，当导致运动的力已经消失后，结构的振动。4了解一个系统的振动特性（自由振动分析）是至关重要的：1940年11月7日，刚刚竣工四个月的塔科马海峡吊桥发生垮塌， 在风暴

2、中吊桥受到 42 mph （8级）的风载的作用。振动特性 定义和目的5动力学分析通常考虑以下一个或多个方面：自由振动固有频率和振型受迫振动例如：曲柄转轴及其他旋转机械地震/冲击载荷例如：地震和爆炸随机振动例如：火箭的发射和公路交通一般时变载荷例如：汽车碰撞和锤击对于每一情况，使用特定类型的动力学分析进行处理。 定义和目的6模态分析模态分析用于确定结构的振动特性，例如，固有频率和模态振型。 考虑以下例子：如果汽车排气管组件的固有频率和发动机的一致，该组件将产生振动并发生分离。如何避免其发生？受载的涡轮叶片（离心力）展示出的动力学特性与不受载时不一致。如何解释这种现象？B. 动力学分析类型72.谐

3、响应分析谐响应分析用于确定结构在受到稳态谐波（按正弦变化）载荷时的响应。旋转电机在轴承和支撑结构上产生稳态的交变力。取决于转速的不同，这些力引起不同的变形和应力。F(t) t 动力学分析的类型83.响应谱分析响应谱分析用于确定结构对于地震的响应。摩天大楼、发电厂的冷却塔和其他结构必须能够承受多重短时的瞬态振动/冲击载荷，最常见的就是地震载荷。 动力学分析的类型94.随机振动分析随机振动分析用于确定组件对于随机振动载荷的响应。航天飞船和飞机组件必须承受持续性的随机载荷，该随机载荷具有不断变化的频率。 动力学分析的类型10瞬态分析瞬态分析用于计算结构对于时变载荷的响应。 考虑以下例子：汽车保险杠必

4、须能够承受低速冲击，但是在高速冲击情况下发生变形。网球拍拍框的设计要满足两个要求，首先要承受网球的冲击，其次要产生适当的变形。 动力学分析的类型11根据可用的输入类型和所需的输出类型选择合适的动力学分析类型类型输入输出非线性模态无固有频率和模态振型应力/应变云图无谐响应在一定频率范围内呈正弦变化的激励在不同频率下，呈正弦变化的响应在频率范围内的最小/最大响应无响应谱载荷谱，代表指定时间历程内的载荷当模型受到时域载荷时，产生的最大响应无随机振动载荷谱，代表激励的概率分布在指定概率范围内响应无瞬态时变载荷时变响应有 动力学分析的类型12瞬态动力学分析的非线性控制方程：M：结构质量矩阵C：结构阻尼矩

5、阵K：结构刚度矩阵F：力向量 ：节点加速度向量 ：节点速度向量u：节点位移向量(t)：时间FappliedFdampingFinertiaFstiffnessM u C u K (u)u F t uC. 一般运动方程13FappliedFdampingFinertiaFstiffnessM u C u K (u)u F t 非线性非线性来源：大变形非线性接触材料非线性仅在完全法瞬态分析中，打开大变形选项时可以考虑非线性。 一般运动方程14自由振动：当系统不受外力时发生振动固有频率：系统在自由振动时，会在一个或多个固有频率发生振动。固有频率是系统的动力学属性，该属性取决于其质量和刚度分布。受迫振动：在外力作用下发生的振动。D. 基本概念和术语15共振：在受迫振动时，系统被迫以激励频率进行振动。如果激励的频率和一个或多个固有频率相同，发生共振。阻