ANSYS结构分析教程篇（45清楚明了）

1、ANSYS结构分析基础篇一、总体介绍进行有限元分析的基本流程：1.分析前前的思考考采用哪种分分析(静态，模模态，动动态.）模型是零件件还是装装配件(零件可可以foorm a ppartt形成装装配件，有有时为了了划分六六面体网网格采用用零件，但但零件间间需定义义bonnd接触触)单元类型选选择(线单元元，面单单元还是是实体单单元)是否可以简简化模型型(如镜像像对称，轴轴对称)2.预处理理建立模型定义材料划分网格施加载荷及及边界条条件3.求解4.后处理理查看结果(位移，应应力，应应变，支支反力)根据标准规规范评估估结构的的可靠性性优化结构设设计高阶篇：一、结构的的离散化化将结构或弹弹性体人人为地

2、划划分成由由有限个个单元，并并通过有有限个节节点相互互连接的的离散系系统。这这一步要要解决以以下几个个方面的的问题:1、选择一一个适当当的参考考系，既既要考虑虑到工程程设计习习惯，又又要照顾顾到建立立模型的的方便。2、根据结构的特点，选择不同类型的单元。对复合结构可能同时用到多种类型的单元，此时还需要考虑不同类型单元的连接处理等问题。3、根据计算分析的精度、周期及费用等方面的要求，合理确定单元的尺寸和阶次。4、根据工程需要，确定分析类型和计算工况。要考虑参数区间及确定最危险工况等问题。5、根据结构的实际支撑情况及受载状态，确定各工况的边界约束和有效计算载荷。二、选择位移插值函数1、位移插值函数

3、的要求在有限元法中通常选择多项式函数作为单元位移插值函数，并利用节点处的位移连续性条件，将位移插值函数整理成以下形函数矩阵与单元节点位移向量的乘积形式。位移插值函函数需要要满足相相容（协协调）条条件，采采用多项项式形式式的位移移插值函函数，这这一条件件始终可可以满足足。但近近年来有有人提出出了一些些新的位位移插值值函数，如如：三角角函数、样样条函数数及双曲曲函数等等，此时时需要检检查是否否满足相相容条件件。2、位移移插值函函数的收收敛性（完完备性）要要求：1） 位移插插值函数数必须包包含常应应变状态态。2）位移插插值函数数必须包包含刚体体位移。3、复杂单单元形函函数的构构造对于于高阶复复杂单元

4、元，利用用节点处处的位移移连续性性条件求求解形函函数，实实际上是是不可行行的。因因此在实实际应用用中更多多的情况况下是利利用形函函数的性性质来构构造形函函数。形形函数的的性质：1）相关关节点处处的值为为 1，不不相关节节点处的的值为 0。2）形函函数之和和恒等于于 1。这里我们称称 为 的相关关节点， 为 的相关节点，其它点均为不相关节点。三、 单元元分析目的：计算算单元弹弹性应变变能和外外力虚功功。使用用最小势势能原理理，需要要计算结结构势能能，由弹弹性应变变能和外外力虚功功两部分分构成。结结构已经经被离散散，弹性性应变能能可以由由单元弹弹性应变变能叠加加得到，外外力虚功功中的体体力、面面力

5、都是是分布在在单元上上的，也也可以采采用叠加加计算。2、计算单单元外力力功从前面推导导可以看看出：单元弹性应应变能可可计算的的部分只只有单元元刚度矩矩阵，单单元外力力虚功可可计算的的部分只只有单元元等效体体力载荷荷向量和和等效面面力载荷荷向量。在在实际分分析时并并不需要要进行上上述推导导，只需需要将假假定的位位移插值值函数代代入本节节推导得得出的单单元刚度度矩阵、等等效体力力载荷向向量和等等效面力力载荷向向量的计计算公式式即可。所以我们说有限元分析的第三步是计算单元刚度矩阵、等效体力载荷向量和等效面力载荷向量。几点说明：1）单元元刚度矩矩阵具有有正定性性、奇异异性和对对称性三三各重要要特性。所

6、所谓正定定性指所所有对角角线元素素都是正正数，其其物理意意义是位位移方向向与载荷荷方向一一致；奇奇异性是是说单元元刚度矩矩阵不满满秩是奇奇异矩阵阵，其物物理意义义是单元元含有刚刚体位移移；对称称性是说说单元刚刚度矩阵阵是对称称矩阵，程程序设计计时可以以充分利利用。22）按照照本节公公式计算算的单元元等效体体力载荷荷向量和和等效面面力载荷荷向量称称为一致致载荷向向量。实实际分析析时有时时也采用用静力学学原理计计算单元元等效体体力载荷荷向量和和等效面面力载荷荷向量，实实际应用用表明在在大多数数情况下下，这样样做可以以简化计计算，同同时又基基本上不不影响分分析结果果。二、预处理理总述1、实体分分析可

7、是是3D或2D，3D分析析采用的的高阶单单元(SSOLIID1886或SOLLID1187)划分的的四面体体(TEET)或或六面体体(HEEX)单单元，22D分析析采用的的高阶单单元的三三角形(TRII)或四四边形(QUAA)单元元，2DD分析时时需要在在创建项项目时在在GEOOMETTRY的的分析类类型项选选择2DD,实体体分析得得每个节节点结构构上只有有3个自由由度，如如下图所所示2、面体分分析几何何上是22D但离离散元是是3D，通通常面体体厚度给给予赋值值。面体体网格划划分采用用壳单元元，具有有6个自由由度。3、线体几几何上是是1D,离散元元是3DD,截面面形状可可通过llinee bo

8、ody进进行设置置，线体网格划划分采用用梁单元元，具有有6个自由由度。4、同个ppartt下的所所有boody共共享相交交边界，网网格划分分时共用用交界上上的节点点，不需需要设置置接触。5、NammeSeelecctioon的使使用技巧巧，在mmodeel模块块下，可可点击右右键innserrt NNameeSellecttionn，一般Nammeseelecctioon的选选择方法法可用几几何选取取，直接接在模型型上鼠标标点选。另另一种实实用的选选取方法法为Woorkssheeet，可可以添加加多种条条件进行行筛选，模模型划分分网格后后，可以以精确到到对每个个单元的的选取。三、网格划划分1、

9、rellevaancee选项控控制网格格的精度度，值在在-1000到1000间，越越小越粗粗糙，越越大越精精密。rreleevannce cennterr 控制制rellevaancee中间点点的精度度，ellemeent sizze控制制整个模模型的最最大单元元尺寸。2、网格的的高级尺尺寸控制制接近度和曲曲度结合合控制曲度邻近度固定尺寸曲度对于一一些含曲曲线特征征的几何何体，可可以控制制其划分分网格的的精密度度邻近度可以以控制某某个区域域两个邻邻近的几几何特征征间的网网格划分分密度2、网格的的高级选选项形状检测：标准力力学-线性分分析、模模态和热热分析进阶力学-大变形形分析、材材料的非非线性

10、分分析3、局部网网格划分分控制Methood 选选择Auutommatiic 首首先若能能SWEEEP则则选用ssweeep划分分HEXX网格，否否则选用用pattchcconfformmingg划分TEET网格格。四面面体TEET网格格划分有有两种方方法：ppatcchcoonfoormiing和和pattch inddepeendeent。对于不能通通过swweepp得到六六面体的的几何体体可以选选用Heex ddomiinannt或者者Mulltizzonee划分方方法4、尺寸控控制Siizinng可以通过eelemmentt siize(单元最最大尺寸寸)、Nummberr off d

11、iivissionns(每每个边的的单元数数量)、Sphheree off innfluuencce(控控制影响响区，可可设置影影响半径径)来调节节网格划划分尺寸寸。Coontaact sizzingg可设置置接触面面的尺寸寸。5、其他设设置elemeent reffineemennt可设设置选择择几何体体的网格格密度加加密倍数数；mappeed ffacee meeshiing 可设置置映射面面生成结构化化网格；可通过过sidde、corrnerr、endd点的定定义来设设置映射射策略。inflaatioon cconttroll设置膨膨胀层，主主要用于于流体分分析的边界层层划分。pinch

12、h 可以以移出一一些不必必要的小小的几何何特征，划划分网格格时可以以去掉一一些小的的凸起部部分。划分网格前前有个小小圆台采用pinnch划划分网格格后没有有凸台Masteer选择择蓝色线线，Sllavee选择红红色线，tolerance的值要比凸台的高度大。6、虚拟拓拓扑的应应用虚拟拓扑有有助于优优化几何何模型，可可以合并并面，分分割面或或边来提提高网格格划分质质量。虚拟拓扑可可以自动动控制虚拟拓扑合合并面虚拟拓扑分分割边虚拟拓扑设设置：behavviorr可以设设置拓扑扑搜寻深深度。7、子模型型的应用用当原几何模模型较大大，网格格数量有有限，为为了对模模型局部部进行更更精确的的计算分分析，可

13、可以采用用子模型型。子模型的一一般创建建方法：先对整体模模型(项目A)进行分分析计算算，然后后coppy原项项目得到到项目BB,对项项目B中几何何进行切切割细化化网格，将将项目AA的sollutiion栏栏拖到SSetuup栏，最最好在BB项目求求解设置置下的ssubmmodeelinng插入入边界条条件，子子模型的的切割边边界应远远离高应应力区。四、静力学学分析线弹性静力力分析假假设：各向同性线线弹性材材料小变形理论论无时间、无无阻尼效效应1、poiint masss，质质量点可可以通过过坐标或或选择几几何面、线线、点加加载在几几何体上上，质量量点只受受Accceleerattionn，St

14、aandaard earrth graavitty，Rottatiionaal vveloocitty影响响。2、求解设设置可设置求解解步数，定定义每步步的终止止时间，静静力分析析中的ttimee只是一一个跟踪踪量求解器选择择：自动动，直接接求解(Dirrectt)，迭迭代求解解(Itteraativve)弱弹簧的使使用：为为了满足足静止约约束，程程序可自自动添加加弱弹簧簧，可以以在结果果中查看看弱弹簧簧的反力力，应该该是一个个很小的的值，并并不影响响结构的的应力分分析。惯性释放：当物体体受力不不平衡产产生加速速度时，利利用惯性性释放可可以产生生一个惯惯性力进进行静力力分析，惯惯性释放放只能用

15、用于线性性结构分分析。惯性释放下下的应力力：静力平衡下下的应力力3、施加载载荷加速度、角角速度、压压力、力力，静水水压力(模拟水水压)轴承力(BBearringg Looad)，施加加在整个个圆柱面面上。remotte fforcce(定定义力的的作用点点)螺栓预紧力力(Boolt Preetennsioon)施施加在圆圆柱面上上，可以以定义预预紧力或或伸长量量。Thermmal conndittionn，计算算热应力力，需要要设置rrefeerennce temmperratuure4、施加约约束Fix ssuppportt 约束束点、线线、面的的所有自自由度。Displlaceemennt

16、 位位移约束束Elasttic Suppporrt 无无摩擦的的弹性支支持面Fricttionnlesss SSuppportt，约束束面的法法向运动动，作用用在平面面上等同同于对称称边界条条件作用在圆柱柱面上约约束径向向运动cylinndriicall suuppoort 只作用用在圆柱柱面上，可可以设轴轴向，径径向，切切向三个个自由度度comprresssionn onnly suppporrt 基基于罚函函数方法法对目标标面建立立一个刚刚性接触触面simplly ssuppportted 作用于于点或边边，面体体或线体体，约束束所有平平动除了了转动自自由度Fixedd rootattio

17、nn 约束束转动，放放开平动动nodall looad andd suuppoort 必须通通过naame sellecttionn 来选选取noodetoolss-Soolvee prroceess setttinngs可可以设置置求解用用的计算算机CPPU数五、接触基基本设置置接触是一种种高度非非线性特特征，接接触一般般通过接接触对描描述，包包括接触触面(cconttactt)和目目标面(tarrgett),程程序一共共有5种接触触方式，其其主要特特征如下下：Bondeed 和和 noo seeparratiion 都是线线性接触触，boondeed使两两个接触触面固定定在一起起，无间间隙

18、不能能相对滑滑动而nno ssepaarattionn 允许许有较小小的滑动动，其他他接触都都是非线线性。contaact 接触行行为beehavviorr分为对对称和非非对称两两种行为为。接触面的处处理innterrfacce ttreaatmeent：adjjustt too toouchh程序自自动取消消两个接接触面的的间隙。add ooffsset 可以设设置偏移移量，正正值使两两个接触触面靠近近(可以模模拟过盈盈配合)，负值值使两个个接触面面远离。Pinbaall reggionn 可以以设置判判断接触触区域的的大小，当当两个面面都进入入pinnballl rregiion时时程序则

19、则判定为为发生接接触。mesh connnecctioons建建立网格格连接conneectiion worrkshheett表格查查看连接接信息jointt 定义义约束副副，共有有九种约约束形式式来约束束boddy-bbodyy 或者者boddy-ggrouund。定义joiint时时需要定定义reeferrencce和mobbilee reegioons，几几何窗口口左边显显示的自自由度，其其中灰色色的是被被约束的的，彩色色的是自自由的jointt coonfiigurre可以以定义约约束的初初始状态态Set定义义初设状状态，rreveert恢恢复原始始状态。对于旋转面面或圆柱柱面的约约束

20、类型型，可以以定义扭扭转刚度度和扭转转阻尼。大多数joointts都可可以通过过stoops来来定义他他的运动动区域sprinng aand beaam：sprringg可以通通过弹簧簧来连接接boddy，可可以定义义初始值值和弹簧簧刚度，beam可可以定义义材料和和圆形截截面半径径。六、remmotee边界条条件1、Remmotee boounddaryy coondiitioons proovidde aa meeanss too appplyy a conndittionn whhosee ceenteer oof aactiion is nott loocatted wheere th

21、ee coondiitioon iis sscopped (i.e, “reemottelyy”).Remotte 边边界条件件包括 ppoinnt mmasss，sprringgs，joiintss，remmotee diispllaceemennt，remmotee foorcee annd mmomeent loaads。所有的reemotte边界界条件都都是采用用MPCC约束方方程进行行计算，几几何行为为可以设设置为rrigiid，defformmablle aand couupleed，remmotee计算更更耗时。设置remmotee边界一一般先定定义reemotte ppoinn

22、t，可可以直接接选择几几何特征征或给定定坐标定定义，也也可以在在定义rremoote边边界条件件时通过过右键“promote remote point”定义。2、behhaviior conntroolrigidd，defformmablle aand couupleed3、pinnballl cconttroll 可以以通过ppinbballl大小来来定义约约束方程程的数量量4、connstrrainnt eequaatioons 可以多多个reemotte ppoinnt间的的相互约约束关系系。七、MulltiSStepp的设置置应用1、对于多多步分析析中的每每一步，软软件都作作为一个个独

23、立的的分析过过程，载载荷约束束都可以以单独设设置。对于某些载载荷或约约束可以以通过右右键激活活或抑制制该步当查看计算算结果选选择两个个载荷步步之间的的时间节节点时，如如0与1步的0.5s，则则程序通通过线性性插值的的方式得得到0.5的计计算结果果。2、Sollutiion Commbinnatiion(结果组组合)Soluttionn Coombiinattionn可以通通过不同同的计算算环境(共享几几何网格格)进行组组合Soluttionn Coombiinattionn也可以以通过同同一计算算环境的的不同载载荷步进进行组合合八、模态分分析(自由振振动)其中K-刚刚度矩阵阵和M-质量矩矩阵是

24、常常量，忽忽略阻尼尼C和外力力F，应用用线弹性性材料和和小变形形理论，结结构可以以是约束束的或非非约束的的，为模态态坐标是是个相对对量。1.结构载载荷和热热载荷步步，非线线性接触触不适用用于模态态分析，但但可以施施加约束束或预应应力。2.可以定定义求解解阶数和和频率范范围。3.由于并并没有外外部激励励，模态态变形只只是一个个相对量量，并且且是一个个质量归归一化的的量。4.拉伸预预应力将将会增大大自然频频率，而而压缩预预应力将将会降低低自然频频率。九、稳态热热分析1.不考虑虑瞬态影影响，KK和Q可以是是常量也也可以是是温度的的函数，可可以施加加固定温温度的边边界条件件。壳单单元不考考虑厚度度方向

25、的的温度变变化，线线单元不不考虑截截面上的的温度变变化。接触中热传传递：如果接触是是bonndedd或no sepparaatioon，热热传递将将会发生生在piinbaall区区域内的的表面热接触通过过以下公公式进行行传热：TCC默认认被设为为一个较较大的数数值用来来模拟完完美传热热，同样样可以人人为设置置较低的的数值来来模拟热热阻。2.边界条条件heat floow 热热流量(jj/s)，可应应用于点点、线、面面heat fluux 热热通量(j/mm2/ss)，只只能应用用于面(2D时时可用于于线)interrnall heeat genneraatioon 热热源(jj/m33/s)

26、只能能用于实实体perfeectlly iinsuulatted 绝热，默默认应用用于所有有未设置置边界条条件的地地方tempeeratturee 恒定定温度，应应用于点点、线、面面、实体体conveectiion 对流 只能应用于于面，其其中h-对流传传热系数数，Taam-环环境温度度，用户户可以自自己设置置。radiaatioon 热热辐射其中-玻玻尔兹曼曼常数，程程序自动动给定；-发射率率，用户户输入。F-forrm ffacttor角角系数，当当corrrellatiion设设为Too ammbieent-F=11，即所所有的辐辐射能都都与周围围环境进进行交换换当corrrelaati

27、oon设为为 suurfaace to surrfacce ，辐辐射能只只参与面面面之间间的交换换，这时时你可以以设置EEncllosuure（每每个辐射射面应该该设置相相同的eencllosuure nummberr)和Encclossuree tyype(可设为为opeen或perrfecct,如如果计算算报错可可将其设设为oppen)。十、结果处处理1.编辑llegeend2.Secctioon PPlanne可以以通过鼠鼠标左键键拖曳生生产剖切切面，也也可以通通过局部部坐标系系的XYY平面生生产剖切切面3.Proobe Toool 可可以通过过Geoomettry sellecttio

28、nn查看选选择几何何特征的的计算结结果，也也可以先先定义一一个局部部坐标系系，再通通过cooorddinaate sysstemm查看具具体某点点(局部坐坐标系的的原点)的计算算结果。4.Neww chhartt annd TTablle可以以对多个个计算结结果进行行图表分分析，Alertt可以设设置报警警值，如如强度极极限。5.Connstrructtionn Geeomeetryy可以添添加paath和和surrfacce，patth可以以通过局局部坐标标系，边边，点来来定义，surface可以通过局部坐标系定义。查看edgge的结结果可以以通过鼠鼠标右键键Connverrt tto pp

29、athh reesullt转换换成基于于patth的计计算结果果，把XX轴设为为S即可绘绘制关于于位置的的图表。另外利用ppathh结果可可以得到到应力线线性化用用于应力力评判。6.Strructturaal eerroor可以以通过高高的能量量差异区区来鉴别别几何网网格的合合理性。7.Connverrgennce 可以通通过Coonveergeencee来判断断网格是是否足够够8.应力奇奇点，结结构分析析时由于于几何模模型、载载荷施加加等因素素常常会会导致应应力奇点点，影响响计算结结果的准准确性，我我们通过过审查收收敛结果果来避免免应力奇奇点。如果应力奇奇异区并并不是我我们感兴兴趣的区区域，

30、我我们可以以只对感感兴趣区区域的计计算结果果定义收收敛控制制，如下下图所示示。ANSYSS结构动动态分析析篇一、简介动态分析包包括以下下模块：模态分分析，谐谐响应分分析，随随机振动动分析，响响应谱分分析及瞬瞬态分析析。动态态分析中中结构的的惯性、阻阻尼都扮扮演着重重要角色色。自由振动：结构的的自然频频率和振振型激励振动：曲柄轴轴和其他他的旋转转机械地震冲击载载荷：地地震工况况，爆炸炸随机振动：火箭发发射，道道路交通通时间载荷：汽车碰碰撞，汽汽锤、水水锤等以上每种情情况都可可以选择择相应的的动态模模块进行行分析。1、模态分分析模态分析是是用来确确定结构构的振动动特性，如如自然频频率和振振型，通通

31、常也是是进行其其他动态态分析的的先决条条件。如如汽车的的固有频频率应发发动机频频率，叶叶片在预预应力下下的振动动特性。2、谐响应应分析谐响应分析析常用来来分析结结构在持持续的简简谐载荷荷下的响响应，如如转动机机械的响响应。3、响应谱谱分析响应谱分析析通常用用来分析析建筑结结构在地地震工况况下的响响应。4、随机振振动分析析宇宙空间站站、航天天飞机等等一般都都要进行行随机振振动分析析，以便便能承受受一段时时间内不不同频率率下的随随机载荷荷。5、瞬态分分析动态分析各各模块的的特点如如下：基本方程如如下：其中只有瞬瞬态分析析允许非非线性，包包括几何何非线性性、接触触非线性性、材料料非线性性。二、阻尼概

32、概述阻尼定义：阻尼是是导致振振动不断断减弱甚甚至停止止的一种种能量耗耗散机制制。阻尼一般与与材料性性质，运运动速度度，振动动频率有有关。阻尼分为以以下类型型：粘性阻尼-缓冲器器、减震震器材料/固体体/滞后阻阻尼-内摩擦擦库伦或干摩摩擦阻尼尼-滑动摩摩擦数值阻尼-人工阻阻尼1、瞬态分分析和阻阻尼模态态分析中中结构阻阻尼矩阵阵C的完整整表达式式如下：和阻尼用来来确定瑞瑞利阻尼尼对于大多数数结构来来说，阻阻尼可以以忽略，这这时因此对于给给定的，低低频率阻阻尼小，高高频率阻阻尼大。而对于给定定的，低低频率阻阻尼大，高高频率阻阻尼小。和阻尼可以以通过定定义材料料时输入入：也可以通过过全局阻阻尼输入入：2

33、、在谐响响应分析析中的材材料/固体/滞后阻阻尼全函数的谐谐响应分分析和模模态叠加加法分析析中的结结构阻尼尼矩阵C的的完整表表达式为为：同样，g可以通通过定义义材料输输入也可以通过过求解设设置输入入：3、模态叠叠加法分分析模态叠加法法中的阻阻尼控制制在谐响响应分析析、瞬态态分析、响响应谱分分析及随随机振动动分析中中都支持持以下表表达式：4、数值阻阻尼数值阻尼并并不是真真实的阻阻尼，是是人工抑抑制由高高频结构构产生的的数值噪噪声。默认值为00.1用用来过滤滤掉虚假假的高频频模态。使用较小的的值来过过滤掉对对最终结结果影响响较小的的非物理理响应。注意：数值值阻尼只只适用于于瞬态分分析。三、模态分分析

34、应用用模态分析用用来分析析结构的的振动特特性(自然频频率和振振型),是大多多数动态态分析得得基础。假设和限制制：结构构是线性性的(M和和K是常量量).线性无阻尼尼的自由由振动方方程：假设u为简谐谐运动，则则有因此求解行行列式的特征值和和特征向向量。注意，为振型型反应结结构振幅幅的比例例关系，可可对质量量矩阵进进行正则则化2、参与因因子与有有效质量量参与因子：，其中中D是笛卡卡尔坐标标系中各各个坐标标轴单位位位移响响应。测量各个模模态在各各个方向向运动的的总质量量，较大大的值意意味着该该模态在在该方向向容易被被激励。有效质量：理论上，各各个方向向的有效效质量的的总和应应该等于于结构的的总质量量，

35、但取取决于模模态展开开的数量量。3、模态展展开方法法接触：由于于模态分分析时线线性分析析，只允允许Boondeed和No sepparaatioon，其其他接触触程序视视为无接接触。4、阻尼模模态分析析特征值是复复杂的，特特征值的的虚数部部分表示示自然频频率，而而实数部部分衡量量系统的的稳定性性，正值值不稳定定，负值值稳定。模态展开方方法：四、谐响应应分析应应用输入条件：简谐变变化的载载荷(力，压压力和位位移),多个载载荷应具具有同样样得频率率，力和和位移可可以是同同相或异异相。假设和限制制：结构构具有固固定的或或与频率率相关的的刚度，阻阻尼，质质量，不不允许非非线性；所有的的载荷位位移按相相

36、同频率率做简谐谐变化。当施加的载载荷的频频率接近近结构的的自然频频率时，发发生共振振；增加加阻尼降降低响应应的振幅幅；阻尼尼较小的的变化都都会导致致共振区区响应的的大幅变变化；谐响应的运运动方程程如下：求解方法有有两种：1、全函数数法，直直接求解解矩阵方方程。该方法求解解准确，但但速度慢慢于MSSUP且且耗资源源，支持持几乎所所有的载载荷和边边界条件件，其中中加速度度、轴承承载荷、力力矩相角角只能为为0。2、模态叠叠加法MMUSPP，对方方程进行行坐标变变换uu=yy，将将M和K变换成成对角矩矩阵进行行解耦，再再求解nn个解耦耦的方程程y，其中中C必须是是是对称称矩阵，此此方法需需先进行行模态

37、分分析。模态叠加法法是一种种近似求求解，准准确度取取决了模模态的展展开阶数数，一般般比FUULL法法快。基本设置：clustter ressultts-incluude ressiduual vecctorr-在模模态叠加加分析中中，当施施加的载载荷激励励高阶模模态时，动动态响应应将会很很粗糙。因因此采用用ressiduual vecctorr方法，除除了采用用模态的的特征向向量，还还利用附附件的模模态转换换向量来来计算高高阶频率率。五、响应谱谱分析响应谱分析析主要用用来替代代时程分分析来确确定结构构对时间间变化载载荷的响响应：如地震载荷荷，风载载，海浪浪载荷，活活塞载荷荷，火箭箭发动机机振动

38、等等。对于多自由由度长时时程的分分析往往往通过响响应谱分分析来近近似快速速的求解解最大响响应。1、响应谱谱响应谱一般般是单自自由度系系统在给给定时程程内的最最大响应应，该响响应可以以是位移移，速度度和加速速度。多多个不同同频率相相同阻尼尼的单自自由度振振荡器K,CC,M就可以以绘制响响应谱,其中阻阻尼已经经包含在在响应谱谱中，也也可以给给定其他他的阻尼尼绘制相相应的响响应谱。位移，速度，加速度响应谱之间是可以相互转换的，转换公式如下：2、分析类类型响应谱分析析分为单单点响应应谱(SSPRSS)分析析和多点点响应谱谱分析(MPRRS).SPRS-已知激激励方向向和频率率的响应应谱作用用在所有有的

39、支撑撑点上，通通常用来来分析建建筑结构构的地震震载荷。参与因子是对给给定自然然频率结结构响应应的量度度，表征征每个模模态对特特定方向向的响应应贡献多多少。对于每个特特征频率率，谱值值S都可以以通过对对数插值值从响应应谱中得得到，但但超过响响应谱频频率不会会进行插插值，而而是取最最近点的的谱值。模态系数AA，定义义为放大大系数来来乘以特特征向量量来给出出每个模模态的实实际位移移，计算算公式如如下。响应R，计计算公式式如下如果系统有有多个模模态，那那么应该该对各个个模态下下的响应应R进行叠叠加组合合响应谱分析析计算最最大的位位移和应应力响应应，它不不能准确确计算实实际响应应，因此此有以下下3种叠加

40、加方法SSRSSS,CQQC和ROSSE。SRSS:以下情况，SRSS法不再适用：考虑近间距距自然频频率的模模态考虑部分或或全刚度度响应的的模态包含未展开开的高阶阶频率4、如果各各阶模态态频率有有足够的的间距，可可以使用用SRSSS法叠叠加。评判各阶模模态是否否是近距距频率，对对于不同同的阻尼尼比有不不同的评评判准则则。对于阻尼比比2%，如果果fifj，且且fj1.11fi，则则是近距距频率；对于阻尼比比2%，如果果fifj，且且fj(1+5)fii，则是是近距频频率。对于近距频频率模态态，可选选用CQQC或ROSSE进行行叠加，其其中纠正正系数001，=0，不不纠正；=1，全全纠正；01，部

41、部分纠正正。CQC和RROSEE计算公公式中是基于于模态的的频率和和阻尼计计算得到到。CQC计算算公式如如下ROSE计计算公式式如下5、响应谱谱中有两两个特征征频率ffsp(峰值频频率)和fzppa(00周期加速速度区域域)低频区ffsp，不不考虑模模态纠正正除非有有近距频频率，可可用SRRSS,CQCC或ROSSE。中频区在ffsp和和fzppa之间间，由周周期区向向刚性区区转变，模模态包含含周期部部分和刚刚性部分分，通常常用系数数将响响应分为为周期部部分和刚刚性部分分。=0，周周期；=1，刚刚性；00ffzpaa，刚性性区，模模态需要要完全纠纠正。计算有两两种方法法：Liindlley-Y

42、oww和Guppta。Lindlley-Yoww法：=(Saa), =ZPPA/SSa，ZPAA-0周周期的加加速度，Sa第i阶频率的加速度。当SaZPAA,随着着Sa的减减小增大。Guptaa法：=(f)， Lindlley-Yoww法中刚刚性响应应影响所所有的模模态其对对应的频频率响应应SaZPAA,但不不应该用用于其模模态频率率ff11=fssp，因因此Guuptaa法适用用大部分分情况，应应优先选选用。6、刚性响响应计算算首先如前面面描述的的单独进进行各个个模态的的响应计计算，当当打开刚刚性响应应影响RRigiid RRespponsse EEffeect时时，这些些模态响响应RR就不

43、不再是进进行直接接组合，而而是分为为周期Rp和刚性性部分Rr。刚性响响应系数数可选择择Guppta或或Linndleey-YYow法法计算。周期部分和和刚性部部分响应应计算如如下：然后分别进进行组合合叠加，对对于周期期部分响响应RRp可可用SRRSS,CQCC或ROSSE方法法进行叠叠加，如如果含有有近距频频率模态态时需要要纠正不不能使用用SRSSS法。刚刚性部分分响应Rr进行代代数和叠叠加即可可最后将周期期部分响响应和刚刚性部分分响应进进行组合合得到总总的响应应Rtt7、缺省质质量响应应进行模态分分析时，我我们不可可能展开开所有模模态来考考虑结构构1000%的质质量，因因此我们们关心的的模态

44、中中所有质质量占总总质量的的百分比比即为有有效质量量比率，但但展开的的最高模模态频率率因远大大于响应应谱的ffzpaa，才能能得到较较为准确确的分析析结果。有时需要展展开的模模态阶数数太多，我们可以通过模态分析计算缺省的质量将其进行额外的响应分析Missing Mass Response，这样就不必展开的模态频率要远大于fzpa。当ffzzpa，加加速度响响应是刚刚性的，因因此可以以进行静静态的加加速度分分析。首先可以计计算频率率大于ffzpaa总的惯惯性力FFT计算各个模模态的惯惯性力计算各模态态惯性力力的合力力计算缺省质质量的惯惯性力最后计算缺缺省质量量的响应应注：对于加加速度激激励缺省省

45、质量响响应是一一个伪静静态响应应。如果分析包包含了刚刚性响应应，缺省省质量响响应将会会加到刚刚性响应应中8、多点响响应分析析MPRRS不同的约束束点可以以加载不不同的响响应谱，最最多可以以加载1100种种不同激激励，首首先对每每个响应应谱进行行单独计计算，最最后SRRSS叠叠加计算算得到总总的响应应。9、程序设设置进行响应谱谱分析前前必须进进行模态态分析，建建议先将将模态分分析的结结果与响响应谱做做对比，然然后选择择合适的的求解方方法，一一般规则则如下：模态只在低低频区，SRSS(CQC/ROSE for closelys paced modes),NO rigid response effe

46、ct，no missing mass effect模态只在中中频和高高频区，SRSS(CQC/ROSE for closelys paced modes),rigid response by Lindley or Gupta method，missing mass on模态在所有有的频率率区域，SRSS(CQC/ROSE for closelys paced modes),rigid response by Gupta method，missing mass on。要点：施加响应谱谱通过表表格形式式输入位位移，速速度或加加速度谱谱激励必须加加载在固固定的自自由度上上结果以最大大响应的的形式给给

47、出具体操作：选择要展开开的模态态阶数，建建议其最最大频率率是响应应谱最大大频率的的1.55倍选择单点还还是多点点分析选择模态叠叠加方式式SRSSS,CCQC或或ROSSE程序默认只只计算位位移响应应，可以以设置计计算速度度和加速速度响应应可以输入位位移，速速度或加加速度谱谱，每个个谱值对对应一个个频率缺省质量MMisssingg Maass efffectt设置，设设为YEES，包包含高阶阶频率模模态的响响应，只只适用于于加速度度激励，需需要输入入ZPAA(即0周期加加速度)加速度度值。刚性响应影影响riigidd reespoonsee efffecct，模模态包含含中高频频区，建建议使用用

48、Guppta法法。六、随机振振动分析析随机振动分分析是另另外一种种谱分析析方法，其其目的是是为了确确定结构构静态属属性的响响应，通通常1标准差差范围内内的位移移应力响响应。许许多过程程分析都都会涉及及到随机机振动分分析，如如生产线线上的零零件，公公路上行行驶的车车辆，飞飞行中的的飞机，发发射中的的太空飞飞船等等等。随机振动分分析包含含所有时时间的所所有频率率，在各各个频率率下的振振幅是随随时间变变化的。虽然在给定定的频率率下，激激励的振振幅是不不断变化化的，当当对于大大多数过过程，其其平均值值是趋于于稳定的的。因此随机激激励可以以通过功功率密度度取消PPSD进进行描述述。总的频率范范围可以以分

49、为多多个单独独的频率率范围称称为biin，激激励平方方后求每每个biin的平平均值，然然后再除除以biin的宽宽度，单单位为RRMS22/Hzz。位移，速度度，加速速度激励励间的关关系为：1、假设和和限制结构没有随随机属性性没有随时间间变化的的刚度，阻阻尼等没有随时间间变化的的力和约约束轻微的阻力力，远小小于惯性性和弹性性力事实上，大大多数随随机过程程都遵循循高斯分分布，因因此可以以用标准准差来描描述随机机振动的的范围1668.227%,295.9511%,3999.7737%。由于随机分分布近似似正态分分布，高高的分布布其出现现的几率率是非常常小的，因因此3可作作为分析析得上限限。根据理论分

50、分析对于多个PPSD的的计算结结果通过过SRSSS进行行组合。输入PSDD曲线时时，绿色色表示合合理的准准确的，黄黄色表示示结果并并不考虑虑合理性性，红色色表示建建议修改改输入的的PSDD载荷。为了得到更更好的PPSD曲曲线，可可以选择择impprovved Fitt 2、求解设设置模态阶数：建议其其频率为为PSDD最大频频率的11.5倍倍insiggnifficaant moddes：如果选选择Yees，modde ssignnifiicannt设为为0表示选选择所有有的模态态，选择择1表示不不选择模模态，任任何小于于siggnifficaant levvel的的模态表表示对结结果无贡贡献。

51、suppoort 边界条条件必须须在模态态分析中中定义。可以输入以以下几种种PSDD多个PSDD可以同同时施加加，结果果用SRRSS叠叠加。七、瞬态分分析瞬态分析是是时程分分析，可可以包含含惯性，阻阻尼，非非线性等等因素。进行瞬态分分析前一一般先进进行以下下铺垫工工作：简化，对模模型进行行适当简简化使求求解更容容易非线性，如如果存在在非线性性，可以以先进行行静态分分析评估估其影响响模态分析，可可以先进进行模态态分析得得到结构构自然频频率和振振型来评评估动态态行为，其其中自然然频率可可以用来来计算时时间步长长。程序在求解解以上方方程时采采用Neewmaark timme或HHTT两种方方法：时间

52、步长：Newmaark的的计算方方法如下下：其中a0至至a5是和t的函数数，是数数值阻尼尼可以通通过程序序直接输输入。newmaark参参数和通过以以下公式式计算：2、求解技技术ANSYSS求解瞬瞬态分析析时共有有两种方方法Thhe FFulll Meethood和Thee Moode-supperpposiitioon mmethhod，其其对比如如下Full Metthodd允许所所有的非非线性，接接受绝大大多数的的载荷形形式。非线性主要要包含以以下几种种形式，接接触非线线性、几几何非线线性(大变形形)、材料料非线性性。Full Metthodd允许所所有的五五种接触触方式，其其中Boon

53、deed 和和 Noo seeparratiion是是线性接接触只需需一个迭迭代步，其其余是非非线性接接触。非线性求解解采用NNewtton-Rapphsoon方法法：载荷步Looad steeps：用来定定义具有有不同变变化趋势势的载荷荷，如下下图中的的Fa和Fb子步subbsteeps:用来定定义载荷荷增长数数进行迭迭代求解解，如下下图中的的Fa11和Fb113、求解设设置full traansiientt主要包包含以下下设置：时间步长ttimee sttep是是一个非非常重要要的参数数，决定定了求解解的准确确性和收收敛性，往往往需要要足够小小来描述述结构的的动态响响应，建建议先进进行模态态分析。程序默认采采用自动动时间步步长auuto timme sstepppinng，选选择合适适的innitaal，minniumm，maxximuum时间间步长是是