基于ANSYS的静力与动力学分析 课件 第13章 瞬态动力学分析

第13章

瞬态动力学分析第13章

瞬态动力学分析13.1瞬态动力学分析13.2计算实例13.3瞬态动力学分析中关键点返回本章

13.1瞬态动力学分析如果动力学方程中列向量{F}中激励力是时间的非周期函数，则该系统的振动被称为瞬态振动，对该系统响应的分析，在ANSYS软件中称为瞬态动力学分析。ANSYS软件提供三种方法求解瞬态动力学方程：完全法、缩减法、模态叠加法。前两种方法在数学上归类为求初值的问题，整个系统的位移和速度必须有初始瞬时值来确定。完全法和缩减法一般采用数值积分法——Newmark或Wilson方法，由此初始值开始，取适当时间步长在时域内积分，来求解结构的位移与速度；而模态叠加法则通过坐标变换，用广义坐标来代替原来的物理坐标，而使运动微分方程解耦，使联立方程组变成n个独立的微分方程，从而可采用“各个击破”的方法逐一求解。返回本章13.2计算实例一10号热轧工字钢悬臂梁，梁的长度等于L=1m，工字钢左端被完全固定，右端受到一个冲击力P=1500N的集中力作用，冲击力加载时间历程见图所示，请分析1s之内悬臂梁的响应。返回本章13.3瞬态动力学分析中关键点1.如何定义载荷步2.载荷步定义、加载、求解3.读取结果返回本章1.如何定义载荷步ANSYS把载荷（非周期函数）对时间的关系曲线划分成适当的载荷步进行加载。见图所示，在时间与载荷曲线上，每一个拐点是一个载荷步。施加瞬态载荷的第一步通常是建立初始条件，即零时刻的初始位移与初始速度，如果都没有设置，两者都被认为是0，然后指定后续载荷步和载荷步选项。如以图所示载荷为例，载荷步加载具体步骤如下：

定义载荷步1：1.在要求的部位施加约束；2.在要求部位上施加载荷20N；3.设置此力终止时间为0.2s；4.设置载荷加载方式为斜坡加载，即ramped；5.将此载荷步写入载荷步文件1中。

定义载荷步2：1.设置此力终止时间为0.5s；2.保持斜坡加载（ramped）不变；3.将此载荷步写入载荷步文件2中。

定义载荷步3：1.删除原载荷20N，施加新载荷40N；2.设置此力终止时间为0.7s；3.设置载荷加载方式为阶跃加载，即stepped；4.将此载荷步写入载荷步文件3中。

定义载荷步4：1.删除原载荷40N，施加新载荷20N；2.设置此力终止时间为0.85s；3.设置载荷加载方式为斜坡加载，即ramped；4.将此载荷步写入载荷步文件4中。返回本节2.载荷步定义、加载、求解以右图瞬态力为例，讲述载荷步定义、加载及求解的具体操作过程：1.在悬臂梁右端所在关键点上加载方向FY、大小为-1500N的集中力2.点击MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Time/Frequenc>TimeandSubsteps，按图示进行设置。3.点击MainMenu>Solution>LoadStepOpts>WriteLSFile，写入载荷步文件1。下一张2.载荷步定义、加载、求解4.删除梁右端关键点上的集中力：MainMenu>Solution>DefineLoads>Delete>Structural>Force/Moment>ONKeypoints，拾取并删除集中力。5.计算参数设置：MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Time/Frequenc>TimeandSubsteps，在“TIME”文本框内填写1，在“KBC”单选框内选择“Stepped”。

6.写入载荷步文件：MainMenu>Solution>LoadStepOpts>WriteLSFile，写入载荷步文件1。7.从载荷步文件进行求解：MainMenu>Solution>Solve>FromLSFiles，按图填写。返回本节3.读取结果在时间历程后处理中读取计算结果：MainMenu>TimeHistPostproc，单击“AddData”按钮，依次选择NodalSolution>Y-Componentof