动力分析补充

动力学

培训手册实例分析补充资料目录介绍性实例Tacoma吊桥抖振破坏

W-3模态分析实例带孔平板

W-11模态分析实例受预应力的圆盘

W-19模态分析实例圆锥斜角齿轮

W-23谐分析两端固支的梁

W-27瞬态分析 物块在弹性梁上的反弹

W-31响应谱分析工作台

W-36介绍性实例Tacoma吊桥抖振破坏介绍性实例

Tacoma吊桥抖振破坏目的：了解典型动力学分析的基本步骤；TacomaNarrows吊桥，又称为CallopingGertie,因其在1940年令人惊奇的倒塌而著名，在这个实例中，将桥的模型进行分析，并计算它的固有频率和振型。然后将通过谐分析来摸拟导致桥倒塌的暴风以及漩涡脱落情况。介绍性实例

Tacoma吊桥抖振破坏(接上页）分析步骤指导：1.进入指导教师指定的ANSYS工作目录2.从gallop.inp文件读入数据开始：

UtilityMenu>File>ReadInputfrom…

这将会建立一个桥的模型下一步是进行模态分析介绍性实例

Tacoma吊桥抖振破坏(接上页）3. 进入求解器将分析类型改为模态分析Solution>NewAnalysis…

选择模态4. 设下列分析选项：[Solution>]AnalysisOptions...

选择BlockLanczos法

提取10阶模态

扩展10阶模态

包括预应力效应选项------选OK

下一个对话框接受缺省值5. 求解[Solution>]-Solve-CurrentLS6. 图示前几阶振型GeneralPostproc>NextSet[GeneralPostproc>]PlotResults>DeformedShape介绍性实例

Tacoma吊桥抖振破坏(接上页）7. 进入求解器并选择谐分析Solution>NewAnalysis…8. 设置下列分析选项：[Solution>]AnalysisOptions...

振型叠加求解方法

其余各项取缺省值（包扩后面的话框）9. 设置频率和子步选项：Solution>Time/Frequenc>FreqandSubsteps...

谐振动频率范围=0to0.4

字步数=40

阶梯式边界条件10. 设置常常尼比=0.01Solution>Time/Frequenc>Damping…11. 为模态叠加施加载荷矢量，比例因子设定为100（关闭警告窗口Solution>Apply>LoadVector>ForModeSuper…12. 求解介绍性实例

Tacoma吊桥抖振破坏(接上页）13.进入POST26（时间历程后处理器），并选定结果文件

TimeHistPostpro>Settings>File…

允许变量数目=10

含有数据的文件=gallop.rfrq14. 建立一个标量参数来表示中心节点:ncen=node(0,0,0).15.定义一个含有中心节点UZ位移的变量：

a. TimeHistPostpro>DefineVariables>Add>NodalDOFResult>OK b. 选择任意一个节点，并在选择对话框中按OK

(注意：在下一个对话框中要将这个节点号变为ncen!) c. 参考变量号=2

d. 节点号=ncen e. 标签名(用户定义的标签)=umid f. 选择自由度解，在UZ方向的平移介绍性实例

Tacoma吊桥抖振破坏(接上页）16.绘制2号变量的曲线图TimeHistPostpro>GraphVariables…在顶部空格内填入2

17. 退出ANSYS，或者如果时间允许的话，接着进行第18步介绍性实例

Tacoma吊桥抖振破坏(接上页）任选:继续下列各步骤，以查看再0.07HZ频率时的变形和应力18.(仍在POST26中)从文件gallop_more.Inp读输入数据19.进入POST1,读入第一载荷步的第7子步的结果，并画出变形图及应力等值线图。对虚部重复以上操作20.退出ANSYS.实部虚部模态分析实例带孔平板模态分析实例

带孔平板描述:

确定图示带孔平板:前10阶固有频率。假设平板在圆孔处有径向约束。平板由铝制成，材料性质如下：--杨氏模量=10x106psi--密度=2.4x10-4lb-sec2/in4--泊松比=0.27模态分析实例

带孔平板(接上页)分析步骤指导：1. 清空数据库，读入plate.inp文件,以生成一个几何模型及网格UtilityMenu:File>Clear&StartNew…

按OK,然后选择YesUtilityMenu:File>ReadInputfrom…

选择plate.inp2. 定义材料性质Preprocessor>MaterialProps>Isotropic…对材料号1按OK键，并输入:杨氏模量=10e6密度=2.4e-4泊松比(次要的)=.273. 选择模态分析Solution>NewAnalysis…

选择模态，按OK模态分析实例

带孔平板(接上页)4. 设置分析选项[Solution>]AnalysisOptions…选择BlockLanczos方法提取10阶模态扩展10阶模态计算单元结果选项…按OK对下一个对话框接受缺省值5. 在孔上加径向约束UtilityMenu:Plot>Lines[Solution>]-Loads-Apply>-SymmetryBC-OnLines+选择孔的周边线并按OK6. 开始求解[Solution>]-Solve-CurrentLS在/stat窗口中检查求解信息，然后按OK键模态分析实例

带孔平板(接上页)7. 查看结果，从对频率列表开始GeneralPostproc>ResultsSummary8. 绘制第一阶振型[GeneralPostproc>]-ReadResults-FirstSet[GeneralPostproc>]PlotResults>DeformedShape…选择“变形和不变形边框”，按OK键9. 显示第二阶振型并绘制成动画[GeneralPostproc>]-ReadResults-NextSetUtilityMenu:Plot>ReplotUtilityMenu:PlotCtrls>Animate>ModeShape…帧数=10时间间隔=0.0510.对后继的各模态重复上述步骤模态分析实例机翼模型模态分析实例

机翼模型描述:

确定所示机翼模型的前5阶固有频率:杨氏模量=38000psi密度=1.033x10-3slugs/in3=1.033E-3/12lb-sec2/in4模态分析实例

机翼模型(接上页)分析步骤指南：1. 清空数据库读入文件wing.inp,以建立机翼几何模型及网格2. 定义材料性质。注意使用英制in-lb-sec单位3. 施加边界条件提示:选择在面上施加位移，选定z=0的区域，固定其全部自由度.4. 采用BlockLanczos法提取并扩展前阶5阶固有率频.5. 查看所有这些阶的振型模态分析实例受预应力的圆盘模态分析实例

受预应力的圆盘描述:

确定所示有孔铝盘的前10阶固有频率和振型:杨氏模量=10x106psi密度=2.3x10-4lb-sec2/in4泊松比=0.27模态分析实例

受预应力的圆盘分析步骤指南：1. 清空数据库，读入disc.inp文件,以生成一个几何模型及网格2. 施加位移约束:在中心孔处UZ=0，并有对称边界条件（对于径向约束而言）提示:将要用到两个菜单：

Solution>Apply>Displacement>OnLines+

对UZ的约束

[Solution>Apply>Displacement>]-SymmetryB.C.-OnLines+

对于对称边界条件

为了更容易的选择各条线，转换到前视图上，并使用圆拾取方式3. 施加薄膜压力载荷：-20psi应力作用在盘的外边缘上。提示：仍保持前视图，使用圆圈拾取方式拾取整个盘，然后用圆圈解除拾取方式对除了外边缘以外的所有其它部分解除拾取4. 激活预应力效应选项（采用分析选项对话框），得到一个静力分析解，并查看结果模态分析实例

受预应力的圆盘（接上页）5. 转换成模态分析激活预应力效应选项（再次），使用Block-Lanczos法提取预应力圆盘的前10阶模态6. 查看各阶振型7.如果时间允许的话，再作一个没有预应力的模态分析（将预应力选项关闭），并比较结果。下面所示分别为这两种情况下的第一阶振型。你能猜出哪一个是有预应力的呢?模态分析实例圆锥斜角齿轮模态分析实例

圆锥斜角齿轮描述:

确定所示螺旋圆锥齿轮第二节径的前2阶固有频率，假设是完全自由条件（即无位移约束），齿轮材料性质如下:杨氏模量=2.9x107psi密度=7.32x10-4lb-sec2/in4泊松比=0.32此实例是公司特许的模态分析实例

圆锥斜角齿轮(接上页)分析步骤指南：1. 清空数据库，读入bevel.inp文件，建立齿轮的基本扇区2. 确定一个循环对称的平面作为RIGHT节点组元3. 将这些数据库存盘，然后产生这个基本扇区的复制品Preprocessor>CyclicSector...模态分析实例

圆锥斜角齿轮(接上页))4. 定义带有下述选项的模态分析选BlockLanczos方法在频率范围内100~10000提取二阶模态约束方程处理用精确拉格朗日法5. 用宏命令CYCSOL对节径范围2~2，具有53个扇区的问题求解6. 扩展扇区至所有53个扇区，并查看其第一振型UtilityMenu>PlotCtrls>Style>EdgeOptions.谐分析实例两端固支梁谐分析实例

两端固支梁描述:

一钢制梁上装有两个螺旋机器，以300~1800rpm的速度旋转，施加的最大力为70lb。试确定该梁的谐响应。梁长10英尺，两端固支，两旋转机器分别放置在梁的距两个端点为L/3的地方。假设阻尼比为2%谐分析实例

两端固支梁(接上页)分析步骤指南：1. 清空数据库，读入beam.inp文件，以建立一个梁的模型2. 指定谐分析（采用完全方法）和阻尼3. 将梁两端固定，分别在梁上的40inch和80-inch处作用两个同相的简谐力4. 在5~30HZ，即(300~1800rpm)范围内指定25个解注意：采用分步加载法5. 得到谐响应解谐分析实例

两端固支梁(接上页)6. 对施加力的两个节点画出位移对频率的关系曲线7. 查看在临界频率和相角时梁的变形8. 如果时间允许的话，进行当两个力的相位差为180时的分析瞬态分析实例物块在弹性梁上的反弹瞬态分析实例

物块在弹性梁上的反弹描述:

一个6*6*1-inch尺寸的物块从100inch高处落到一长100inch的梁上。求当此物块在梁上反弹时的运动图。假设碰撞的间隙接触刚度为2000lb/in。梁两端完全固支，唯一的载荷为重力加速度，其大小为6in/sec2,物块与梁由相同的材料制成:杨氏模量=1,000,000psi密度=0.001lb-sec2/in4泊松比=0.3瞬态分析实例

物块在弹性梁上的反弹(接上页)分析步骤指南：1. 清空数据库，读入bounce.inp文件，以建立其模型2. 定义瞬态分析（完全法），大变形效应设定为ON,ß阻尼设定为.0003183.3. 固定梁的两个端点的所有自由度4. 用APDL计算积分时间步长(ITS):kgap=2000

-

间隙接触刚度mgap=6*6*0.001=0.036

-物块质量pi=acos(-1)fgap=

sqrt(kgap/mgap)/(2*pi) -

间隙频率its=1/(fgap*30)

-计算积分时间步长瞬态分析实例

物块在弹性梁上的反弹(接上页)5. Solveusingtwoloadsteps.采用两个载荷步求解

载荷步1(对非零初加速度):静力解(时间积