[ANSYS] ANSYS谐响应分析关键技术点

bearplus 发表于 2018-12-24 22:26 | 显示全部楼层 | 复制链接分享      上一主题  翻页  下一主题
一、什么是谐响应分析

确定一个结构在已知频率的正弦(简谐)载荷作用下结构响应的技术。
谐响应分析的局限性
1.所有载荷必须随时间按正弦变化
2.所有载荷必须有相同的频率
3.不允许有非线性特性
4.不计算瞬态效应
可以通过瞬态动力学分析来克服这些限制,即将简谐载荷表示为有时间历程的载荷函数。


二、输入


1. 已知大小和频率的谐波载荷(力、压力和强迫位移);
2. 同一频率的多种载荷,可以是同相或不同相的。


三、输出


1. 每一个自由度上的谐位移,通常和施加的载荷不同相;
2. 其它多种导出量,例如应力和应变等。


四、谐响应分析用于设计


1. 旋转设备(如压缩机、发动机、泵、涡轮机械等)的支座、固定装置和部件;
2. 受涡流(流体的漩涡运动)影响的结构,例如涡轮叶片、飞机机翼、桥和塔等。


五、为什么要作谐响应分析


1. 确保一个给定的结构能经受住不同频率的各种正弦载荷(例如:以不同速度运行的发动机);
2. 探测共振响应,并在必要时避免其发生(例如:借助于阻尼器来避免共振)。


六、谐波载荷的本性


1. 在已知频率下正弦变化;
2. 相角y允许不同相的多个载荷同时作用, y缺省值为零;
3. 施加的全部载荷都假设是简谐的,包括温度和重力。


七、复位移


在下列情况下计算出的位移将是复数
1. 具有阻尼
2. 施加载荷是复数载荷(例如:虚部为非零的载荷)
3. 复位移滞后一个相位角y(相对于某一个基准而言)
4. 可以用实部和虚部或振幅和相角的形式来查看


八、模型


1. 只能用于线性单元和材料,忽略各种非线性;
2. 记住要输入密度;
3. 注意:如果ALPX(热膨胀系数)和DT均不为零,就有可能不经意地包含了简谐热载荷。为了避免这种事情发生,请将ALPX设置为零。如果参考温度 [TREF]与均匀节点温度 [TUNIF]不一致, 那么DT为非零值。


九、施加谐波载荷并求解


1. 所有施加的载荷以规定的频率(或频率范围)简谐地变化
2. “载荷”包括:位移约束-零或非零的、作用力、压强
注意:如果要施加重力和热载荷,它们也被当作简谐变化的载荷来考虑!


十、规定谐波载荷时要包括振幅、相角和频率
1. 振幅和相角
(1)载荷值(大小)代表振幅 Fmax;
(2)相角 f 是在两个或两个以上谐波载荷间的相位差,单一载荷不需要相角f ;
(3)ANSYS 不能直接输入振幅和相角,而是规定实部和虚部分量;
例如,施加两个简谐力 F1和 F2 ,其相角相差 f:
F1real = F1max F1的振幅;F1imag = 0
F2real = F2maxcosf;Fimag = F2maxsinf
(4)可以使用APDL语言计算,但要确保角度单位为度(缺省为弧度)。
2. 频率
通过频率范围和在频率范围内的子步数量来规定每秒的循环次数(赫兹);
例如,在0-50频率范围内有10个子步时将给出在5,10,15...45和50Hz等频率上的解;而同一频率范围只有一个子步时,则只给出50Hz频率上的解


十一、谐响应分析和瞬态响应分析


很多问题谐响应分析和瞬态响应分析都可以做,关键取决于你想得到的结果。
1. 一个是频响特性,一个是时域响应,有本质的不同
2. 谐响应分析是频率段扫描,也就是说分析它在一个频率范围内的响应,可以得到在各个频率下的位移(或应力)响应。如果想做单一频率下的响应可以把子步数设为1。如在0-50频率范围内有10个子步时将给出在5,10,15...45和50Hz等频率上的解;而同一频率范围只有一个子步时,则只给出50Hz频率上的解。
3. 瞬态分析是时间历程分析,可以提取一个正弦周期时间段上变化的载荷。计算出结构在这个时间段上的响应。用载荷函数表示正弦载荷加载就ok了。
4. 如果你想得到结构在频率段(或单一频率点)激励下的响应分布,可以用谐响应分析(是在模态分析上的延伸,得到的结果和模态分析的结果类似,这时你得不到在一个载荷作用周期内的位移或应力随时间的变化)。如果你想得到结构(或结构上某点)在载荷作用下位移(或应力)随时间变化可以用瞬态分析。

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