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1、动力分析一、结构振动特性分析（模态分析）1.概念：其是瞬态动力学分析、谐响应分析与谱分析的基础。典型的无阻尼结构自由振动的运动方程：. 0MxKx令 sin()xt则有.2 sin()xt代入运动方程，得：2() 0KM此为结构振动的特征方程， 模态分析就是计算其特征值i及对应的特征向量i。2.模态分析的过程：建模、模态求解、扩展模态、观察结果。建模是必须指定弹性模量EX 和密度 DENS。模态求解方法有： Block Lanczos 法、Subspace法、PowerDynamic法、Reduced法、Unsymmatric 法、Damped法和 QR Damped法模态求解： a.设置分析
2、选项 b.施加载荷 c.指定载荷步选项 d.求解扩展模态： a.激活扩展选项 b.设置扩展选项 c.求解模态分析中的载荷只有零位移约束是有效的。模态计算时要设定所要求解的模态数和频率范围。如果要观察特定振型中相对应的应力、应变等数据时， 要扩展模态。二、谐响应分析1.概念：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 谐响应为持续的周期载荷作用于结构或部件上产生的持续的周期响应。其用于确定线性结构在随时间以正弦规律变化的载荷作
3、用下的稳态响应，从而得到结构部件的响应随频率变化的规律。运动方程：.M C K sinxxxFt其中F 为载荷的幅值向量，为激振动力的频率。位移响应为： sin()xAt2.分析方法： 完全法（Full） 、缩减法（Reduced ） 、模态叠加法（Model Superposition）无论哪种分析方法，都需要注意以下三点：载荷必须随时间按正弦规律变化；所有载荷的频率必须相同； 不允许有非线性效应。（1）完全法：采用完整的系统矩阵计算谐响应，是最容易使用的方法。分析过程为建模、加载求解和观察结果。加载求解： a.设置分析选项 b.施加载荷 c.指定载荷步选项 d.求解（2）缩减法：通过选取主
4、自由度和压缩矩阵来减小问题的规模，先计算主自由度的结果，然后再扩展到初始所有自由度上。分析过程为建模、 加载计算缩减解、扩展求解（若要了解主自由度以外的结果）和观察结果。需要定义主自由度， 只能施加位移和力载荷， 且载荷只能施加在主自名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 由度上。（3）模态叠加法：通过模态分析得到的振型乘上因子并求和来计算结构的响应。分析过程为建模、 计算模态分析解、计算模态叠加谐响应解、扩展模态叠加解
5、和观察结果。模态提取方法只能采用Block Lanczos 法、Subspace法、Reduced法、PowerDynamic法或 QR Damped法，其它提取方法不能用。如果用 PowerDynamic 法，不能施加非零的载荷和位移。如果用 QR Damped法，必须在模态分析阶段指定阻尼。三、瞬态动力学分析1.概念：又称时间历程分析， 用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的动力学响应，目的是得到结构在稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷随意组合作用下随时间变化的位移、应变、应力和力。运动方程：.M C K ( )xxxF t2.求解方法主要分为振型叠加法和逐步积分法振型叠加法的思路是： 利用
6、振型矩阵作为变换矩阵，将多自由度系统原来相互耦合的振动方程组转化为等数量彼此独立的单自由度振动方程并分别求解， 以求得单自由度解作为系数将结构的各阶模态进行叠加并求和，最终得出结构的瞬态响应。逐步积分法的思想是：将原本在任意时刻t 都需要满足的运动方名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 程的位移矢量 X（t） ，代之以只要在离散时间点满足动力学方程，而在一定时间间隔内，对位移、速度和加速度的关系采取某种假设，这样就可由
7、初始条件逐步求出后续各个时间点的响应值。瞬态分析方法：完全法（Full） 、 缩减法（Reduced ） 、 模态叠加法（Model Superposition）（1）完全法分析过程：建模、加载求解和观察结果。加载求解： a.建立初始条件，在分析之前，需要建立初始条件和正确使用载荷步。初始条件为初始位移（0u）和初始速度（.0u） 。b.设置求解控制选项c.施加载荷 d.存储载荷步设置e.求解载荷步（2）缩减法分析过程：建模、加载计算缩减解、扩展解和观察结果。（3）模态叠加法分析过程：建模、计算模态解、计算模态叠加法瞬态分析解、扩展解和观察结果。四、谱分析1.概念：谱分析是一种将模态分析的结果
8、和已知谱联系起来计算结构响应的分析方法，主要用于确定结构对随机载荷或随时间变化载荷的动力响应。2.谱分析类型：响应谱分析、动力设计分析、随机振动分析（PSD）响应谱代表系统对一个时间历程载荷函数的响应，是一个响应和频率的关系曲线。 ANSYS 响应谱分为单点响应谱（ SPRS）和多点响应谱，前者指在模型的一个点集定义一条响应说，后者指在模型的多个点集定义多条响应谱。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 动力分析设计是一
9、种用于分析船舶装备抗震性的技术。随机振动分析主要用于确定结构在具有随机性质的载荷作用下的响应。（1）单点响应谱分析过程：建模、计算模态解、谱分析求解、扩展模态、合并模态和观察结果。计算模态解时模态提取方法只能采用Block Lanczos 法、 Subspace法和 Reduced法，其他该去不能用。谱分析求解：设置分析选项、设置激励谱选项、定义激励谱的谱值频率关系曲线、设置阻尼、求解。合并模态：指定分析选项、选择模态合并方法、合并求解。（2）随机振动分析过程：建模、计算模态解、谱分析求解、扩展模态、合并模态和观察结果。谱分析求解：设置分析选项、设置激励谱选项、定义激励谱的谱值频率关系曲线、施加功率谱密度激励、计算计算PSD参与因子、设置输出控制、求解。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -