ANSYS随机振动理论.doc
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1、4、5随机振动(PSD)分析步骤 PSD分析包括如下六个步骤:1建造模型;2求得模态解;3扩展模态;4获得谱解;5合并模态;6观察结果。以上六步中,前两步跟单点响应谱分析一样,后四步将在下面作详细讲解。ANSYS/Professional产品中不能进行随机振动分析。如果选用GUI交互方法进行分析,模态分析选择对话框(MODOPT命令)中包含有就是否进行模态扩展选项(MXPAND命令),将其设置为YES就可以进行下面得:扩展模态。这样,第二步(求得模态解)与第三步(扩展模态)就合并到一个步骤中进行计算。4、4、9建造模型 该步与其它分析类型建立模型得过程相似,即定义工作名、分析得标题、单元类型、
2、单元实常数、材料性质、模型几何形状等。注意以下两点:只有线性行为在谱分析中才就是有效得。任何非线性单元均作为线性处理。如果含有接触单元,那么它们得刚度始终就是初始刚度,不再改变;必须定义材料弹性模量(EX)(或其她形式得刚度)与密度(DENS)。材料得任何非线性将被忽略,但允许材料特性就是线性得、各向同性或各向异性以及随温度变化或不随温度变化。4、5、0获得模态解 结构得模态解(固有频率与振型)就是计算谱解所必须得。模态分析得具体过程在模态分析中已经阐述过,这里还需注意以下几点:使用BlockLanczos法(缺省)、子空间法或缩减法提取模态。非对称法、阻尼法、QR阻尼法以及PowerDyna
3、mics法对下一步谱分析就是无效得;所提取得模态数目应足以表征在感兴趣得频率范围内结构所具有得响应;如果使用GUI交互式方法进行分析,模态分析设置MODOPT对话框得扩展模态选项置为NO状态,那么模态计算时将不进行模态扩展,但就是可以选择地扩展模态(参瞧MXPAND命令得SIGNIF输入项得用法)。否则,将扩展模态选项置为YES状态。材料相关阻尼必须在模态分析中进行指定;必须在施加激励谱得位置添加自由度约束;求解结束后退出SOLUTION处理器。4、5、1扩展模态 无论选用子空间法、BlockLanczos法还就是缩减法,都必须进行模态扩展。关于模态扩展,动力学分析指南模态分析部分“扩展模态”
4、一节有详细讲述。另外还需注意以下几点:只有扩展后得模态才能在以后得模态合并过程中进行模态合并操作;如果对谱所产生得应力感兴趣,这时必须进行应力计算。在缺省情况下,模态扩展过程就是不包含应力计算得,这同时意味着谱分析将不包含应力结果数据。模态扩展可以作为一个独立得求解过程,也可以放在模态分析阶段;在模态扩展结束之后,应执行FINISH命令退出求解器(SOLUTION)。正如动力学分析指南模态分析部分中讲述得那样,在进行模态分析时执行MXPAND命令就可以将模态求解与模态扩展合并成一步(GUI交互方法与批处理方法)。4、5、2获得谱解 功率谱密度谱求解时,系统数据库必须包含模态分析结果数据,以及模
5、态求解获得得下列文件:Jobname、MODE、Jobname、ESAV、Jobname、EMAT、Jobname、FULL(仅子空间法与BlockLanczos法有)与Jobname、RST。 1、进入求解器(/SOLU命令)Command:/SOLUGUI:MainMenuSolution 2、定义分析类型与分析选项对于谱分析类型(SPOPT命令),选择功率谱密度(PSD);若对应力结果感兴趣,则打开应力计算开关(SPOPT命令设置为ON)。只有在扩展模态过程中要求过计算应力,这时才能计算由谱引起得应力。3、定义载荷步选项。下面得选项适用于随机振动:谱数据功率谱密度(PSD)类型Comma
6、nd:PSDUNITGUI:MainMenuSolutionSpectrum-PSD-Settings功率谱密度类型可以就是位移、速度、力、压力或加速度。在后面得第4、步与第5、步中将指定就是基础激励还就是节点激励。如果施加压力功率谱密度,则应在模态分析时就施加压力。定义功率谱密度频率二维表Command:PSDFREQ,PSDVALGUI:MainMenuSolutionSpectrum-PSD-PSDvsFreqMainMenuSolutionSpectrum-PSD-GraphTablesPSDFEQ与PSDVAL命令就是用来定义功率谱密度频率二维表。第6、步将描述其它功率谱密度激励得施
7、加方法。执行STAT命令可以显示功率谱密度表。阻尼(动力特性选项)这里可以指定下列种类得阻尼:a阻尼(ALPHD命令)、b阻尼(BETAD命令)、恒定阻尼比(DMPRAT命令)与频率相关阻尼比(MDAMP命令)。注意,恒定阻尼比就是利用DMPRAT命令指定给所有频率得。如果定义了多种阻尼,ANSYS将计算出对应每一频率得有效阻尼比。注意:若在PSD 分析中没有定义阻尼,即缺省时将使用1 得DMPRAT 。 Alpha(质量)阻尼Command:ALPHDGUI:MainMenuSolutionLoadStepOptsTime/FrequenceDampingBeta(刚度)阻尼Command:
8、BETADGUI:MainMenuSolutionLoadStepOptsTime/FrequenceDamping恒定阻尼比Command:DMPRATGUI:MainMenuSolutionLoadStepOptsTime/FrequenceDamping频率相关阻尼比Command:MDAMPGUI:MainMenuSolutionLoadStepOptsTime/FrequenceDamping下面就是随机振动分析得步骤:4、在节点上施加功率谱密度(PSD)激励当指定值1、0时,该节点就施加功率谱密度激励。反之,指定值0、0(或空值)时,该节点得功率谱密度激励将被删除。激励得方向由D命
9、令(施加基础激励)中UX、UY、UZ得符号或者F命令(施加节点激励)中FX、FY、FZ得符号来决定。对于节点激励,非1、0得值充当激励缩放系数。对于压力功率谱密度,引入模态分析中生成得载荷向量(LVSCALE命令),也可以使用缩放系数。 注意,基础激励只能施加在模态分析中施加有约束得节点上。 Command:D、DK、DL或DA(施加基础激励)F或FK(施加节点激励)LVSCALE(施加压力PSD)GUI:MainMenuSolution-Loads-Apply-BasePSDExcit-OnNodes5、开始计算上述PSD激励缩放系数在PFACT命令得TBLNO域指定选用哪一个PSD表,Ex
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