ansys瞬态分析.pdf

发布时间：2022-06-01 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.79M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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柔体动力学分析

概述 Training Manual • 柔体动力学分析使用户能够确定结构系统在任何类型的时变载荷作用下的动态响应。 – 与刚体动力学不同的是，物体可以是刚性的还可以是柔性的。对于柔性体，可以包含非线性材料，能够获得应力和应变结果。 – 柔体动力学同时也称为时程分析或者瞬态动力学分析。 W o r k b e n c h - S i m u l a t i o n D y n a m i c s Assembly shown here is from an Autodesk Inventor sample model 4-2

A. 介绍 Training Manual • 柔体动力学分析用于评估惯性效应不可忽视的柔性体系统的动力学响应 – 如果惯性和阻尼效应可以忽略的话，可以考虑用线性或非线性静力分析替代 – 如果载荷呈正弦变化以及响应是线性的，采用谐响应分析会更为有效 – 如果物体可以被认为是刚性体，而且是只关注系统的运动学性能，采用刚体动力学分析能够节省计算成本 – 对于其它情况，则采用柔体动力学分析，因为其是动力学分析的最通用的类型 W o r k b e n c h - S i m u l a t i o n D y n a m i c s 4-4

…介绍 • 在柔体动力学分析中， Workbench 求解如下运动控制方程： Training Manual 几个注意点: – 施加的载荷和连接条件可以是时间的函数 – 从以上可以看出，惯性和阻尼效应已经被包含，因此必须在模型中输入密度和阻尼 – 通过刚度矩阵的更新，包含非线性效应，比如几何非线性、材料非线性和接触非线性 W o r k b e n c h - S i m u l a t i o n D y n a m i c s 4-5 tFxxKxCxM

…介绍 Training Manual • 柔体动力学分析使用范畴比结构静力分析和刚体动力学分析更广，其允许存在所有的连接类型、载荷和支撑。 • 进行柔体动力学分析一个很重要的考虑因素就是时间步长： – 时间步长必须足够小才能正确地描述随时间变化的载荷； – 时间步长控制着动力学响应的准确性。因此建议首先进行一次模态分析； – 时间步长同样控制着非线性系统的准确性和收敛行为。在Section C会有 Newton-Raphson 背景信息的相关阐述。 W o r k b e n c h - S i m u l a t i o n D y n a m i c s 4-6

B. 初始模态分析 Training Manual • 虽然柔体动力学分析采用自动时间步长，选择合适的初始、最小、最大时间步长对于动力学响应的计算准确性是非常重要的： – 不同于采用显式时间积分的刚体动力学分析，柔体动力学采用的是隐式时间积分。因此柔体动力学分析的时间步长通常会较大。 – 动力学响应可以认为是结构在载荷激励作用下引起的不同模态振型的组合。初始时间步需要基于系统的模态（或者固有频率）确定。 – 推荐使用自动时间步长（缺省）： • 最大的时间步长根据精度要求确定。该值可以与初始时间步一样或者稍大一点。 • 最小的时间步长可以用于防止Workbench Simulation无限次地进行求解。最小时间步长可以指定为初始时间步长的 1/100 或者 1/1000。 W o r k b e n c h - S i m u l a t i o n D y n a m i c s 4-7

… 初始模态分析 Training Manual • 初始时间步长选择建议采用以下方程确定： fresponse 是所关心的最高阶模态振型的频率。 • 为了确定所关心的最高阶的模态，在柔体动力学分析之前需要首先进行系统的模态分析。 – 通过这种方式，就可以确定结构的振型（即结构动态响应时可能激活的振动形态）。 – 同样可以确定fresponse 的具体值。 W o r k b e n c h - S i m u l a t i o n D y n a m i c s 4-8 responseinitialft201

… 初始模态分析 Training Manual 注意点: • 自动时间步算法在求解过程中会根据计算的反应频率，增大或者减小时间步长的大小。 – 自动时间步算法仍然依赖于初始、最小、最大的时间步长； – 如果最小的时间步长被使用，表明初始时间步长被设置得太大了。可以在 Solution Information 分支下的Details中，选择“Solution Output: Time Increment”显示时间步长的大小。 • 当进行模态分析确定合适的反应频率值时，仅获取一些模态并使用计算得到的最大频率，这样做是不充分的。最好是考察不同的模态振型，最后确定哪些模态是对结构的响应的有贡献的，进而确定所关心的最高阶的模态频率。 W o r k b e n c h - S i m u l a t i o n D y n a m i c s 4-9

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