PDF《结构分析》

结构分析

第五章 结构动力学(4) 结构分析

第五章 结构动力学(4) 郭空明 郭空明

第五章 结构动力学

第五章 结构动力学 4.

6 瞬态动力学分析 4.6 瞬态动力学分析

第五章 结构动力学 4.6.1 瞬态动力分析的概念和目的 4.6.1 瞬态动力分析的概念和目的 什么是瞬态动力分析? 什么是瞬态动力分析? 分析结构在任意随时间变化载荷作用下的响应的技术 分析结构在任意随时间变化载荷作用下的响应的技术 输入数据: 作为时间函 数的载荷 结构 输出数据:作 为时间函数的 位移和其它物 理量

第五章 结构动力学 承受撞击和颠簸的家庭和办公设备,如:便携式电话、笔记本电 脑和真空吸尘器等 承受撞击和颠簸的家庭和办公设备,如:便携式电话、笔记本电 脑和真空吸尘器等 瞬态动力分析可以用在以下的设计中: 瞬态动力分析可以用在以下的设计中: 承受各种冲击载荷的结构,如:汽车中的门和缓冲器、建筑框架 以及悬挂系统等 承受各种冲击载荷的结构,如:汽车中的门和缓冲器、建筑框架 以及悬挂系统等 承受各种随时间变化载荷(但不是简谐载荷)的结构,如:桥梁、 地面移动装置以及其它机器部件 承受各种随时间变化载荷(但不是简谐载荷)的结构,如:桥梁、 地面移动装置以及其它机器部件

第五章 结构动力学 求解运动方程 完全法 模态叠加法 Newmark法HHT法 瞬态动力分析的所使用的方程为: 瞬态动力分析的所使用的方程为: M x C x K x f t ? ? ? ?? ? 4.6.2 瞬态动力分析的方法 4.6.2 瞬态动力分析的方法 缩减法

第五章 结构动力学 瞬态响应分析的三种方法 瞬态响应分析的三种方法 完全法(默认):最容易用的方法,使用完整的结构矩阵计 算,因此计算量大.但是可以考虑大变形等非线性特性. 完全法(默认):最容易用的方法,使用完整的结构矩阵计 算,因此计算量大.但是可以考虑大变形等非线性特性. 模态叠加法:使用少量模态进行计算,需要先做模态分析, 计算速度最快,但用起来麻烦. 模态叠加法:使用少量模态进行计算,需要先做模态分析, 计算速度最快,但用起来麻烦. 缩减法:使用缩减矩阵,需要定义主自由度,计算快. 缩减法:使用缩减矩阵,需要定义主自由度,计算快.

第五章 结构动力学 ANSYS 的直接法默认采用 Newmark积分方法,这是一种 求解常微分方程组的隐式方法. ANSYS 的直接法默认采用 Newmark积分方法,这是一种 求解常微分方程组的隐式方法. Newmark积分方法的大部分参数采用默认值即可,但积分 时间步长需要根据需要设置. Newmark积分方法的大部分参数采用默认值即可,但积分 时间步长需要根据需要设置. 时间步长越小,计算结果越准确,画出的曲线越准确,但 计算时间就越长. 时间步长越小,计算结果越准确,画出的曲线越准确,但 计算时间就越长. ANSYS 默认零初始条件,即t=0时,速度,加速,位移都 为零. ANSYS 默认零初始条件,即t=0时,速度,加速,位移都 为零.

第五章 结构动力学 通常积分步长根据对响应有显著贡献的最高阶模态频率f来确定, 如果步长太大,就无法捕捉到高阶频率(采样定理) 通常积分步长根据对响应有显著贡献的最高阶模态频率f来确定, 如果步长太大,就无法捕捉到高阶频率(采样定理) 通常要求最高模态每个周期中有20个时间点(是采样定理要求 的10倍),即: 通常要求最高模态每个周期中有20个时间点(是采样定理要求 的10倍),即: 式中 f 是所关心的最高阶模态频率 式中 f 是所关心的最高阶模态频率 另外由于数值积分是逐点向前积分的(这点与信号采集不同), 积分步长太大的话还有出现明显数值误差,并逐渐积累. 另外由于数值积分是逐点向前积分的(这点与信号采集不同), 积分步长太大的话还有出现明显数值误差,并逐渐积累.