ANSYS培训教程：瞬态动力分析

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工具/环境

方法/步骤

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瞬态动力学分析(亦称时间－历程分析)是用于确定承受任意的随时间变化载荷的结构的动力学响应的一种方法。
可以用瞬态动力学分析确定结构在静载荷，瞬态载荷，简谐载荷的随意组合作用下的随时间变化的位移，应变，应力和力。
载荷和时间的相关性使得惯性力和阻尼作用比较重要。
如果惯性力和阻尼作用不重要，就可以用静力学分析代替瞬态动力分析。


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瞬态动力分析的求解方法

ANSYS中提供了谐响应分析的三种方法：Full (完全法)、Reduced (缩减法)、 Mode Superpos’n (模态叠加法)。


1．完全法 

完全法是三种方法种最易使用的方法。
它采用完整的系统矩阵计算谐响应(没有矩阵缩减)。
矩阵可以是对称的或非对称的。
完全法的优点是： 

? 容易使用，因为不必关心如何选取主自由度或振型；

? 允许包含各类非线性特性；

? 使用完整矩阵，因此不涉及质量矩阵的近似；

? 允许有非对称矩阵，这种矩阵在声学或轴承问题中很典型；

? 用单一处理过程计算出所有的位移和应力。


完全法允许定义各种类型的载荷：节点力、外加的(非零)位移、单元载荷(压力和温度)。
允许在实体模型上定义载荷。
 

完全法的缺点是：

? 预应力选项不可用

? 当采用Frontal方程求解器时这种方法通常比其它方法都开销大。
但在采用JCG求解器或ICCG求解器时，完全法的效率很高。
 

2．缩减法 

缩减法通过采用主自由度和缩减矩阵来压缩问题的规模。
主自由度处的位移被计算出来后，解可以被扩展到初始的完整DOF集上。
这种方法的优点是： 

? 在采用Frontal求解器时比完全法更快且开销小； 

? 可以考虑预应力效果

缩减法的缺点是：

? 初始解只计算出主自由度处的位移。
要得到完整的位移、应力和力的解则需要执行被成为扩展处理的进一步处理(扩展处理在某些分析中是可选操作)； 

? 不能施加单元载荷(压力、温度等等)； 

? 所有载荷必须施加在用户定义的主自由度上(这就限制了采用实体模型上所加载荷)。
 

? 整个瞬态分析过程中时间步长必须保持恒定，因此不允许用自动时间步长；

? 唯一允许的非线性是点点接触（有间隙情形）；

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3．模态叠加法 

模态叠加法通过对模态分析得到的振型(特征向量)乘上因子并求和来计算出结果的响应。
它的优点是： 

? 对于许多问题，此法比Reduced或完全法更快且开销小； 

? 在模态分析中施加的载荷可以通LVSCALE明理用于谐响应分析中； 

? 可以使解按结构的固有频率聚集，这样便可产生更平滑，更精确的响应曲线图；

? 可以包含预应力效果；

? 允许考虑振型阻尼(阻尼系数为频率的函数)。
 

模态叠加法的缺点： 

? 不能施加非零位移；

? 在模态分析中使用PowerDynamics法时，初始条件中不能有预加的载荷。
 

? 唯一允许的非线性是点点接触（有间隙情形）

? 不能用于分析“未固定的”或不连续结构

教程结束。