【精品】谱分析实例

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1、第五章谱分析第一节：谱分析的定义及目的第二节：基本概念和术语的理解第三节：如何进行响应谱分析第一节：谱分析的定义及目的什么是谱分析？它是模态分析的扩展，用于计算结构对地震及其它随机激励的响应。它在进行下述设计时要用到谱分析：-建筑物框架及桥梁-太空船部件-飞机部件-承受地震或其他不稳定结构或部件谱分析的一种代替方法是进行瞬态分析，但是：-瞬态分析很难应用于例如地震等随时间无规律变化载荷的分析；-在瞬态分析中，为了捕捉载荷，时间步长必须取得很小，因而费时且昂贵。第二节：基本概念和术语的理解主题包括•：

2、频谱的定义响应谱如何用于计算结构对激励的响应：-参与系数-模态系数-模态组合什么是频谱？用来描述理想化系统对激励响应的曲线，此响应可以是加速度、速度、位移和力。例如：安装于振动台上的四个单自由度弹簧质量系统，它们的频率分别是fl,f2,f3及f4,而且fl

3、录下峰值响应，就将得到如下图所示的曲线，这种曲线称为频谱，并特称为响应谱，如下图第三个图形所示。响应谱反映了激励的频率特征，因而可用于计算结构对相同激励的响应。一般分析步骤如下：-对于结构的每一个模态，计算在每一个方向上的参与系数兀。人是衡量模态'在指定方向上的参与程度（ansys在所有的模态分析中都进行这一步的考虑，不管是否有响应普的输入）。-接着，按Ai^Siyi计算每一个模态的模态系数Ai,其中Si指的是模态'的频谱值。对于加速度，速度和作用力谱，使用的是不同的公式，参见ANSYS理论手册。-

4、接着，按｛uiTAiWi｝计算每一个模态的位移矢量｛ui）,其中Wi｝是特征向量,｛ui）代表该模态的最大响应。-为了计算结构的整体响应，单个模态响应｛口｝需要以某种方式进行组合，这就是所谓的模态组合。-将｛口｝简单地叠加是很保守的，因为所有模态的最大值不是同时达到的，并且彼此ZI'可不是完全同相位的。-在ANSYS中，可以有几种模态组合技术（将在后而讨论），具体选择哪一种取决于用户或所采用的工业标准。ANSYS可进行四类谱分析：单点响应谱：单一的谱响应激励模型中指定的多个点。多点响应谱：-不同的多

5、个响应谱分别激励模型屮的不同的点。动力设计分析方法（DDAM）：-有美国海军实验室定义的一种特定类型的频谱，用于分析传用装备的抗震性功率谱密度（PSD）：-用于随即振动分析的一种概率分析方法下面将讨论单点响应谱分析的步骤，接着将讨论随机振动分析。在下面的讨论中，所用到的术语'‘谱响应”指的是单点响应谱。为了了解多点响应谱及DDAM,请参考ANSYS结构分析指南。第三节：如何进行响应谱分析单点响应谱分析的五个主要步骤如下：-建模-获得模态解-转换成谱分析类型-定义响应谱-求解和察看结果1.建模：-建模

6、的注意事项与模态分析相同。-只考虑线性的单元及材料，忽略各种非线性。-记住输入密度，同时如果存在依赖于材料的阻尼，也必须在这一步屮定义。-参见第一章的建模注意事项。建模的典型命令流:/PREP7ET,MP,EX,...MP,DENS,...!建立几何模型!划分网格1.获得模态解：•与通常的模态分析步骤相同;•少量不同之处将在后面讨论。典型命令：/SOLUANTYPE,MODAL•模态的提取：-有效的方法有BlockLanczos,子空间法或缩减法。-提取足够的模态以包含频谱的频率范围，一般情况，求解

7、模态的频率范围应该不小于感兴趣的最高频率的1.5倍。-扩展所有的模态，只有扩展的模态才能用于频谱的求解。必要时还应该激活计算单元结果选项。•载荷和边界条件：对于基础激励，一定要约束适当的自由度，基础激励只能施加在约束的自由度上。•文件：.modev文件包含有特征向量，并且此文件要用于频谱求解。典型命令流:MODOPT,...MXPAND,...!边界条件DK,....!或0或DSYMDL,...DA,••••!求解，得到模态结果SOLVE1.转换成谱分析类型：•退出并重新进入求解器•选择新的分析类型

8、：谱分析•分析选项：后面讨论•阻尼：后面讨论典型命令：FINISH!退出求解器/SOLU!重新进入solutionANTYPE,SPECTR!设置分析类型为谱分析ANSYSM>wnMnnulutlunifwvtllitro*tpr«4VSollilMmKndintkonHatr(1)分析选项：频谱类型：单点；模态数：如果选项是0或空缺，所有的扩展模态都被用于求解。AnnlysivOptionv•.求$如5E典型命令：SPOPT,SPRS,...(2)阻尼可用的阻尼形式