Ansys动力学分析.ppt

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1、AnsysWorkbench结构动力学分析4.1:动力学绪论第一节动力学分析概述第二节动力学研究内容第三节动力学分析的类型4.2:模态分析第一节模态分析的含义第二节结构动力运动方程第三节模态分析步骤4.3:谐分析第一节谐分析目的第二节术语和概念第三节谐分析步骤主要内容4.1:动力学绪论第一节动力学分析目的及定义为什么要对结构进行动力学分析？1940年7月1日通车美国塔科曼悬索大桥1940年11月7日倒塌—风载土木建筑、地质工程领域交通运输、航空航天领域机械、机电领域什么是结构动力学？定义：研究结构在动

2、力荷载作用下的动力反应。目的：动力荷载作用下结构的内力和变形；确定结构的动力反应规律。安全性：确定结构在动力荷载作用下可能产生的最大内力，作为强度设计的依据；舒适度：满足舒适度条件（位移、速度和加速度不超过规范的许可值)。结构动力体系结构体系静力响应输入input输出Output静荷载位移内力应力刚度、约束杆件尺寸截面特性大小方向作用点数值输入input输出Output结构体系动力响应动荷载质量、刚度阻尼、约束频率、振型大小方向作用点时间变化时间函数动位移加速度速度动应力动力系数第二节结构动力学研究的

3、内容第一类问题：反应分析（结构动力计算）第二类问题：参数（或称系统）识别输入（动力荷载）结构（系统）输入（动力荷载）结构（系统）输出（动力反应）输出（动力反应）第三类问题：荷载识别输入（动力荷载）结构（系统）输出（动力反应）第四类问题：控制问题输入（动力荷载）结构（系统）输出（动力反应）控制系统（装置、能量）第三节动力学分析类型1.动荷载大小、方向和作用点不随时间变化或变化很缓慢的荷载。如：结构的自重、雪荷载等。静荷载：大小、方向或作用点随时间变化很快的荷载。是否会使结构产生显著的加速度。快慢标准：质

4、量运动加速度所引起的惯性力与荷载相比是否可以忽略显著标准：动荷载：问题：你知道有哪些动荷载？第一章：结构动力学基础（1）简谐荷载荷载随时间周期性变化，并可以用简谐函数来表示。荷载随时间作周期性变化，是时间t的周期函数，但不能简单地用简谐函数来表示。FPt（2）一般周期荷载（3）冲击荷载荷载的幅值(大小)在很短时间内急剧增大或急剧减小。冲击荷载突加荷载（4）随机荷载荷载的幅值变化复杂、难以用解析函数解析表示的荷载。风荷载地震作用平均风脉动风2.动力学分析类型（1）简谐荷载（2）一般周期荷载（3）冲击荷载

5、（4）随机荷载谐响应分析瞬态分析谱分析模态分析谐波分析3.分析类型的选择原则（1）如果在相对较长时间内载荷是一个常数，可选择静力分析，否则为动态分析。（2）如果动荷载频率小于结构最低阶固有频率的1/3，可进行静力分析。（3）载荷对结构刚度的变化可忽略时，可进行线性分析。（4）载荷引起结构刚度的变化很显著时，或应变超过弹性范围，或两物体间存在接触，必须进行非线性分析。4.2:模态分析第一节模态分析的含义模态分析是用来确定结构的振动特性（固有频率和振型）的一种技术。什么是模态分析?模态分析的好处：使结构设

6、计避免共振或以特定频率进行振动（例如扬声器）；使工程师可以认识到结构对于不同类型的动力载荷是如何响应的。建议：在准备进行其它动力分析之前首先要进行第二节结构动力运动方程1.单自由度无阻尼线性系统Newton第二定律系统的运动方程令，则方程变为无阻尼自由振动解的形式为：其中A与由初始条件决定A为系统的响应的振幅，为系统的初相位为系统的固有频率，Hz为系统的固有圆频率，弧度/秒为系统的周期，s2.二自由度无阻尼线性系统对质量块m1、m2受力分析，由Newton第二定律得方程组用矩阵表达为：通用表示为：其中

7、：表示质量矩阵表示刚度矩阵表示加速度向量表示位移向量设方程的解为：将上式代入微分方程得：上述方程可求得两个根A1、A2不全为0，则：特征方程对于可求得,对于可求得系统运动方程：方程解为：代入振动方程：特征方程3.多自由度无阻尼线性系统即：频率方程或特征多项式解出n个值，按升序排列为：：第i阶固有频率：基频。仅取决于系统本身的刚度、质量等物理参数。将每一个代入方程可得到非零向量4.连续性线性系统可有无数个自由度，对应于无数个模态频率与模态振型。特征值（模态频率）特征向量（模态向量）振动的形状n自由度系统

8、：一一对应系统在各个坐标上都将以第i阶模态频率做简谐振动，并且同时通过静平衡位置。描述了系统做第i阶主振动时具有的振动形态，称为第i阶主振型，或第i阶模态。第三节模态分析步骤实例–目标:在这个练习，我们的目标是研究在一定的约束条件下如图所示的机架的模态，得到其振动特性。–已知条件机架是用结构钢制造。机架为一焊接件，并是一个连续体（无接触）。机架被设计用于支撑一台设备，该设备在竖直方向上传递400N的力。–启动界面在“AnalysisSystems”中选择