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1、ANSYS在结构动态响应研究中应用 摘要：随着工程结构的大型化、复杂化，在结构的动态响应分析中，传统的求解方法越来越困难。通用有限元软件ANSYS在进行瞬态动力分析、模态分析、谱分析等方面非常方便。本文通过一个实例介绍ANSYS软件在结构动态分析中的应用。关键词：ANSYS；动态响应；有限单元法中图分类号：V415.4文献标识码：A文章编号：ApplicationofANSYStoDynamicResponseAnalysisLiBinZhuShanfeng(SchoolofCivilEngineerin
2、g,HunanUniversityofScienceandTechnology,XiangtanHunan411201,China)Abstract:Withthedevelopmentoflarge-scaleandcomplexengineeringstructure,instructuraldynamicresponseanalysis,moreandmoredifficultforthetraditionalmethodsforsolving.Thegeneral-finite-elementsof
3、twareofANSYSisveryconvenientintransientdynamicanalysis,modeanalysisandspectrumanalysis.Inthispaper,8throughanexampleofapplicationsoftwareofANSYSinstructuraldynamicanalysis.Keywords:ANSYS；dynamaicresponse；finiteelementmethod；0引言结构的动态响应分析包括[1]模态分析、瞬态动力学分析、谱分
4、析等。随着结构设计与施工水平的发展，结构向大型化、复杂化发展已经成为未来发展的必然趋势，采用传统的解析方法对结构进行动态响应分析不仅计算困难、工作量大，计算结果的可靠度也大大降低。因此，采用数值模拟的方法来得到近似解，即数值解已经成为结构设计的的主要方法。ANSYS是基于有限单元法对结构进行模拟计算的软件。它可以对房屋建筑、桥梁、隧道以及地下建筑物等工程结构在各种外荷载作用下的受力、变形、稳定性及各种动力特性进行全面分析。1动力学基本方程与ANSYS分析基本过程在结构动力学中[2]，对于一个多自由度体系其运
5、动微分方程可表示为：式中，为质量矩阵，为阻尼矩阵，为刚度矩阵，、、分别为加速度向量、速度向量、位移向量，为动荷载。8ANSYS有限元分析主要分为三个部分[3]：前处理模块（Preprocessing）、分析计算模块（求解模块solution）和后处理模块（Postprocessing）。ANSYS有限元分析流程图如下图所示：2ANSYS编程实例一辆汽车以的时速匀速行驶通过一架单跨简支桥，如下图所示。要求用有限元法分析桥的动态响应。对于汽车施加于桥的荷载现给出两种简化建设：一是将移动汽车简化为无质量的匀速移动
6、常量力；二是考虑路面的不平整，汽车简化为简谐荷载。已知条件：材料属性，弹性模量，泊松比，密度。几何尺寸，跨度，，，；车轮间距荷载：，简谐力。将梁划分为100各单元，则前后轮间包含个单元。ANSYS命令流程序[4]：！(1)定义工程选项、单元类型、材料参数和实常数/FILENAME,FENXISHILI！定义文件名称/TILE,FENXISHILI！定义工作标题/PREP7！加载前处理模块ET,1,beam3！定义第1类单元为二维弹性梁单元beam38R,1,0.1,0.0001/12,0.1！定义二维梁的截
7、面积0.1m，抗弯惯性矩0.0001/12m，和截面高度0.1mMP,EX,1,,3e11！定义第1类材料的弹性模量EX=300GPaMP,PRXY,1,,0.27！定义第1类材料的泊松比PRXY=0.3MP,DENS,1,,5000！定义第1类材料的密度DENS=5000kg/m！(2)定义相关标量参数*SET,deltl,32/100*SET,v,120*SET,deltt,deltl/v*3.6*SET,f,*SET,V,*SET,DELTT,*SET,DELTL,*SET,deltl,32/1
8、00*SET,v,120*SET,deltt,deltl/v*3.6*SET,f,1000*SET,w,10！(3)通过关键点的定义建立模型N,1,0,0,0,,,,！在坐标原点（0,0,0）定义第1个点8N,101,32,0,0,,,,！在最右端支座位置（32,0,0）定义第101个点FILL,1,101,99,,,1,1,1,！在第1,101两点之间创建其他节点*DO,i,1,100E,i,i+1*ENDDO
