ANSYS随机振动理论Word文档下载推荐.docx
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4.5.0获得模态解
结构的模态解〔固有频率和振型〕是计算谱解所必须的。
模态分析的具体过程在《模态分析》中已经阐述过,这里还需注意以下几点:
使用Block Lanczos法〔缺省〕、子空间法或缩减法提取模态。
非对称法、阻尼法、QR阻尼法以与PowerDynamics法对下一步谱分析是无效的;
所提取的模态数目应足以表征在感兴趣的频率围结构所具有的响应;
如果使用GUI交互式方法进展分析,模态分析设置[MODOPT]对话框的扩展模态选项置为NO状态,那么模态计算时将不进展模态扩展,但是可以选择地扩展模态〔参看MXPAND命令的SIGNIF输入项的用法〕。
否如此,将扩展模态选项置为YES状态。
材料相关阻尼必须在模态分析中进展指定;
必须在施加激励谱的位置添加自由度约束;
求解完毕后退出SOLUTION处理器。
扩展模态
无论选用子空间法、Block Lanczos法还是缩减法,都必须进展模态扩展。
关于模态扩展,《动力学分析指南—模态分析》局部“扩展模态〞一节有详细讲述。
另外还需注意以下几点:
只有扩展后的模态才能在以后的模态合并过程中进展模态合并操作;
如果对谱所产生的应力感兴趣,这时必须进展应力计算。
在缺省情况下,模态扩展过程是不包含应力计算的,这同时意味着谱分析将不包含应力结果数据。
模态扩展可以作为一个独立的求解过程,也可以放在模态分析阶段;
在模态扩展完毕之后,应执行FINISH命令退出求解器〔SOLUTION〕。
正如《动力学分析指南—模态分析》局部中讲述的那样,在进展模态分析时执行MXPAND命令就可以将模态求解和模态扩展合并成一步〔GUI交互方法和批处理方法〕。
获得谱解
功率谱密度谱求解时,系统数据库必须包含模态分析结果数据,以与模态求解获得的如下文件:
Jobname.MODE、Jobname.ESAV、Jobname.EMAT、Jobname.FULL〔仅子空间法和Block Lanczos法有〕和Jobname.RST。
1.进入求解器 (/SOLU命令)
mand:
/SOLU
GUI:
Main Menu >
Solution
对于谱分析类型(SPOPT命令),选择功率谱密度(PSD);
假如对应力结果感兴趣,如此打开应力计算开关(SPOPT命令设置为ON)。
只有在扩展模态过程中要求过计算应力,这时才能计算由谱引起的应力。
3.定义载荷步选项。
下面的选项适用于随机振动:
谱数据
Ø
功率谱密度〔PSD〕类型
PSDUNIT
Main Menu >
Solution >
Spectrum >
-PSD-Settings
功率谱密度类型可以是位移、速度、力、压力或加速度。
在后面的第4.步和第5.步中将指定是根底激励还是节点激励。
如果施加压力功率谱密度,如此应在模态分析时就施加压力。
定义功率谱密度—频率二维表
PSDFREQ, PSDVAL
-PSD-PSD vs Freq
Main Menu>
Solution>
Spectrum>
-PSD-Graph Tables
PSDFEQ和PSDVAL命令是用来定义功率谱密度—频率二维表。
第6.步将描述其它功率谱密度激励的施加方法。
执行STAT命令可以显示功率谱密度表。
阻尼〔动力特性选项〕
这里可以指定如下种类的阻尼:
a阻尼〔ALPHD命令〕、b阻尼〔BETAD命令〕、恒定阻尼比〔DMPRAT命令〕和频率相关阻尼比〔MDAMP命令〕。
注意,恒定阻尼比是利用DMPRAT命令指定给所有频率的。
如果定义了多种阻尼,ANSYS将计算出对应每一频率的有效阻尼比。
注意:
假如在PSD分析中没有定义阻尼,即缺省时将使用1%的DMPRAT。
Alpha〔质量〕阻尼
ALPHD
Load Step Opts –Time/Frequence >
Damping
Beta〔刚度〕阻尼
BETAD
恒定阻尼比
DMPRAT
频率相关阻尼比
MDAMP
下面是随机振动分析的步骤:
4.在节点上施加功率谱密度〔PSD〕激励
当指定值1.0时,该节点就施加功率谱密度激励。
反之,指定值0.0(或空值)时,该节点的功率谱密度激励将被删除。
激励的方向由D命令(施加根底激励)中UX、UY、UZ的符号或者F命令(施加节点激励)中FX、FY、FZ的符号来决定。
对于节点激励,非1.0的值充当激励缩放系数。
对于压力功率谱密度,引入模态分析中生成的载荷向量(LVSCALE命令),也可以使用缩放系数。
注意,根底激励只能施加在模态分析中施加有约束的节点上。
D、DK、DL或DA〔施加根底激励〕
F或FK〔施加节点激励〕
LVSCALE〔施加压力PSD〕
-Loads-Apply >
-Base PSD Excit-On Nodes
在PFACT命令的TBLNO域指定选用哪一个PSD表,Excit域指定是对根底激励还是节点激励的计算。
PFACT
-Load Step Opts – Spectrum >
-PSD-Calculate PF
如果同一模型上有多个PSD激励,就按每一个功率谱密度表重复上面第3、4和5步的过程。
然后根据实际情况确定各激励间的相关程度,恰当地选用如下命令:
COVAL〔共谱值〕
QDVAL〔二次谱值〕
PSDSPL〔空间关系〕
PSDWAV〔波传播关系〕
-PSD-Correlation
在使用PSDSPL或PSDWAV命令时,PFACT命令的Parcor域分别设置为SPATIAL或WAVE。
对于多点根底激励,由于PSDSPL和PSDWAV间的关系可能会大大增加CPU的计算量。
在使用PSDSPL和PSDWAV命令〔例如,FY不能施加到一个节点而FZ施加到另外一个节点〕时,节点激励和根底激励输入必须是一致的。
PSDSPL和PSDWAV命令不能用于压力PSD分析。
该分析只有一条输出控制命令PSDRES,它定义写入结果文件的输出数据的数量和格式。
可以计算出三种结果数据:
位移解、速度解、或加速度解,每一种解都可以是绝对值或对于基准值的相对值。
PSDRES
-PSD-Calc Controls
下表列出了所有可以获得的分析结果。
为了限制输入到结果文件的数据量,在模态扩展过程中执行OUTRES命令进展控制。
执行命令OUTPR, NS OL, ALL将显示重要的模态方协差项的总列表。
PSD分析结果数据列表
速度求解〔PSDRES命令中
LABEL项为VELO〕
速度、应力速度和力速度等
相对、绝对或都不是
加速度求解〔PSDRES命令中
LABEL项为ACEL〕
加速度、应力加速度和力加速度等
8.开始求解计算(SOLVE命令)
SOLVE
Current LS
9.退出求解器(FINISH命令)
FINISH
退出求解器
合并模态
在求解过程中,模态合并可以作为独立步骤,其根本过程如下:
/SOLU
Solution
ANTYPE
New Analysis
选项:
New Analysis〔ANTYPE命令〕
选择新的分析。
Analysis Type:
Spectrum〔ANTYPE命令〕
选择谱分析。
在随机振动中,只有PSD模态合并方法。
该方法将计算结构中的1s位移、应力等。
如果没有执行PSD命令,程序将不计算结构的1s响应。
PSD
-Load Step Opts-Spectrum >
PSD-Mode bin
PSD模态合并方法〔PSD命令〕中的SIGNIF和ODE选项指定参加模态合并的数目〔PSD命令〕。
如果检验这两个选项,记住打印第四步〔获得谱解〕中模态协方差矩阵,研究趋向于最终结果的模态的相对分布。
SOLVE
-Solve-Current LS
FINISH
退出求解器。
观察结果
随机振动分析的结果都写入结果文件Jobname.RST,它包括如下信息:
1.模态分析结果中的扩展模态形状;
2.根底激励静力解(PFACT, , BASE命令);
3.如果要求进展模态合并(PSD命令),并且是利用PSDRES命令设置的,那么就有如下输出信息:
1s位移解 (位移、应力、应变、力);
1s速度解 (速度、应力速度、应变速度、力速度);
1s加速度解 (加速度、应力加速度、应变加速度、力加速度)。
先在POST1后处理器中观察上述信息,然后在POST26处理器中计算响应PSD。
.1在POST1后处理器中观察结果
在观察结果之前,先要了解结果文件中结果数据结构,如下表所示。
如果只定义了节点PSD激励,第2载荷步的结果将是空的。
同样,如果用PSDRES命令放弃了位移、速度或加速度的求解,对应的载荷步也将是空的。
在功率谱密度分析时,将不生成载荷步3、4或5中超单元位移文件〔.DSUM〕。
PSD分析结果数据组织结构
载荷步
子步
容
1
2
3
等
第1阶模态的扩展了的模态解
第2阶模态的扩展了的模态解
第3阶模态的扩展了的模态解
等等
第1个PSD表的单位静态解
第2个PSD表的单位静态解
1s位移解
4
1s速度解(如果要求了的话)
5
1s加速度解(如果要求了的话)
POST1后处理器中观察结果的步骤:
1.用SET命令将想要观察的结果数据读入数据库。
例如,要读入1s位移解,执行命令:
SET
General Postproc >
-Read Results-First Set
2.显示结果。
使用SPRS分析中一样的选项来显示结果。
在随机振动分析中,"
应力"
并不是实际的应力而是应力的统计值,由PLNSOL命令显示的节点平均应力可能是不合理的。
.2在POST26中计算响应PSDs
已有了Jobname.RST和Jobname.PSD文件,用户就可以计算并显示响应PSDs结果文件中的任何信息〔位移、速度和加速度〕。
计算响应PSDs的步骤:
1.进入时间-历程后处理器
/POST26
TimeHist PostPro
2.存储频率向量。
NPTS是加在固有频率两边以使得频率向量变得"
平滑"
的频率点的数目(缺省值是5)。
频率向量保存为1。
STORE,PSD,NPTS
TimeHist PostPro >
Store Data
3.定义保存感兴趣结果〔位移、应力和反力等〕的变量
NSOL,ESOL,和/或RFORCE
Define Variables
4.计算响应PSD并将其保存到一个指定变量,然后可用PLVAR命令来显示响应PSD。
RPSD
Calc Resp PSD
.3在POST26中计算协方差
用户可以计算结果文件中任意两个量(位移、速度和/或加速度)之间的协方差:
1.进入时间-历程后处理器 /POST26
2.定义保存感兴趣结果(位移、应力和反力等)的变量
3.计算每一个响应分量(相对或绝对响应)的大小,并保存到指定的对应变量中。
然后,可以利用PLVAR命令来绘制伴〔相对的〕模态分布图,同时包含准静态和对总体协方差响应混合局部的分布。
CVAR
Calc Covariance
4.获得协方差。
*GET, NameVARI, n, EXTREM, CVAR
Utility Menu >
Parameters >
Get Scalar Data
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