1、DS諧響應(yīng)分析介紹,諧響應(yīng)分析,DS的諧響應(yīng)分析涵蓋如下內(nèi)容: 建立諧響應(yīng)分析 諧響應(yīng)求解方法 阻尼 查看結(jié)果,諧響應(yīng)分析基礎(chǔ),諧分析常用于確定頻率一定下的穩(wěn)定正弦（簡諧）載荷作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng). 一個(gè)諧分析或一個(gè)頻率響應(yīng)分析僅考慮單一頻率的的條件下。載荷之間可以具有不同的相位，但需已知激振頻率。這項(xiàng)操作不能用于任意的瞬態(tài)載荷上. 用戶在進(jìn)行諧分析前，可以先對模型進(jìn)行一次模態(tài)分析，以了解模型的動力學(xué)特性. 為了更好地理解諧分析，下列為運(yùn)動學(xué)的通用方程:,諧響應(yīng)分析基礎(chǔ),在一個(gè)諧分析中，結(jié)構(gòu)的載荷與響應(yīng)被假定為簡諧的(循環(huán)) 使用復(fù)數(shù)符號能有效地表示響應(yīng)的狀況。由于ejA可以簡單地等于（ (cos

2、(A)+jsin(A), 其中有虛部項(xiàng)(j=-1) ，這就表示帶有相位差的正弦運(yùn)動。 激振頻率W是指加載時(shí)產(chǎn)生的頻率。如果幾個(gè)不同相位的載荷同時(shí)發(fā)生激振，將會產(chǎn)生一個(gè)力相位變換y ；如果存在阻尼或力的相位變換，將會產(chǎn)生一個(gè)位移相位變換f。,諧響應(yīng)分析基礎(chǔ),例如，考慮如右圖所示的兩力共同作用在同一結(jié)構(gòu)上的工況 兩力都有受到同一頻率W激勵(lì)。但是.,”Force 2”滯后于“Force 1”45度的相位差，“Force 2”的相位角y度。 以上的敘述可通過復(fù)數(shù)標(biāo)記的方法表示。因此，可寫成:使用這種方法，F(xiàn)1表示復(fù)數(shù)的實(shí)部，F(xiàn)2為虛部. 響應(yīng) x 類似于 F,諧響應(yīng)分析基礎(chǔ),實(shí)部與虛部的分離不適用于載

3、荷，但適用于響應(yīng): 將簡諧載荷與響應(yīng)代回運(yùn)動方程，可得:,諧響應(yīng)分析基礎(chǔ),對于諧分析，復(fù)數(shù)響應(yīng) x1 與 x2 可從矩陣方程的求解中獲得： 其結(jié)果 有如下假設(shè): M, C, 與 K 恒定不變的: 材料假設(shè)為線彈性的 小變形，并不存在非線性 包含有阻尼矩陣 C. 但，若是激振頻率 W 與結(jié)構(gòu)的固有頻率 w相同，響應(yīng)將變得無限大. 雖然有相位的存在，但載荷 F (與響應(yīng) x) 仍是按給定的頻率 W作正弦變化,諧響應(yīng)分析步驟,諧分析的操作很類似于線性靜態(tài)的操作，因此我們不會涉及所有詳細(xì)的操作步驟。在下列的文字?jǐn)⑹鲋袑⒄f明諧分析的步驟. 獲取幾何模型 設(shè)置材料屬性 定義接觸域（若可用的話） 定義網(wǎng)格控

4、制（可選） 施加載荷與約束的條件 指定所要求諧分析選項(xiàng) 設(shè)置諧分析選項(xiàng) 求解模型 查看結(jié)果,接觸區(qū)域,接觸區(qū)域可用在模態(tài)分析中。但由于在線性分析中的接觸行為不同于非線性接觸問題，如下表所示:,載荷和約束,除以下情況之外，載荷與約束皆可適用于諧分析中 不支持熱載荷 不支持慣性載荷（加速度、標(biāo)準(zhǔn)重力加速度、角速度） 不支持平移力載荷 由于螺栓預(yù)緊力載荷是非線性的，因此也不適用 “Compression Only Support”是非線性的，也不適用。若施加了這種約束，它也變得類似于“Frictionless Support”,載荷和約束,約束載荷表如下所示: 在下一節(jié)中，我們將討論“求解的方法”.

5、 要注意的是，在ANSYS專業(yè)licenses中并不支持完全法求解，因此它也并不支持在諧分析中給定位移約束. 并不是所有可用的載荷皆可輸入相位。螺栓載荷與力矩載荷的相位角為 0. 若有其它的載荷（如螺栓載荷、力矩載荷）存在，其相位角仍保持0。,載荷和約束,添加諧分析載荷: 在通常情況下，可施加任意的約束載荷. 當(dāng)“Time Type”欄處，將“Static”切換為“Hamonic” 鍵入載荷大小（或各分量大小，若可用的話） 相位輸入，若可用的話 若已知載荷的實(shí)部F1 與虛部 F2 ，模的大小與相位 y 便可根據(jù)如下的公式計(jì)算：,載荷和約束,選擇載荷，可顯示出載荷兩個(gè)周期的圖像，然后點(diǎn)擊“Wor

6、ksheet”菜單。 模的大小與相位角便在載荷的視圖中顯示出來,諧響應(yīng)分析求解,在求解前，需設(shè)定諧分析工具選項(xiàng): 選擇求解分支條，并從相關(guān)的工具條中插入一個(gè)諧分析工具 在諧分析工具的明細(xì)窗中，用戶能通過輸入最大值、最小值來確定激振頻率域，并確定求解的步長。 頻率域 fmax-fmin ，間隔數(shù)n決定頻率的步長 DW DS將從 W+DW.開始，求解n個(gè)頻率,舉個(gè)例子, 如果頻率范圍為0-10000Hz,間隔數(shù)為10, 這意味著Design Simulation對如下頻率進(jìn)行求解： 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 1000

7、0 Hz.,阻尼的基礎(chǔ)知識,動力系統(tǒng)中阻尼的結(jié)果是產(chǎn)生能量損耗 對響應(yīng)有影響的阻尼會改變結(jié)構(gòu)固有頻率并減弱響應(yīng)的幅值。 在任何的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，阻尼都是以多種形式存在的。 由于多種因素的影響，阻尼是一個(gè)復(fù)雜的現(xiàn)象。然而，數(shù)學(xué)上對阻尼的表達(dá)卻是很簡單的，粘性阻尼被認(rèn)為： 粘性阻尼力Fdamp是與速度成正比的，其中c為阻尼常數(shù)。 臨界阻尼ccr 是指沒有振動時(shí)的阻尼值。 阻尼比率 x是指實(shí)際阻尼c與臨界阻尼ccr的比值。,恒定阻尼比率,在Design Simulation中，輸入恒定的阻尼比率意味著x值在整個(gè)頻率區(qū)間內(nèi)是一個(gè)常量。 x值在模態(tài)疊加法中會被直接使用。 阻尼比率常數(shù) x 是無量綱的 在完全法中，阻尼率 x 不會被直接使用。在程序內(nèi)部，它根據(jù) C轉(zhuǎn)化為一個(gè)合適的值。,Beta 阻尼,另一種模擬阻尼的方法是假設(shè)阻尼C是與剛度K成正比的，其中 b為常量: 那么相關(guān)的阻尼比率 x 為:由方程可知，在beta 阻尼的作用下，阻尼對頻率的影響成線性增長。 與阻尼比率是常數(shù)不同，beta 阻尼是隨頻率的增大而增大的。 Beta 阻尼往往衰減掉高頻的影響。 Beta 阻尼的單位是時(shí)間。,Beta 阻尼,有兩種方法可輸入Beta 阻尼: 直接輸入Beta 阻尼 輸入阻尼比率與頻率，相應(yīng)的Beta 阻尼值，將會由DS中根據(jù)上一張幻燈片中的公式計(jì)算出來。,頻率響應(yīng)圖,可以顯示：應(yīng)力