[教育]有限元方法與ansys應(yīng)用第7講有限元的基礎(chǔ)理論與方法有限元案例分析動力分析

1、有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—動力分析 類別: 1 模態(tài)分析 2 諧響應(yīng)分析(周期載荷)穩(wěn)態(tài),非瞬態(tài) 3 瞬態(tài)動力分析(任意確定性載荷) 4 譜分析(隨機載荷),,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—動力分析 類別: 1 模態(tài)分析 2 諧響應(yīng)分析(周期載荷)穩(wěn)態(tài),非瞬態(tài) 3 瞬態(tài)動力分析(任意確定性載荷

2、) 4 譜分析(隨機載荷),,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析 任何持續(xù)的周期載荷作用在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中所產(chǎn)生的持續(xù)性周期響應(yīng)（諧響應(yīng)）。,,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析 諧響應(yīng)分析尋求對已知幅值載荷的響應(yīng)振幅。 該載荷隨時間以已知頻率呈正弦形式變化。,,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析 諧響應(yīng)分析是

3、用于確定線性結(jié)構(gòu)在承受隨時間按正弦（簡諧）規(guī)律變化的載荷時的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的一種技術(shù)。,,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析 諧響應(yīng)分析只計算結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)受迫振動，而不考慮發(fā)生在激勵開始時的瞬態(tài)振動。,,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析 諧響應(yīng)分析的目的是計算出結(jié)構(gòu)在幾種頻率下的響應(yīng)并得到一些響應(yīng)值（通常是位移）對頻率的曲線。從這些曲線上可以找到“峰值”響應(yīng)，并進

4、一步觀察峰值頻率對應(yīng)的應(yīng)力。,,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析 諧響應(yīng)分析目的--響應(yīng)值隨頻率變化的曲線。,,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析 諧響應(yīng)分析使設(shè)計人員能預(yù)測結(jié)構(gòu)的持續(xù)動力特性，從而使設(shè)計人員能夠驗證其設(shè)計能否成功地克服共振、疲勞，及其它受迫振動引起的有害效果。,,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析

5、諧響應(yīng)分析是一種線性分析，任何非線性特性，如塑性和接觸（間隙）單元，即使定義了也將被忽略。 諧響應(yīng)分析也可以分析有預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，如小提琴的弦（假定簡諧應(yīng)力比預(yù)加的拉伸應(yīng)力小得多）。,,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析三種求解方法,,完全法（Full）、 縮減法（Reduced）、 模態(tài)疊加法（Mode　Superposition）。 在ANSYS/Linear　Plus中只允許采用模

6、態(tài)疊加法。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析三種求解方法----完全法,,完全法是三種方法中最易使用的方法。它采用完整的系統(tǒng)矩陣（沒有矩陣縮減）計算諧響應(yīng)，矩陣可以是對稱的或非對稱的 。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析三種求解方法----完全法,,優(yōu)點：·容易使用，因為不必關(guān)心如何選取主自由度或振型；·使用完整矩陣，因此不涉及質(zhì)量矩陣的近似；

7、3;允許有非對稱矩陣，這種矩陣在聲學(xué)或軸承問題中很典型；,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析三種求解方法----完全法,,優(yōu)點：·用單一處理過程計算出所有的位移和應(yīng)力。·允許定義各種類型的載荷：節(jié)點力、外加的（非零）位移、單元載荷（壓力和溫度）。·允許在實體模型上定義載荷。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析三種求解方法----完全法,,缺點：

8、·預(yù)應(yīng)力選項不可用。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析三種求解方法----縮減法,,縮減法通過采用主自由度和縮減矩陣來壓縮問題的規(guī)模。主自由度處的位移被計算出來后，解可以被擴展到初始的完整DOF集上（參見“模態(tài)分析”中的“矩陣縮減技術(shù)”部分關(guān)于縮減技術(shù)的細(xì)節(jié)）。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析三種求解方法----縮減法,,優(yōu)點：·可以考慮預(yù)應(yīng)力效果。,有

9、限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析三種求解方法----縮減法,,缺點：·初始解只計算出主自由度處的位移。要得到完整的位移、應(yīng)力和力的解則需執(zhí)行擴展過程（擴展過程在某些分析應(yīng)用中是可選操作）；·不能施加單元載荷（壓力、溫度等等）·所有載荷必須施加在用戶定義的主自由度上（限制了采用實體模型上所加載荷）。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析三種求解方法-

10、---模態(tài)疊加法,,模態(tài)疊加法通過對模態(tài)分析得到的振型（特征向量）乘上因子并求和來計算出結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析三種求解方法----模態(tài)疊加法,,優(yōu)點：·對于許多問題，此法比Reduced或完全法更快且開銷小；·模態(tài)分析中施加的載荷可以通過LVSCALE命令用于諧響應(yīng)分析中；·可以使解按結(jié)構(gòu)的固有頻率聚集，便可得到更平滑、更精確的響應(yīng)曲線圖；,有限元

11、法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析三種求解方法----模態(tài)疊加法,,優(yōu)點：·可以包含預(yù)應(yīng)力效果；·允許考慮振型阻尼（阻尼系數(shù)為頻率的函數(shù)）。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析三種求解方法----模態(tài)疊加法,,缺點：·不能施加非零位移；·在模態(tài)分析中使用PowerDynamics法時，初始條件中不能有預(yù)加的載荷。,有限元法分析的基本理論與方

12、法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析三種求解方法,,共同的局限性 ：·所有載荷必須隨時間按正弦規(guī)律變化；·所有載荷必須有相同的頻率；·不允許有非線性特性；·不計算瞬態(tài)效應(yīng)。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析,,完全法諧響應(yīng)分析過程由三個主要步驟組成： 1.建模； 2.加載并求解； 3.觀察結(jié)果。,

13、有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析----建模,,建模階段需要指定文件名和標(biāo)題，然后進入前處理器PREP7定義單元類型、單元實常數(shù)、材料特性以及幾何模型。 該過程與其它分析基本相同，但必須注意下面兩個要點：,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析----建模,,·在諧響應(yīng)分析中，只有線性行為是有效的。如果有非線性單元，它們將按線性單元處

14、理。例如，如果分析中包含接觸單元，則它們的剛度取初始狀態(tài)值并在計算過程中不再發(fā)生變化。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析----建模,,·必須指定楊氏模量EX（或某種形式的剛度）和密度DENS（或某種形式的質(zhì)量）。材料特性可以是線性的、各向同性的或各向異性的、恒溫的或和溫度相關(guān)的。非線性材料特將被忽略。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析

15、----加載并求解,,該過程將指定分析類型及其相關(guān)選項、定義模型載荷以及指定載荷步選項，然后開始有限元求解。 注意:峰值響應(yīng)發(fā)生在力的頻率和結(jié)構(gòu)的固有頻率相等時。在得到諧響應(yīng)分析解之前，應(yīng)該首先做一下模態(tài)分析，以確定結(jié)構(gòu)的固有頻率。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析----加載并求解,,步驟：1 進入ANSYS求解器 命令：/SOLUGUI路徑：Main　Menu>Solu

16、tion,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析----加載并求解,,步驟：2 定義分析類型和分析選項 ANSYS提供下表所示的用于諧響應(yīng)分析的選項：,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析----加載并求解,,步驟：2 定義分析類型和分析選項 ANSYS提供下表所示的用于諧響應(yīng)分析的選項：,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案

17、例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析----加載并求解,,步驟：2 定義分析類型和分析選項 · 選項： Solution　Listing　Format[HROUT] 此選項確定在輸出文件Jobname.Out中諧響應(yīng)分析的位移解如何列出?？蛇x的方式有“real　and　imaginary（實部與虛部）”（缺省）形式和“amplitudes　and　phase　angles（幅值與相位角）”形式。,有限元法分析的基本理論與

18、方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析----加載并求解,,步驟：2 定義分析類型和分析選項 · 選項： Mass　Matrix　Formulation[LUMPM] 此選項用于指定是采用缺省的分布質(zhì)量矩陣（取決于單元類型）還是集中質(zhì)量矩陣。建議在大多數(shù)應(yīng)用中采用缺省的分布質(zhì)量矩陣。但對于某些包含“薄膜”結(jié)構(gòu)的問題，集中質(zhì)量近似矩陣經(jīng)常能產(chǎn)生較好的結(jié)果。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案

19、例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析----加載并求解,,步驟：3 在模型上施加載荷3.1 諧響應(yīng)分析的載荷描述方式 根據(jù)定義，諧響應(yīng)分析假定所施加的所有載荷隨時間按簡諧（正弦）規(guī)律變化。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析----加載并求解,,步驟：3 在模型上施加載荷3.1 諧響應(yīng)分析的載荷描述方式 指定一個完整的簡諧載荷需要輸入三條信息：Amplitude（幅

20、值）、phase　angle（相位角）和forcing　frequency　range（強迫頻率范圍）。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析----加載并求解,,步驟：3 在模型上施加載荷3.2 諧響應(yīng)分析的載荷類型 除慣性載荷外，可以在實體模型（由關(guān)鍵點，線，面組成）或有限元模型（由節(jié)點和單元組成）上定義載荷;可施加的載荷見表2。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元

21、案例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析----加載并求解,,步驟：3 在模型上施加載荷3.3 利用命令施加載荷 表3,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析----加載并求解,,步驟：3 在模型上施加載荷3.4 載荷列表 要列出現(xiàn)有載荷，可用如下GUI途徑：GUI：Utility　Menu>List>Loads>Load　type,有限元法分析的基本

22、理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析----加載并求解,,步驟：4 指定載荷步選項 表4,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析----加載并求解,,步驟： 將數(shù)據(jù)庫保存到一個命名的備份文件中。命令：SAVEGUI：Utility　Menu>File>Save　as,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析完全法

23、諧響應(yīng)分析----加載并求解,,步驟： 開始求解 命令：SOLVEGUI：Main　Menu>Solution>-Solve-Current　Ls,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析----加載并求解,,步驟：7 重復(fù)執(zhí)行加載求解得到其他載荷步 重復(fù)以上過程，計算其他載荷和頻率范圍（即另外的載荷步）的結(jié)果。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析

24、—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析----加載并求解,,步驟：8 離開SOLUTION命令：FINISHGUI：關(guān)閉Solution菜單。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析----加載并求解,,步驟：9 觀察結(jié)果 諧響應(yīng)分析的結(jié)果被保存到結(jié)構(gòu)分析結(jié)果文件Jobname.RST中。文件中包含下述數(shù)據(jù)：1.基本數(shù)據(jù) ·節(jié)點位移 （UX

25、,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ）,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析完全法諧響應(yīng)分析----加載并求解,,步驟：9 觀察結(jié)果2.派生數(shù)據(jù) ·節(jié)點和單元應(yīng)力 ·節(jié)點和單元應(yīng)變 ·單元力 ·節(jié)點反作用力，等等。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元

26、案例分析—諧響應(yīng)分析縮減法諧響應(yīng)分析,,縮減法的分析過程由五個主要步驟組成：1.建模；2.加載并求得縮減解；3.觀察縮減解結(jié)果；4.擴展解（擴展過程）；5.觀察已擴展的解結(jié)果。在這些步驟中，第1步的工作與完全法的相同。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析縮減法諧響應(yīng)分析,,縮減法的分析過程由五個主要步驟組成：1.建模；2.加載并求得縮減解；3.觀察縮減解結(jié)果；4.擴展解（擴展過程）；5

27、.觀察已擴展的解結(jié)果。在這些步驟中，第1步的工作與完全法的相同。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析縮減法諧響應(yīng)分析,,2.加載并求得縮減解； 縮減解是指在主DOF處計算出的自由度解。得到縮減解需做的工作如下：,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析縮減法諧響應(yīng)分析,,2.加載并求得縮減解；2.1進入ANSYS求解器。命令：/SOLUGUI：Main　Menu>S

28、olution：,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析縮減法諧響應(yīng)分析,,2.加載并求得縮減解；2.2 指定分析類型和分析選項。·選擇Reduced求解方法·可以包括預(yù)應(yīng)力效應(yīng)[PSTRES]。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析縮減法諧響應(yīng)分析,,2.加載并求得縮減解；2.3 定義主自由度 主自由度是表征結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性的基本自由度或動力學(xué)自由

29、度。在縮減法諧響應(yīng)動力學(xué)分析中，要求在施加了力或非零位移的位置處也要設(shè)置主自由度。在“模態(tài)分析”的“矩陣縮減技術(shù)”部分已經(jīng)指出了選擇主自由度應(yīng)遵循的準(zhǔn)則。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析縮減法諧響應(yīng)分析,,2.加載并求得縮減解；2.4 在模型上加載 要加的簡諧載荷和在完全法中所述的一樣，但有以下限制：·只可加位移和力。不可施加單元載荷如壓力、溫度和加速度。·力

30、和非零位移只能施加在主自由度上。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析縮減法諧響應(yīng)分析,,2.加載并求得縮減解；2.5 指定載荷步選項 和完全法中所述的一樣。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析縮減法諧響應(yīng)分析,,2.加載并求得縮減解；2.6 保存數(shù)據(jù)庫的備份。命令：SAVEGUI：Utility　Menu>File>Save　as,有限元法分析的基本

31、理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析縮減法諧響應(yīng)分析,,2.加載并求得縮減解；2.7 開始求解。命令：SOLVEGUI：Main　Menu>Solution>-Solve-Currentl　LS,如有其他載荷和頻率范圍（即其他載荷步），重復(fù)第2.4步到第2.7步。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析縮減法諧響應(yīng)分析,,2.加載并求得縮減解；2.8 離開SOLUTION求解器

32、命令：FINISHGUI：關(guān)閉Solution菜單。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析,,模態(tài)疊加法的分析過程由五個主要步驟組成：1.建模；2.獲取模態(tài)分析解；3.獲取模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析解；4.擴展模態(tài)疊加解；5.觀察結(jié)果。 第1，2步的工作分別與完全法、模態(tài)分析相同。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析,,步驟：

33、3.獲取模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析解； 在這一步中，程序?qū)⒏鶕?jù)模態(tài)分析所得到的振型來計算諧響應(yīng)。振型文件（Jobname.MODE）必須存在且有效，在數(shù)據(jù)庫中必須包含與模態(tài)分析相同的模型。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析,,步驟：3.獲取模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析解；3.1進入SOLUTION。命令：/SOLUGUI：Main　Menu>Solution 。,有限元法分析的

34、基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析,,步驟：3.獲取模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析解；3.2 指定分析類型及分析選項。 操作過程與完全法描述的基本相同，差別如下：,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析,,步驟：3.獲取模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析解；·選模態(tài)疊加法[HROPT]；·指定求解的模態(tài)數(shù)[HROPT]。此數(shù)將決定諧響應(yīng)分析解的

35、精度。一般地，指定的模態(tài)數(shù)應(yīng)當(dāng)覆蓋簡諧載荷頻率范圍的百分之五十以上；,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析,,步驟：3.獲取模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析解；·可以將解按結(jié)構(gòu)的固有頻率進行聚集[HROUT]，以得到更光滑、更精確的響應(yīng)曲線；·可以選擇在各頻率處輸出一個包含了各階模態(tài)對總響應(yīng)的貢獻的表格[HROUT]。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分

36、析模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析,,步驟：3.獲取模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析解；3.2 指定分析類型及分析選項。 操作過程與完全法描述的基本相同，差別如下：,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析,,步驟：3.獲取模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析解；3.3 在模型上施加載荷。 除下列限制外，諧響應(yīng)分析中的載荷與完全法中所述的載荷相似。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響

37、應(yīng)分析模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析,,步驟：3.獲取模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析解；3.3 在模型上施加載荷。·只可施加力、加速度和模態(tài)分析中生成的載荷向量?？捎肔VSCALE命令來施加在模態(tài)分析中生成的載荷向量；·如果采用的是由縮減法模態(tài)分析得到的振型，力只能加在主自由度上。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析,,步驟：3.獲取模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析解；3.4 指定載

38、荷步選項除了可以指定振型阻尼[MDAMP]外，這一步和縮減法中相應(yīng)步驟基本一樣。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析,,步驟：3.獲取模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析解；3.5 保存數(shù)據(jù)庫備份。命令：SAVEGUI：Utility　Menu>File>Save　as,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析,,步驟：3.獲取模態(tài)疊加法

39、諧響應(yīng)分析解；3.6開始求解。命令：SOLVEGUI：　Main　Menu>Solution>-Solve-Current　LS,如有其他載荷和頻率范圍（即其他載荷步），重復(fù)第3.3步至第3.6步。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析,,步驟：3.獲取模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析解；3.7離開SOLUTION命令：FINISHGUI：關(guān)閉Solution菜單,有限元法分

40、析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析,,步驟：4. 擴展模態(tài)疊加解 擴展過程的步驟和在縮減法中描述的相同。在采用Reduced特征值提取法時需要模態(tài)分析中生成的Jobname.TRI文件。擴展過程的輸出包括結(jié)構(gòu)分析結(jié)果文件Jobname.RST，其中包含經(jīng)過擴展的結(jié)果。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析,,步驟：5. 觀察結(jié)果

41、結(jié)果由在每個求解所用強制頻率處的簡諧變化的位移，應(yīng)力和反作用力組成。可以用POST26或POST1觀察這些結(jié)果，與縮減法中所述一樣。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析有預(yù)應(yīng)力的諧響應(yīng)分析,,有預(yù)應(yīng)力完全法諧響應(yīng)分析： 有預(yù)應(yīng)力完全法諧響應(yīng)分析首先需要進行預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)靜力分析之外，其他過程基本上與無預(yù)應(yīng)力完全法諧響應(yīng)分析相同：,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析有預(yù)應(yīng)力的諧

42、響應(yīng)分析,,有預(yù)應(yīng)力的完全法諧響應(yīng)分析：1.創(chuàng)建模型，獲取打開預(yù)應(yīng)力效應(yīng)（[PSTRES,ON]）的靜力學(xué)分析解。2.重新進入求解器，獲取打開預(yù)應(yīng)力效應(yīng)（[PSTRES,ON]）的完全法諧響應(yīng)的解。在靜力學(xué)分析中生成的文件Jobname.EMAT和Jobname.ESAV必須存在且有效。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析有預(yù)應(yīng)力的諧響應(yīng)分析,,有預(yù)應(yīng)力縮減法諧響應(yīng)分析： 有預(yù)應(yīng)力縮減法諧響應(yīng)分

43、析首先需要進行預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)靜力分析之外，其他過程基本上與無預(yù)應(yīng)力縮減法法諧響應(yīng)分析相同。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析有預(yù)應(yīng)力的諧響應(yīng)分析,,有預(yù)應(yīng)力縮減法諧響應(yīng)分析：1.建模并在打開預(yù)應(yīng)力效果[PSTRES,ON]的前提下獲取靜力學(xué)分析解。2.重新進入求解器，獲取打開預(yù)應(yīng)力效應(yīng)（[PSTRES,ON]）的縮減法諧響應(yīng)分析解。在靜力學(xué)分析中生成的文件Jobname.EMAT和Jobname.ESAV必

44、須存在。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析有預(yù)應(yīng)力的諧響應(yīng)分析,,有預(yù)應(yīng)力模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析： 為了在模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析中包含預(yù)應(yīng)力效果，應(yīng)當(dāng)首先進行有預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。參見“模態(tài)分析”中的詳細(xì)說明。在完成了有預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析后，就可以象一般的模態(tài)疊加法分析那樣繼續(xù)進行分析了。,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析 諧響應(yīng)分析上機操作指南,,有限元法分析的基

45、本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析作業(yè)1 “工作臺-電動機”系統(tǒng)諧響應(yīng)分析,,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析作業(yè)1 “工作臺-電動機”系統(tǒng)諧響應(yīng)分析 當(dāng)電機工作時由于轉(zhuǎn)子偏心引起電機發(fā)生簡諧振動，這時電機的旋轉(zhuǎn)偏心載荷是一個簡諧激勵，計算系統(tǒng)在該激勵下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。要求計算頻率間隔為10/10=1HZ的所有解以得到滿意的響應(yīng)曲線，并用POST26繪制幅值對頻率的關(guān)系曲線。,,有限元

46、法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析作業(yè)1 “工作臺-電動機”系統(tǒng)諧響應(yīng)分析 當(dāng)電機工作時由于轉(zhuǎn)子偏心引起電機發(fā)生簡諧振動，這時電機的旋轉(zhuǎn)偏心載荷是一個簡諧激勵，計算系統(tǒng)在該激勵下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。要求計算頻率間隔為10/10=1HZ的所有解以得到滿意的響應(yīng)曲線，并用POST26繪制幅值對頻率的關(guān)系曲線。,,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析作業(yè)1 “工作臺-電動機”系統(tǒng)諧響應(yīng)分析

47、已知條件如下：電機質(zhì)量：m=100Kg簡諧激勵為：Fx　=　100　NFz　=　100　N，與Fx落后90度相位角頻率范圍為：0~10HZ,,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析作業(yè)1 “工作臺-電動機”系統(tǒng)諧響應(yīng)分析已知條件如下：所有的材料均為A3鋼，其特性：楊氏模量=2e11 泊松比=0.3密度=7.8e 3 工作臺面板：厚度=0.02 工作臺四條腿的梁幾何特性：截面面積=2e-4 慣性矩

48、=2e-8 寬度=0.01 高度=0.02 。,,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析作業(yè)2 有預(yù)應(yīng)力的吉他弦的諧響應(yīng)分析,,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析作業(yè)2 有預(yù)應(yīng)力的吉他弦的諧響應(yīng)分析 形狀均勻的吉他弦直徑d，長為1，在施加上拉伸力F1后緊繃在兩個剛性支點間，用于調(diào)出C音階的E音符。在弦的四分之一長度處以力F2彈擊此弦，要求計算弦的一階固有頻率f1，并驗證僅

49、當(dāng)彈擊力的頻率為弦的奇數(shù)階固有頻率時才會產(chǎn)生諧響應(yīng)。,,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析作業(yè)2 有預(yù)應(yīng)力的吉他弦的諧響應(yīng)分析 取彈擊力的頻率范圍為從0到2000HZ，并求解頻率間隔為2000/8=250HZ的所有解，以便觀察在弦的前幾階固有頻率處的響應(yīng)，并用POST26繪制出位移響應(yīng)對頻率的關(guān)系曲線。,,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析作業(yè)2 有預(yù)應(yīng)力的吉他弦的諧響

50、應(yīng)分析 取彈擊力的頻率范圍為從0到2000HZ，并求解頻率間隔為2000/8=250HZ的所有解，以便觀察在弦的前幾階固有頻率處的響應(yīng)，并用POST26繪制出位移響應(yīng)對頻率的關(guān)系曲線。,,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析—諧響應(yīng)分析作業(yè)2 有預(yù)應(yīng)力的吉他弦的諧響應(yīng)分析幾何尺寸：l　=　710　 mmmmc　=　165　 mmmmd　=　0.254　mm材料特性：E　=　190×109　P