《ANSYS18.0 有限元分析基础与实例教程》课件——第9章 瞬态动力学分析.pptxVIP

第9章瞬态动力学分析;9.1瞬态动力学概论;9.1.1完全法（FullMethod）;9.1.2模态叠加法（ModeSuperpositionMethod）;9.1.3减缩法（ReducedMethod）;9.2瞬态动力学的基本步骤;（3）如果求解过程包含了非线性特性，那么网格则应该与这些非线性特性相符合。例如，对于塑性分析来说，它要求在较大塑性变形梯度的平面内有一定的积分点密度，所以网格必须加密。

（4）如果关心弹性波的传播（例如杆的端部抖动），有限元网格至少要有足够的密度求解波，通常的准则是沿波的传播方向每个波长范围内至少要有20个网格。

9.2.2建立初始条件

在进行瞬态动力学分析之前，必须清楚如何建立初始条件以及使用载荷步。从定义上来说，瞬态动力学包含按时间变化的载荷。为了指定这种载荷，需要将载荷-时间曲线分解成相应的载荷步，载荷-时间曲线上的每一个拐角都可以作为一个载荷步，如图9-1所示。

第一个载荷步通常被用来建立初始条件，然后要指定后继的瞬态载荷及加载步选项。对于每一个载荷步，都要指定载荷值和时间值，同时要指定其他的载荷步选项，如载荷是按“Stepped”还是按“Ramped”方式施加，是否使用自动时间步长等。最后将每一个载荷步写入文件并一次性求解所有的载荷步。;图9-1载荷-时间曲线;9.2.3设定求解控制器;;3．利用瞬态选项

ANSYS求解控制器中包含的瞬态选项如表9-1所示。

在瞬态动力学中，需特别指出的是如下几点：

（1）TIMINT，该动态载荷选项表示是否考虑时间积分的影响。

（2）ALPHAD(alpha表示质量阻尼)和BETA(beta表示刚度阻尼)，该动态载荷选项表示阻尼项。

（3）TINTP，该动态载荷选项表示瞬态积分参数，用于Newmark时间积分方法。

4．利用其他选项

该求解控制器中还包含其他选项，诸如求解选项（Sol’nOptions）、非线性选项（Nonlinear）和高级非线性选项（AdvancedNL），它们跟静力分析是一样的，该处不再赘述。需强调的是，瞬态动力学分析中不能采用弧长法（arc-length）。;9.2.4设定其他求解选项;施加材料阻尼的方法如下：

命令：MP,DAMP。

GUI：Main?MenuSolutionLoadStepOptsOtherChangeMatPropsMaterialModelsStructuralDamping。

3．质量阵的形式（MassMatrixFormulation）

利用该选项指定使用集中质量矩阵。通常，ANSYS推荐使用默认选项（协调质量矩阵），但对于包含薄膜构件（例如细长梁或者薄板等）的结构，集中质量矩阵往往能得到更好的结果。同时，使用集中质量矩阵也可以缩短求解时间和降低求解内存。

命令：LUMPM。

GUI：Main?MenuSolutionUnabridgedMenuAnalysisTypeAnalysisOptions。;表9-2概括了适用于瞬态动力学分析的载荷类型。除惯性载荷外，可以在实体模型（由关键点，线，面组成）或有限元模型（由节点和单元组成）上施加载荷。

在分析过程中，可以施加，删除载荷或对载荷进行操作或列表。

表9-3所示概括了瞬态动力学分析中可用的载荷步选项。;9.2.6设定多载荷步;表9-3载荷步选项;;（1）用以下选项定义变量：

命令：NSOL用于定义基本数据（节点位移）。

ESOL用于定义派生数据（单元数据，如应力）。

RFORCE用于定义反作用力数据。

FORCE（合力，或合力的静力分量，阻尼分量，惯性力分量）。

SOLU（时间步长，平衡迭代次数，响应频率等）。

GUI：MainMenuTimeHistPostproDefineVariables。

（2）绘制变量变化曲线或列出变量值。通过观察整个模型关键点处的时间历程分析结果，就可以找到用于进一步的POST1后处理的临界时间点。

命令：PLVAR（绘制变量变化曲线）。

PLVAR，EXTREM（变量值列表）。

GUI：MainMenuTimeHistPostproGraphVariables。

Main?MenuTimeHistPostproListVariables。

Main?MenuTimeHistPostproListExtremes。

2．使用POST1

（1）从数据文件中读入模型数据。

命令：RESUME。

GUI：UtilityMenuFileResumefrom。;