§3.1瞬态动力学分析的定义
瞬态动力学分析（亦称时间历程分析）是用于确定承受任意的随时间变化载荷结构的动力学响应的一种方法。可以用瞬态动力学分析确定结构在稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用下的随时间变化的位移、应变、应力及力。载荷和时间的相关性使得惯性力和阻尼作用比较重要。如果惯性力和阻尼作用不重要，就可以用静力学分析代替瞬态分析。
瞬态动力学的基本运动方程是：
其中：
[M] =质量矩阵
[C] =阻尼矩阵
[K] =刚度矩阵
{}=节点加速度向量
{}=节点速度向量
{u} =节点位移向量
在任意给定的时间，这些方程可看作是一系列考虑了惯性力（[M]{}）和
阻尼力（[C]{}）的静力学平衡方程。ANSYS程序使用Newmark时间积分方法在离散的时间点上求解这些方程。两个连续时间点间的时间增量称为积分时间步长（integration time step）。
§3.2学习瞬态动力学的预备工作
瞬态动力学分析比静力学分析更复杂，因为按“工程”时间计算，瞬态动力学分析通常要占用更多的计算机资源和更多的人力。可以先做一些预备工作以理解问题的物理意义，从而节省大量资源。例如，可以做以下预备工作：
1.首先分析一个较简单模型。创建梁、质量体和弹簧组成的模型，以最小的代价深入的理解动力学认识，简单模型更有利于全面了解所有的动力学响应所需要的。
2.如果分析包括非线性特性，建议首先利用静力学分析掌握非线性特性对结构响应的影响规律。在某些场合，动力学分析中是没必要包括非线性特性的。
3.掌握结构动力学特性。通过做模态分析计算结构的固有频率和振型，了解这些模态被激活时结构的响应状态。同时，固有频率对计算正确的积分时间步长十分有用。
4.对于非线性问题，考虑将模型的线性部分子结构化以降低分析代价。<<高级技术分指南>>中将讲述子结构。
§3.3三种求解方法
瞬态动力学分析可采用三种方法：完全（Full）法、缩减（Reduced）法及模态叠加法。ANSYS/Professional产品中只允许用模态叠加法。在研究如何实现这些方法之前，让我们先探讨一下各种方法的优点和缺点。
§3.3.1完全法
完全法采用完整的系统矩阵计算瞬态响应（没有矩阵缩减）。它是三种方法中功能最强的，允许包括各类非线性特性（塑性、大变形、大应变等）。
注─如果并不想包括任何非线性，应当考虑使用另外两种方法中的一种。这是因为完全法是三种方法中开销最大的一种。
完全法的优点是：
·容易使用，不必关心选择主自由度或振型。
·允许各种类型的非线性特性。
·采用完整矩阵，不涉及质量矩阵近似。
·在一次分析就能得到所有的位移和应力。
·允许施加所有类型的载荷：节点力、外加的（非零）位移（不建议采用）和单元载荷（压力和温度），还允许通过TABLE数组参数指定表边界条件。
·允许在实体模型上施加的载荷。
完全法的主要缺点是它比其它方法开销大。
§3.3.2模态叠加法
模态叠加法通过对模态分析得到的振型（特征值）乘上因子并求和来计算结构的响应。此法是ANSYS/Professional程序中唯一可用的瞬态动力学分析法。
模态叠加法的优点是：
·对于许多问题，它比缩减法或完全法更快开销更小；
·只要模态分析不采用PowerDynamics方法，通过 LVSCALE 命令将模态分析中施加的单元载荷引入到瞬态分析中；
·允许考虑模态阻尼（阻尼比作为振型号的函数）。
模态叠加法的缺点是：
·整个瞬态分析过程中时间步长必须保持恒定，不允许采用自动时间步长；
·唯一允许的非线性是简单的点点接触（间隙条件）；
·不能施加强制位移（非零）位移。
§3.3.3缩减法
缩减法通过采用主自由度及缩减矩阵压缩问题规模。在主自由度处的位移被计算出来后，ANSYS可将解扩展到原有的完整自由度集上。（参见“模态分析”中的“矩阵缩减”部分对缩减过程的详细讨论。）
缩减法的优点是：
·比完全法快且开销小。
缩减法的缺点是：
·初始解只计算主自由度的位移，第二步进行扩展计算，得到完整空间上的位移、应力和力；
·不能施加单元载荷（压力，温度等），但允许施加加速度。
·所有载荷必须加在用户定义的主自由度上（限制在实体模型上施加载荷）。
·整个瞬态分析过程中时间步长必须保持恒定，不允许用自动时间步长。
·唯一允许的非线性是简单的点—点接触（间隙条件）。
§3.4 完全法瞬态动力学分析
首先，讲述完全法瞬态动力学分析过程，然后分别介绍模态叠加法和缩减法与完全法不相同的计算步骤。完全法瞬态动力分析（在ANSYS/Multiphsics、ANSYS/Mechauioal及ANSYS/Structural中可用）由以下步骤组成：
1.建造模型
2.建立初始条件
3.设置求解控制
4.设置其他求解选项
5.施加载荷
6.存储当前载荷步的载荷设置
7.重复步骤3-6定义其他每个载荷步
8.备份数据库
9.开始瞬态分析
10.退出求解器
11.观察结果
§3.4.1建造模型
在这一步中，首先要指定文件名和分析标题，然后用PREP7定义单元类型，单元实常数，材料性质及几何模型。这些工作在大多数分析中是相似的。<
对于完全法瞬态动力学分析，注意下面两点：
·可以用线性和非线性单元；
·必须指定杨氏模量EX（或某种形式的刚度）和密度DENS（或某种形式的质量）。材料特性可以是线性的或非线性的、各向同性的或各向异性的、恒定的或和温度有关的。
划分合理的网格密度：
·网格密度应当密到足以确定感兴趣的最高阶振型；
·对应力或应变感兴趣的区域比只考察位移的区域的网格密度要细一些；
·如果要包含非线性特性，网格密度应当密到足以捕捉到非线性效应。例如，塑性分析要求在较大塑性变形梯度的区域有合理的积分点密度（即要求较密的网格）；
·如果对波传播效果感兴趣（例如，一根棒的末端准确落地），网格密度应当密到足以解算出波动效应。基本准则是沿波的传播方向每一波长至少有20个单元。
§3.4.2建立初始条件
在执行完全法瞬态动力学分析之前，用户需要正确理解建立初始条件和正确使用载荷步。
瞬态动力学分析顾名思义包含时间函数的载荷。为了定义这样的载荷，用户需要将载荷—时间关系曲线划分成合适的载荷步。载荷—时间曲线上的每个“拐角”对应一个载荷步，如图3.1所示。
图3.1载荷—时间关系曲线
第一个载荷步通常被用来建立初始条件，然后为第二和后继瞬态载荷步施加载荷并设置载步选项。对于每个载荷步，都要指定载荷值和时间值，同时指定其它的载荷步选项，如采用阶梯加载还是斜坡加载方式施加载荷以及是否使用自动时间步长等。然后，将每个载荷步写入载荷步文件，最后一次性求解所有载荷步。
施加瞬态载荷的第一步是建立初始条件（即零时刻时的情况）。瞬态动力学
分析要求给定两种初始条件（因为要求解的方程是两阶的）：初始位移（）
和初始速度（）。如果没有进行特意设置，和都被假定为0。初始加速
度（）一般假定为0，但可以通过在一个小的时间间隔内施加合适的加速度载荷来指定非零的初始加速度。
下面的段落描述了如何施加不同组合形式的初始条件。
§3.4.2.1零初始位移和零初始速度
这是缺省的初始条件，即如果= = 0，则不需要指定任何条件。在第一个载荷步中可以加上对应于载荷/时间关系曲线的第一个拐角处的载荷。
§3.4.2.2非零初始位移及/或非零初始速度
可以用IC命令设置这些初始条件。
命令：IC
GUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply>Initial Condit’n>Define
注意：不要定义矛盾的初始条件。例如，在某单一自由度处定义了初始速度，则在所有其它自由度处的初始速度将为0.0，潜在地会产生冲突的初始条件。在大多数情形下要在模型的每个未约束自由度处定义初始条件。如果这些条件对各自由度是不同的，那么就可以较容易地明确指定初始条件，如下所述。
关于TIMINT和IC命令的说明参见<
§3.4.2.3零初始位移和非零初始速度
非零速度是通过对结构中需指定速度的部分加上小时间间隔上的小位移来实
现的。比如如果=0.25，可以通过在时间间隔0.004内加上0.001的位移来实现，命令流如下：
...
TIMINT,OFF! Time integration effects off
D,ALL,UY,.001! Small UY displ. (assuming Y-direction velocity)
TIME,.004! Initial velocity = 0.001/0.004 = 0.25
LSWRITE! Write load data to load step file (Jobname.S01)
DDEL,ALL,UY! Remove imposed displacements
TIMINT,ON! Time integration effects on
...
§3.4.2.4非零初始位移和非零初始速度
和上面的情形相似，不过施加的位移是真实数值而非“小”数值。比如，若= 1.0且= 2.5，则应当在时间间隔0.4内施加一个值为1.0的位移：...
TIMINT,OFF! Time integration effects off
D,ALL,UY,1.0! Initial displacement = 1.0
TIME,.4! Initial velocity = 1.0/0.4 = 2.5
LSWRITE! Write load data to load step file (Jobname.S01) DDELE,ALL,UY! Remove imposed displacements
TIMINT,ON! Time integration effects on
...
§3.4.2.5非零初始位移和零初始速度
需要用两个子步[NSUBST,2]来实现，所加位移在两个子步间是阶跃变化的[KBC,1]。如果位移不是阶跃变化的（或只用一个子步），所加位移将随时间变
化，从而产生非零初速度。下面的例子演示了如何施加初始条件= 1.0，= 0.0：
...
TIMINT,OFF! Time integration effects off for static
solution
D,ALL,UY,1.0! Initial displacement = 1.0
TIME,.001! Small time interval
NSUBST,2! Two substeps
KBC,1! Stepped loads
LSWRITE! Write load data to load step file (Jobname.S01)
!transient solution
TIMINT,ON! Time-integration effects on for transient
solution
TIME,...! Realistic time interval
DDELE,ALL,UY! Remove displacement constraints
KBC,0! Ramped loads (if appropriate)
!Continue with normal transient solution procedures
...
§3.4.2.6非零初始加速度
可以近似地通过在小的时间间隔内指定要加的加速度[ACEL]实现。例如，施加初始加速度为9.81的命令如下：
...
ACEL,,9.81! Initial Y-direction acceleration
TIME,.001! Small time interval
NSUBST,2! Two substeps
KBC,1! Stepped loads
LSWRITE! Write load data to load step file (Jobname.S01)
!transient solution
TIME,...! Realistic time interval
DDELE,...! Remove displacement constraints (if appropriate)
KBC,0! Ramped loads (if appropriate)
!Continue with normal transient solution procedures
...
参见<
§3.4.3设置求解控制
设置求解控制涉及定义分析类型、分析选项以及载荷步设置。执行完全法瞬态动力学分析，可以使用最新型的求解界面（称为求解控制对话框）进行这些选项的设置。求解控制对话框提供大多数结构完全法瞬态动力分析所需要的缺省设置，即用户只需要设置少量的必要选项。完全法瞬态动力分析建议采用求解控制对话框，本章将详细进行介绍。
如果完全瞬态动力分析需要初始条件，必须在分析的第一个载荷步进行，然后反复利用求解控制对话框为后续荷步设置载载荷步选项（即重复求解的3-6步）。
如果不喜欢使用求解控制对话框（Main Menu>Solution>-Analysis
Type-Sol"n Control），仍然可以沿用标准ANSYS求解命令及其对应的菜单路径（Main Menu>Solution>Unabridged Menu>option）。求解控制对话框一般形式参见ANSYS基本分析指南的针对确定的结构分析类型选用特定的求解控制。
§3.4.3.1使用求解控制对话框
选择菜单路径Main Menu>Solution>-Analysis Type-Sol"n Control，就弹出求解控制对话框。下面将详细讲述求解控制对话框各页片夹中的选项。想要知道设置各选项的细节，选择感兴趣的页片夹，然后单击Help按钮。本章还会讲述相关非线性结构分析的一些细节问题。
§3.4.3.2使用页片夹
求解控制对话框包含5各页片夹，各页片夹中分组设置控制选项，并将大多数基本控制选项设置在第一个页片夹中,其他页片夹提供更高级的控制选项。通过各页片夹，轻松达到控制求解过程。
打开求解控制对话框，基本页片夹总是处于激活状态，只包含ANSYS分析所需要设置的最少选项。如果基本页片夹已经满足控制要求，其他高级选项只有缺省状态不符合求解控制才需要进一步进行调整。一旦单击任何页片夹中的OK按钮，所有求解控制对话框中选项设置都定义到ANSYS数据库中，同时关闭求解控制对话框。
可以是用基本页片夹设置下表中的选项。打开求解控制对话框，选择Basic 页片夹，进行设置。
基本页片夹选项
在瞬态动力学中，这些选项的特殊考虑有：
1)当设置 ANTYPE 和 NLGEOM 时，如果执行一个新分析希望忽略大位移效应，如大变形、大转角和大应变，就选择小位移瞬态。如果希望考虑大变形（如弯曲的长细杆件）或大应变（如金属成型），就选择大位移瞬态。如果希望重启动一个失败的非线性分析，或者前面完成一个静态预应力分析或完全法瞬态动力分析，而后希望继续下面的时间历程计算，就可以选择重启动当前分析。
2)当设置AUTOTS时，记住该载荷步选项（瞬态动力学分析中也称为时间步长优化）基于结构的响应增大或减小积分时间步长。对于多数问题，建议打开自动时间步长与积分时间步长的上下限。通过DELTIM和NSUBST指定积分步长上下限，有助于限制时间步长的波动范围；更多信息参见Automatic Time Stepping。缺省值为不打开自动时间步长。
3) NSUBST和DELTIM是载荷步选项，用于指定瞬态分析积分时间步长。积分时间步长是运动方程时间积分中的时间增量。时间积分增量可以直接或间接指定（即通过子步数目）。时间步长的大小决定求解的精度：它的值越小，精度就越高。使用时应当考虑多种因素，以便计算出一个好的积分时间步长，详情参见积分时间步长章节。
4)当设置OUTRES时，记住下面注意事项：
在完全法瞬态动力分析，缺省时只有最后子步（时间点）写入结果文件（Jobname.RST）为了将所有子步写入，需要设置所有子步的写入频率。同时，缺省时只有1000个结果序列能够写入结果文件。如果超过这个数目（基于用户
的OUTRES定义），程序将认为出错终止。使用命令/CONFIG,NRES可以增大限制数（参见ANSYS基本分析指南中的内存和配置章节）。
§3.4.3.3使用瞬态页片夹
利用瞬态页片夹设置其中的瞬态动力选项。有关设置这些选项的具体信息，打开求解控制对话框，选择瞬态页片夹，然后单击Help按钮。
瞬态页片夹选项
在完全法瞬态动力学中，这些选项的特殊考虑有：
1) TIMINT 是动力载荷步选项，用于指定是否打开时间积分效应[ TIMINT ]。对于需要考虑惯性和阻尼效益的分析，必须打开时间积分效应（否则当作静力进行求解），所以缺省值为打开时间积分效应。进行完静力分析之后接着进行瞬态分析时，该选项十分有用；也就是说，前面的载荷步必须关闭时间积分效应。
2) ALPHAD (alpha或mass，damping)和 BETAD (beta或stiffness，damping)是动力载荷步选项，用于指定阻尼。大多数结构中都存在某种形式的阻尼，必须在分析中考虑进来。
3) TINTP 是动力载荷步选项，用于指定瞬态积分参数。瞬态积分参数控制Newmark时间积分技术，缺省值为采用恒定的平均值加速度积分算法。
§3.4.3.4使用求解选项页片夹
求解选项页片夹选项用于完全法瞬态分析的具体设置完全与结构分析指南静力分析中一致。详情参见结构分析中使用求解选项页片夹。
§3.4.3.5使用非线性页片夹
非线性页片夹选项用于完全法瞬态分析的具体设置完全与结构分析指南静力分析中一致。详情参见结构分析中使用非线性页片夹。
§3.4.3.6使用高级非线性页片夹
除弧长法选项外，其他高级非线性页片夹选项均可以用于完全法瞬态分析，设置方法与静力分析完全一致。详情参见结构分析中高级非线性页片夹。
§3.4.4设置其他求解选项
还有一些选项并不出现在求解控制对话框中，因为他们很少被使用，而且缺省值很少需要进行调整。ANSYS提供有相应的菜单路径用于设置它们。
这里提到的许多选项是非线性选项，详情参见非线性结构分析。
§3.4.4.1应力刚化效应
利用 SSTIF 命令可以让包括18X家族单元在内的一些单元包含应力刚化效应。要确定单元是否具有应力刚化效应算法，请参阅《 ANSYS单元参考手册》中单元说明。
缺省时，如果 NLGEOM （几何大变形）设置为ON则应力刚化效应为打开。在一些特殊条件下，应当关闭应力刚化效应：
·应力刚化仅仅用于非线性分析。如果执行线性分析[ NLGEOM ,OFF]，应当关闭应力刚化效应；
·在分析之前，应当预计机构不会因为屈曲（分岔，突然穿过）破坏。
一般情况下，包含应力刚化效应能够加速非线性收敛特性。记住上述要点，在某些特殊计算中出现收敛困难时，可以关闭应力刚化效应，例如局部失效。
命令： SSTIF
GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>Analysis Options
§3.4.4.2Newton-Raphson选项
该选项只用于非线性分析，指定求解过程中切线矩阵修正的频率，允许下列取值：
·Program-chosen (default)
·Full
·Modified
·Initial stiffness
·Full with unsymmetric matrix
命令： NROPT
GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>Analysis Options
§3.4.4.3预应力效应
在分析中可以包含预应力效应，需要上一次静力或瞬态分析的单元文件，详情参见有预应力的瞬态动力分析。
命令： PSTRES
GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>Analysis Options
§3.4.4.4阻尼选项
使用该载荷步选项定义阻尼。大多数结构中都存在某种形式的阻尼，必须在分析中考虑进来。除在求解控制对话框中设置 ALPHAD 和 BETAD 阻尼外，还可以瞬态完全法瞬态动力分析设置以下阻尼：
·材料相关beta阻尼[ MP ,DAMP]
·单元阻尼( COMBIN7 等)
利用下面方法定义 MP 阻尼：
命令： MP ,DAMP
GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>-Load Step
Opts-Other>Change Mat Props>-Temp Dependent-Polynomial
§3.4.4.5质量矩阵模式
该分析选项用于指定集中质量矩阵模式。对于大多数应用，建议采用缺省模式。但是，某些薄壁结构如纤细梁或薄壳等，集中质量近似模式能够提供更好的结果。并且，集中质量近似模式耗机时最短，内存要求最少。使用方法如下：
命令： LUMPM
GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>Analysis Options
§3.4.4.6蠕变准则
该非线性载荷步选项对自动时间步长指定蠕变准则：
命令： CRPLIM
GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>-Load Step
Opts-Nonlinear>Creep Criterion
§3.4.4.7打印输出
使用该载荷步选项以便让所有结果数据写进输出文件(Jobname.OUT)。
命令： OUTPR
GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>-Load Step Opts-Output Ctrls>Solu Printout
注意：多次执行 OUTPR 命令的适当使用是比较严谨做法。详情参见 ANSYS 基本分析指南中“输出控制” 。
§3.4.4.8结果外推
使用该载荷步选项可以将单元积分点结果复制到节点，而不是将它们的结果外推到节点（缺省方式），用于检查单元积分点上的结果。
命令： ERESX
GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>-Load Step Opts-Output Ctrls>Integration Pt
§3.4.5 施加载荷
下表总结了瞬态动力分析允许施加的载荷。除惯性载荷外，其他载荷可以施加到实体模型（关键点、线和面）或有限元模型（节点和单元）上。<
瞬态动力学分析中可用的载荷
§3.4.6存储当前载荷步的载荷配置
如建立初始条件中所述，需要针对载荷-时间曲线的每个拐点进行施加载荷并存储载荷配置到各自的载荷步文件。可能需要有一个额外的延伸到载荷曲线上最后一个时间点之外的载荷步，以考察在瞬态载荷施加后结构的响应。
命令：LSWRITE
GUI：Main Menu>Solution>Write LS File
§3.4.7针对每个载荷步重复§3.4.3-6
定义完全法瞬态动力分析的其他载荷步，只要重复§3.4.3-6步骤，即重新设置必须的求解控制和选项、施加载荷和将载荷配置写进文件。对于每个载荷步，能够设置下列选项： TIMINT , TINTP , ALPHAD , BETAD , MP ,DAMP, TIME , KBC , NSUBST , DELTIM , AUTOTS , NEQIT , CNVTOL , PRED , LNSRCH , CRPLIM , NCNV , CUTCONTROL , OUTPR , OUTRES , ERESX , and RESCONTROL 。
载荷步文件举例如下：
TIME, ...! Time at the end of 1st transient load step
Loads ...! Load values at above time
KBC, ...! Stepped or ramped loads
LSWRITE! Write load data to load step file
TIME, ...! Time at the end of 2nd transient load step
Loads ...! Load values at above time
KBC, ...! Stepped or ramped loads
LSWRITE! Write load data to load step file
TIME, ...! Time at the end of 3rd transient load step
Loads ...! Load values at above time
KBC, ...! Stepped or ramped loads
LSWRITE! Write load data to load step file
…
§3.4.8存储数据库备份文件
将数据库保存到备份文件。这样在重新进入ANSYS程序后用命令RESUME便可恢复以前的模型。
命令：SAVE
GUI：Utility Menu>File>Save as
§3.4.9开始瞬态求解
使用下列其中一种方法进行求解：
命令：LSSOLVE
GUI：Main Menu>Solution>-Solve-From LS Files
其它的生成和求解多步载荷的方法（array parameter法和multiple SOLVE法）详情参见<
§3.4.10退出求解器
使用下列其中一种方法退出求解器：
命令：FINISH
GUI：关闭Solution菜单
§3.4.11观察结果
瞬态动力学分析生成的结果保存在结构分析结果文件Jobname.RST中，所有数据都是时间的函数。包含下列数据：
1.基本数据：
·节点位移（UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ）
2.派生数据：
·节点和单元应力
·节点和单元应变
·单元力
·节点反力
·等等
§3.4.11.1后处理器
可以用时间历程后处理器POST26或者通用后处理器POST1来观察这些结果。
·POST26用于观察模型中指定点处随时间变化的结果。
·POST1用于观察指定时间点整个模型的结果。
下面将描述在瞬态动力学分析中常用的一些后处理操作。关于所有后处理功能的详细描述参见<
§3.4.11.2注意要点
·用POST1或POST26观察结果时，数据库中必须包含与求解模型相同的模型（必要时用RESUME命令）。
·必须存在有效的结果文件Jobname.RST。
§3.4.11.3使用POST26
POST26要用到结果项—时间关系表，即variables（变量）。每一个变量都有一个参考号，1号变量被内定为时间。
1.定义变量
命令：NSOL（基本数据即节点位移）
ESOL（派生数据即单元解数据，如应力）
RFORCE（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：Main Menu>TimeHist Postpro>Define Variables
注─在缩减法或模态叠加法中，用命令FORCE只能得到静力。
2.绘制变量曲线或列出变量值。通过观察完整模型关心点的时间历程结果，就可以确定需要用POST1后处理器进一步处理的临界时间点。
命令：PLVAR（绘制变量变化曲线）
PLVAR,EXTREM（变量值列表）
GUI：Main Menu>TimeHist Postpro>Graph Variables
Main Menu>TimeHist Postpro>List Variables
Main Menu>TimeHist Postpro>List Extremes
在POST26中还可以使用许多其它后处理功能，如在变量间进行数学运算（复数运算），将变量值传递给数组元素，将数组元素值传递给变量等。详情参见<
§3.4.11.4使用POST1
1.从数据库文件中读入模型数据。
命令：RESUME
GUI：Utility Menu>File>Resume from
2.读入需要的结果集。用SET命令根据载荷步及子步序号或根据时间数值指定数据集。
命令：SET
GUI：Main Menu>General Postproc>-Read Results-By Time/Freq
3.执行必要的POST1操作。在瞬态动力分析中典型的POST1操作与静力分析中完全一致。详情参见§2.3.6.4典型的后处理操作。
注─如果指定的时刻没有可用结果，得到的结果将是和该时刻相距最近的两个时间点对应结果之间的线性插值。
§3.4.12完全法瞬态分析的典型命令流
下面给出的是可以概括用完全法进行瞬态动力学分析的过程的输入命令流：!Build the Model
/FILNAM,...! Jobname
/TITLE,...! Title
/PREP7! Enter PREP7
---
---! Generate model
---
FINISH
!Apply Loads and Obtain the Solution
/SOLU! Enter SOLUTION
ANTYPE,TRANS! Transient analysis
TRNOPT,FULL! Full method
D,...! Constraints
F,...! Loads
SF,...
ALPHAD,...! Mass damping
BETAD,...! Stiffness damping
KBC,...! Ramped or stepped loads
TIME,...! Time at end of load step
AUTOTS,ON! Auto time stepping
DELTIM,...! Time step size
OUTRES,...! Results file data options
LSWRITE! Write first load step
---
---! Loads, time, etc. for 2nd load step
---
LSWRITE! Write 2nd load step
SAVE
LSSOLVE,1,2! Initiate multiple load step solution FINISH
!
!Review the Results
/POST26
SOLU,...! Store solution summary data
NSOL,...! Store nodal result as a variable ESOL,,,,! Store element result as a variable RFORCE,...! Store reaction as a variable PLVAR,...! Plot variables
PRVAR,...! List variables
FINISH
/POST1
SET,...! Read desired set of results into database PLDISP,...! Deformed shape
第16章瞬态动力学分析 第1节基本知识 瞬态动力学分析，亦称时间历程分析，是确定随时间变化载荷作用下结构响应的技术。它的输入数据是作为时间函数的载荷，可以是静载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用。输出数据是随时间变化的位移及其它导出量，如：应力、应变、力等。 用于瞬态动力分析的运动方程为： []{}[]{}[]{}() {}t F M= u + + C K u u 其中：式中[M]为质量矩阵；[C]为阻尼矩阵；[K]为刚度矩阵。 所以在瞬态动力分析中密度或质点质量、弹性模量及泊松比、阻尼等因素均应考虑，在ANSYS分析过程中密度或质量、弹性模量是必须输入的，忽略阻尼时可以选忽略选项。 瞬态动力学分析可以应用于承受各种冲击载荷的结构，如：炮塔、汽车车门等，应用于承受各种随时间变化载荷的结构，如：混凝土泵车臂架、起重机吊臂、桥梁等，应用于承受撞击和颠簸的办公设备，如：移动电话、笔记本电脑等，同时ANSYS在瞬态动力学分析中可以使用线性和非线性单元（仅在完全瞬态动力学中使用）。材料性质可以是线性或非线性、各向同性或正交各项异性、温度恒定的或温度相关的。分析结果写入jobname.RST文件中。可以用POST1和POST26观察分析结果。 ANSYS在进行瞬态动力学分析中可以采用三种方法，即Full(完全)法、Reduced（缩减）法和Mode Superposition（模态叠加）法。ANSYS提供了各种分析类型和分析选项，使用不同方法ANSYS软件会自动配置相应选择项目，常用的分析类型和分析选项如表16-1所示。
在瞬态分析中，时间总是计算的跟踪参数，在整个时间历程中，同样载荷也是时间的函数，有两种变化方式： Ramped ：如图16-1（a ）所示，载荷按照线性渐变方式变化。 Stepped ：如图16-1（b ）所示，载荷按照解体突变方式变化。 图16-1 载荷增加方式 渐变与突变 依据载荷变化方式可以将整个时间历程划分成多个载荷步（LoadStep ），每个载荷步代表载荷发生一次突变或一次渐变阶段。在每个载荷步时间内，载荷增量又可以划分多个子步（Substep ），在子步载荷增量的条件下程序进行迭代计算即Iteriation ，经过多个子步的求解实现一个载荷步的求解，进而求出多个载荷步的求解实现整个载荷时间历程的求解。 利用ANSYS 进行瞬态动力学分析时可以在实体模型或有限元模型上施加下列载荷：约束（Displacement ）、集中力（Force ）、力矩（Moment ）、面载荷（Pressure ）、体载荷（Temperature 、Fluence ）、惯性力（Gravity ，Spinning ，ect.）。 在ANSYS 中，进行多载荷步加载的基本方法常用有三种：（1）连续多载荷步加载法。 （2）定义载荷步文件批加载法。（3）定义表载荷加载法。 第2节 瞬态动力学分析实例 案例1——自由度弹簧质量系统瞬态分析 LOAD (a) Ramped （b ） Stepped
§3.1瞬态动力学分析的定义 瞬态动力学分析（亦称时间历程分析）是用于确定承受任意的随时间变化载荷结构的动力学响应的一种方法。可以用瞬态动力学分析确定结构在稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用下的随时间变化的位移、应变、应力及力。载荷和时间的相关性使得惯性力和阻尼作用比较重要。如果惯性力和阻尼作用不重要，就可以用静力学分析代替瞬态分析。 瞬态动力学的基本运动方程是： 其中： [M] =质量矩阵 [C] =阻尼矩阵 [K] =刚度矩阵 {}=节点加速度向量 {}=节点速度向量 {u} =节点位移向量 在任意给定的时间，这些方程可看作是一系列考虑了惯性力（[M]{}）和 阻尼力（[C]{}）的静力学平衡方程。ANSYS程序使用Newmark时间积分方法在离散的时间点上求解这些方程。两个连续时间点间的时间增量称为积分时间步长（integration time step）。 §3.2学习瞬态动力学的预备工作 瞬态动力学分析比静力学分析更复杂，因为按“工程”时间计算，瞬态动力学分析通常要占用更多的计算机资源和更多的人力。可以先做一些预备工作以理解问题的物理意义，从而节省大量资源。例如，可以做以下预备工作：
1.首先分析一个较简单模型。创建梁、质量体和弹簧组成的模型，以最小的代价深入的理解动力学认识，简单模型更有利于全面了解所有的动力学响应所需要的。 2.如果分析包括非线性特性，建议首先利用静力学分析掌握非线性特性对结构响应的影响规律。在某些场合，动力学分析中是没必要包括非线性特性的。 3.掌握结构动力学特性。通过做模态分析计算结构的固有频率和振型，了解这些模态被激活时结构的响应状态。同时，固有频率对计算正确的积分时间步长十分有用。 4.对于非线性问题，考虑将模型的线性部分子结构化以降低分析代价。<<高级技术分指南>>中将讲述子结构。 §3.3三种求解方法 瞬态动力学分析可采用三种方法：完全（Full）法、缩减（Reduced）法及模态叠加法。ANSYS/Professional产品中只允许用模态叠加法。在研究如何实现这些方法之前，让我们先探讨一下各种方法的优点和缺点。 §3.3.1完全法 完全法采用完整的系统矩阵计算瞬态响应（没有矩阵缩减）。它是三种方法中功能最强的，允许包括各类非线性特性（塑性、大变形、大应变等）。 注─如果并不想包括任何非线性，应当考虑使用另外两种方法中的一种。这是因为完全法是三种方法中开销最大的一种。 完全法的优点是： ·容易使用，不必关心选择主自由度或振型。 ·允许各种类型的非线性特性。 ·采用完整矩阵，不涉及质量矩阵近似。 ·在一次分析就能得到所有的位移和应力。 ·允许施加所有类型的载荷：节点力、外加的（非零）位移（不建议采用）和单元载荷（压力和温度），还允许通过TABLE数组参数指定表边界条件。 ·允许在实体模型上施加的载荷。 完全法的主要缺点是它比其它方法开销大。
基于ANSYS 的齿轮模态分析 齿轮传动是机械传动中最重要的传动部件，被广泛的应用在各个生产领域中，经常用在重要的场合；传动齿轮在工作过程中受到周期性载荷力的作用，有可能在标定转速内发生强烈的共振，动应力急剧增加，致使齿轮过早出现扭转疲劳和弯曲疲劳。静力学计算不能完全满足设计要求，因此有必要对齿轮进行模态分析，研究其振动特性，得到固有频率和主振型(自由振动特性)。同时，模态分析也是其它动力学分析如谐响应分析、瞬态动力学分析和谱分析的基础。 本文运用UG 对齿轮建模并用有限元软件ANSYS 对齿轮进行模态分析，为齿轮动态设计提供了有效的方法。 1.模态分析简介 由弹性力学有限元法，可得齿轮系统的运动微分方程为： []{}[]{}[]{}{()}M X C X K X F t ++= （1） 式中，[]M ，[]C ，[]K 分别为齿轮质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵；分别为齿轮振动加速度向量、速度向量和位移向量，{}X 、{}X 、{}X 分别为齿轮振动加速度向量、速度向量和位移向量，12{}{,, ,}T n X x x x =；{()}F t 为齿轮所受外界激振力向量，{}12{()},,T n F t f f f =。若无外力作用，即{}{()}0F t =，则得 到系统的自由振动方程。在求齿轮自由振动的频率和振型即求齿轮的固有频率和固有振型时，阻尼对它们影响不大，因此，可以作为无阻尼自由振动问题来处理 [2]。无阻尼项自由振动的运动方程为： []{}[]{}0M X K X += （2） 如果令 {}{}sin()X t φωφ=+ 则有 2{}{}sin()X t ωφωφ=+ 代入运动方程，可得 2([][]){}0i i K M ωφ-= （3） 式中i ω为第I 阶模态的固有频率，i φ为第I 阶振型，1,2, ,i n =。 2.齿轮建模 在ANSYS 中直接建模有一定的难度，考虑到其与多数绘图软件具有良好的数据接口，可以方便的转化，而UG 软件以其参数化、全相关的特点在零件造型方面表现突出，可以通过参数控制模型尺寸的变化，因此本文采用通过UG 软件对齿轮进行参数化建模，保存为IGES 格式，然后将模型导入到ANSYS 软件中的方法。设有模数m=2.5mm ，齿数z=20，压力角β=20°，齿宽b=14mm ，孔径为￠20mm 的标准齿轮模型。如图1
心灵捕手中威尔的心理 动力学分析 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
内容摘要：美国影片《心灵捕手》讲述的是一位虽然天才却是个问题少年的人物威尔，在心理医生肖恩的帮助下，重获新生的故事。影片以细腻温婉的手法展现了自恋性人格威尔心理疗愈的历程，本文着墨于威尔行为和情感的分析，尝试以心理动力学的思路描述威尔的身份弥散、亲密障碍、命运重复。电影很好的展现了对于缺陷性人格，如何建立他们的意义感、身份感、关联感。 关键词：《心灵捕手》心理动力学威尔分析 美国影片《心灵捕手》讲述的是一位天才般的人物威尔，他才华横溢，却叛逆不羁，愤世嫉俗，常常打架滋事，举止放荡，是个不折不扣的问题少年。电影婉约细腻地着墨于威尔在心理医生的帮助下，受创的心灵被揭示和重构的过程。面对桀骜不驯的威尔，心理医生肖恩就像一个机敏的猎手，用真诚的态度，巧妙的自我揭露，娴熟的咨询技巧，当然，重要的是用爱让威尔打开心扉，找到了威尔心理问题的症结。最终帮助威尔找到自我，走出童年阴影，尝试与人建立亲密关系，开启新的生活。本文的着眼点不在于心理咨询的技巧和过程，而是威尔心理动力学的描述。 一.故事简介 一个麻省理工学院的数学教授，在系里的公告栏写下一道他觉得十分困难的题目，希望他的那些杰出的学生可以解答，而事实上无人能解。令人意想不到的是，一个年轻的清洁工却在下课打扫时轻易解开了这道数学难题。数学教授在找不到解题人后，又出了一道更难的题目，决意要找到这个数学天才。 原来这个可能是下一世纪的爱因斯坦的年轻人叫威尔，聪明绝顶却桀骜不拘，并因为打架被少年法庭宣判送进了少年监护所。最后经过数学教授的保释并向法官求情，才让他免受牢狱之灾。虽然教授希望威尔能够重拾自己的人生目标，并安排威尔接受专门的心理辅导。但是威尔并不理会教授的用心良苦，请来的心理咨询专家反被这个毛头小伙子洞悉心理，并遭致羞辱，纷纷宣告威尔已“无药可救”。 数学教授在无计可施的情况下，只好求助他的大学同学及好友——肖恩，一位心理咨询师，希望由他来辅导这个前途岌岌可危的年轻人。不同于威尔以前的心理咨询师，肖恩更加平等、尊重人性，也更加坦诚，最终，威尔卸下了防御，找到了真爱。 《心灵捕手》以一种新颖独特的手法，细腻地展现了心理咨询疗愈的过程，男主角病态人格的呈现，心理过程的变化，以及咨询中移情-反移情的对峙，均表达得淋漓尽致。 二.心理动力学的界定 心理动力学是指深受精神分析理论与知识所影响的一种取向。精神分析理论，由弗洛伊德创建，强调无意识的心理生命，无意识是一个储存库，包括动力上被潜抑而无法觉察的内容，分析的途径，就是把无意识的内容意识化。1923年，结构理论引入，包括自我、本我、超我，使弗洛伊德理论变得更为复杂。此结构理论带来的是无意识的冲突理论，通常以内在冲突的结果来解释心理现象的理论模型。之后，克莱茵创立的客体关系理论和科胡特创立的自体心理学对经典精神分析进行了整合和补充。他们放弃驱力理论，更加强调关系对自体形成的影响。 心理动力学取向至少包含了四个广泛的精神分析理论框架：1、从弗洛伊德古典精神分析衍生而来的自我心理学；2、从梅兰妮·克莱因与其他英国学派成员（包括费尔贝恩、温尼科特与巴林特）的着作所衍生而来的客体关系理论；3、源于汉斯·科胡特及其后许多贡献者的自体心理学；4、鲍比的依附理论。 三.对威尔心理动力学的分析 威尔是一个略带自恋倾向的人格障碍患者。自体表象呈现出两极化：特殊、理想化与贬低、卑微；冲动的控制力较差，脑子里想到什么，立马就行动；缺乏同理心，亲密关系障碍。防御机制比较原始，包括分裂、投射性认同。 在鲍比的依附理论中，强调亲附对象不仅是在身体上可以靠近，更强调心理的呈现，如情感的可获得性。科胡特的镜映，即由母亲的眼神所传递的内容，以及温尼科特的抱持的环境等概念均暗示环境的影响。由此，精神分析扩展了病理学的范畴，病理性不只是结构内的冲突，也包括系统内的缺失，如自我的缺陷，身份弥散，缺乏客体恒常性，分裂等，也就是说，自我结构的发展已经损坏。对于威
瞬态动力学分析 瞬态动力学分析（也称时间历程分析）是用于确定承受任意的随时间变化载荷的结构的动力学响应的一种方法。 本章将通过实例讲述瞬态动力学分析的基本步骤和具体方法。 瞬态动力学概论 弹簧阻尼系统的自由振动分析 任务驱动&项目案例
Note
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对话框，输入“ Note 图10-2 定义工作标题 ）定义单元类型。选择主菜单中的Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete 图10-3 Element Types对话框图10-4 Library of Element Types对话框 （3）定义单元选项。在如图所示的对话框中单击Options按钮，弹出COMBIN40 element type options对话框，如图10-5所示，在Element degree(s) of freedom K3下拉列表框中选择UX选项，在 Mass location K6下拉列表框中选择Mass at node J选项，如图10-5所示，单击OK按钮，回到如图10-3 所示的对话框。单击Close按钮关闭该对话框。 图10-5 COMBIN40 element type options对话框 ）定义第一种实常数。选择主菜单中的Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Add/Edit/ ·276·
Element Type for Real Note 图10-6 Real Constants对话框Element Type for Real Constants 10-7所示的对话框中选择Type 1 COMBIN40选项，单击OK按钮，弹出Real Constant Set Number1,for COMBIN40对话框，在Spring constant K1文本框中输入“10000”，在Mass M ”，在Limiting sliding force FSLIDE“1.875”，在Spring const(par to slide) K2 文本框中输入“30”，如图10-8所示，单击按钮。接着单击Real Constants对话框中的 关闭该对话框，退出实常数定义。 ）创建节点。选择主菜单中的Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Nodes > In Active CS Create Nodes in Active Coordinate System NODE Node number文本框中输入 图10-8 Real Constant Set Number1, 图10-9 生成第一个节点 for COMBIN40对话框 在Create Nodes in Active Coordinate System对话框的NODE Node number文本框中输入“2”，在 X,Y,Z Location in active CS文本框中输入“1、0、0”，单击OK按钮，屏幕显示如图10-10所示。 （6）打开节点编号显示控制。选择实用菜单中的 Plot Numbering Controls对话框，选中NODE Node numbers 所示，单击OK按钮。
第2章多体系统动力学基本理论
本章主要介绍多体系统动力学的基本理论，包括多刚体系统动力学建模、多柔体系统动力学建模、多体系统动力学方程求解及多体系统动力学中的刚性（Stiff）问题。通过本章的学习可以对多体系统动力学的基本理论有较深入的了解，为具体软件的学习打下良好的理论基础。 2.1 多体系统动力学研究状况 多体系统动力学的核心问题是建模和求解问题，其系统研究开始于20世纪60年代。从60年代到80年代，侧重于多刚体系统的研究，主要是研究多刚体系统的自动建模和数值求解；到了80年代中期，多刚体系统动力学的研究已经取得一系列成果，尤其是建模理论趋于成熟，但更稳定、更有效的数值求解方法仍然是研究的热点；80年代之后，多体系统动力学的研究更偏重于多柔体系统动力学，这个领域也正式被称为计算多体系统动力学，它至今仍然是力学研究中最有活力的分支之一，但已经远远地超过一般力学的涵义。 本节将叙述多体系统动力学发展的历史和目前国内外研究的现状。 2.1.1 多体系统动力学研究的发展 机械系统动力学分析与仿真是随着计算机技术的发展而不断成熟的，多体系统动力学是其理论基础。计算机技术自其诞生以来，渗透到了科学计算和工程应用的几乎每一个领域。数值分析技术与传统力学的结合曾在结构力学领域取得了辉煌的成就，出现了以ANSYS、NASTRAN等为代表的应用极为广泛的结构有限元分析软件。计算机技术在机构的静力学分析、运动学分析、动力学分析以及控制系统分析上的应用，则在二十世纪八十年代形成了计算多体系统动力学，并产生了以ADAMS和DADS为代表的动力学分析软件。两者共同构成计算机辅助工程（CAE）技术的重要内容。 多体系统是指由多个物体通过运动副连接的复杂机械系统。多体系统动力学的根本目的是应用计算机技术进行复杂机械系统的动力学分析与仿真。它是在经典力学基础上产生的新学科分支，在经典刚体系统动力学上的基础上，经历了多刚体系统动力学和计算多体系统动力学两个发展阶段，目前已趋于成熟。 多刚体系统动力学是基于经典力学理论的，多体系统中最简单的情况——自由质点和一般简单的情况——少数多个刚体，是经典力学的研究内容。多刚体系统动力学就是为多个刚体组成的复杂系统的运动学和动力学分析建立适宜于计算机程序求解的数学模型，并寻求高效、稳定的数值求解方法。由经典力学逐步发展形成了多刚体系统动力学，在发展过程中形成了各具特色的多个流派。 早在1687年，牛顿就建立起牛顿方程解决了质点的运动学和动力学问题；刚体的概念最早由欧拉于1775年提出，他采用反作用力的概念隔离刚体以描述铰链等约束，并建立了
例题：一根钢梁支撑着集中质量并承受一个动态载荷（如图1所示）。钢梁长为L，支撑着一个集中质量M。这根梁承受着一个上升时间为t1的值为F1 的动态载荷F（t）。梁的质量可以忽略，确定产生最大位移响应时的时间t max 和响应y max。 图1 钢梁支撑集中质量的几何模型 材料特性：弹性模量为2e5MPa，质量为M＝0.0215t，质量阻尼为8； 几何尺寸为：L＝450mm，I＝800.6mm4，h＝18mm； 载荷为：F1＝20N，t1＝0.075s GUI操作方式： 1．定义单元类型：Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，出现一个对话框，单击“Add”，又出现一个对话框，在对话框左面的列表栏中选择“Structural Beam”，在右面的列表栏中选择“2D elastic 3”，单击“Apply”，在对话框左面的列表栏中选择“Structural Mass”，在右边选择“3D mass 21”，单击“OK”，在单击“Options”，弹出对话框，设置K3为“2-D W/O rot iner”，单击“OK”，再单击“Close”。 2．设置实常数：Main Menu>Preprocessor>Real Constants> Add/Edit/Delete，出现对话框，单击“Add”，又弹出对话框，选择“Type1 BEAM3”，单击“OK”，
又弹出对话框，输入AREA为1，IZZ＝800.6，HEIGHT＝18，单击“OK”，在单击“Add”，选择Type 2 MASS21，单击“OK”，设置MASS为0.0215，单击“OK”，再单击“Close”。 3．定义材料属性：Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Modls，出现对话框，在“Material Models Available”下面的对话框中，双击打开“Structural>Linear>Elastic>Isotropic”，又出现一个对话框，输入弹性模量EX＝2e5，泊松比PRXY＝0，单击“OK”，单击“Materal>Exit”。 4．建立模型： 1）创建节点：依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>In Active CS，在弹出对话框中，依次输入节点的编号1，节点坐标x＝0，y ＝0，然后单击“Apply”，输入节点编号2，节点坐标x＝450/2，y＝0，然后单击“Apply”，输入节点编号3，节点坐标x＝450，y＝0。单击“OK”。2）创建单元：依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements >Auto Numbered>Thru Nodes，弹出拾取框，拾取节点1和2，2和3，单击“OK”。 3）指定单元实常数：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements> Elem Attributes，弹出对话框，设置TYPE为2，REAL为2，单击“OK”。4）创建单元：依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements >Auto Numbered>Thru Nodes，弹出拾取框，拾取节点2，单击“OK”。5．定义分析类型：Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis，弹出对话框，选择Trasiernt，单击“OK”，又弹出对话框，选择Reduced，单击“OK”。6．设置分析选项：Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options，弹出对话框，单击“OK”。
基于齿轮传动的机械动力学研究文献综述 摘要：本文结合相关文献对机械动力学中齿轮传动动力学部分的研究进行了综述。综合文献对齿轮传动动力学研究现状和发展趋势有了整体把握。 关键词：动力学；齿轮传动；综述； The Literature Review of Mechanical Dynamics based on gear transmission Abstract：In this paper, the studies of mechanical dynamics of gear transmission were reviewed. On the whole, we grasp the studies status and development trend of gear transmission. Keywords: Dynamics；Gear transmission；Review 1.前言 随着机械向高效、高速、精密、多功能方向发展，对传动机械的功能和性能的要求也越来越高，机械的工作性能、使用寿命、能源消耗、振动噪声等在很大程度上取决于传动系统的性能。因此必须重视对传动系统的研究。机械系统中的传动主要分为机械传动、流体传动(液压传动、液力传动、气压传动、液体粘性传动和高等优点机械传动的形式也有多种，如各种齿轮传动、带(链)传动、摩擦传动等。 齿轮传动是机械传动中的主要形式之一。在机械传动中占有主导地位。由于它具有速比范围大、功率范围广、结构紧凑可靠等优点，已广泛应用于各种机械设备和仪器仪表中。成为现有机械产品中所占比重最大的一种传动。齿轮从发明到现在经历了无数次更新换代，主要向高速、重载、平稳性、体积小、低噪等方向发展。 2. 齿轮动力学的发展概述 齿轮的发展要追溯到公元前，迄今已有3000年的历史。虽然自古代人们就使用了齿轮传动，但由于动力限制了机器的速度。因此齿轮传动的研究迟迟未发展到动力学研究的阶段。 第一次工业革命推动了机器速度的提高，Euler提出的渐开线齿廓被广泛运用，这属于从齿轮机构的几何设计角度来适应速度的提高。
哥伦布阻尼的自由振动分析 一、问题描述 一个有哥伦布阻尼的弹簧-质量块系统，如下图所示，质量块被移动?位移然后释放。假定表面摩擦力是一个滑动常阻力F,求系统的位移时间关系。下表给出了问题的材料属性以及载荷条件和初始条件（采用英制单位）。 二、步骤分析 1、前处理（建模与分网） （1）定义工作标题：Utility Menu > File > Change Title,弹出Change Title 对话框，输入FREE VIBRATION WITH COULOMB DAMPING，然后单击OK 按钮。 （2）定义单元类型：Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete,弹出Element Types对话框，如图1-1左所示，单击Add按钮，弹出Library of ElementTypes对话框，在左面列表框中选择Combination,在右面的列表框中选中Combination40,如图1-1右所示，单击0K按钮，回到图1-1左所示的对话框。 图1-1 （3）定义单元选项：在图1-1左所示的对话框中单击Options按钮，弹出COMBIN40element type options对话框，如图1-2所示，在Element degree(s) of freedom K3后面的下拉列表中选择UX,在Mass location K6后面的下拉列表中选择Mass at node J,单击OK按，回到图1-1左所示的对话框。单击
Close按钮关闭该对话框。 图1-2 （4）定义实常数：Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Add/Edit/Delete,弹出Real Constants对话框，单击Add按钮，弹出Element Typefor Real Constants 对话框，如图1-3 左所示；在所示的对话框中选取Type 1 C0MBIN40,单击0K按钮，出现RealConstants Set Number 1, for C0MBIN40 对话框，在Spring constant K1 文本框中输入10000,在Mass M 文本框中输入10/386,在Limiting sliding force FSLIDE 文本框中输入1.875,在Spring const (par to slide) K2文本框中输入30,如图1-3右所示，单击0K按钮。接着单击Real Constants对话框的Close按钮关闭该对话框，退出 实常数定义。 图1-3 （5）创建节点：Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Nodes > In ActiveCS，弹出Create Nodes in Active Coordinate System 对话框。在NODE Node number文本框中输入1,如图1-4所示。在X，Y,Z Location in active CS文本框中输入0、0、0,单击Apply按钮；接着在NODE Node number文本框中输入2,在X, Y，Z Location in active CS文本框中输入1、0、0，单击OK。 图1-4
齿轮传动系统的动力学仿真分析 摘要：本文对建立好的整体机械系统的虚拟样机模型进行运动学和动力学的仿真分析，通过仿真分析，可以方便地得出齿轮传动系统在特定负载和特定工况下的转矩，速度，加速度，接触力等，仿真分析后，可以确定各个齿轮之间传递的力和力矩，为零件的有限元分析提供基础。 关键词：传动系统动力学仿真 adams 虚拟样机 中图分类号：th132 文献标识码：a 文章编号： 1007-9416(2011)12-0207-01 随着计算机图形学技术的迅速发展，系统仿真方法论和计算机仿真软件设计技术在交互性、生动性、直观性等方面取得了较大进展，它是以计算机和仿真系统软件为工具，对现实系统或未来系统进行动态实验仿真研究的理论和方法。 运动学仿真就是对已经添加了拓扑关系的运动系统，定义其驱动方式和驱动参数的数值，分析其系统其他零部件在驱动条件下的运动参数，如速度，加速度，角速度，角加速度等。对仿真结果进行分析的基础上，验证所建立模型的正确性，并得出结论。 本文中所用的动力学仿真软件是adams软件。adams软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。adams
软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。虚拟样机就是在adams软件中建的样机模型。 1、运动参数的设置 先在造型软件ug中将齿轮传动系统造型好，如下图所示。在已经设置好运动副的齿轮传动系统的第一级齿轮轴上绕地的旋转副上 给传动系统添加一个角速度驱动。然后进行仿真。在进行仿真的过程中，单位时间内仿真步数越多，步长越短，越能真实反映系统的真实结果，但缺点是仿真时间也随之变长，占用的系统空间也就越大。所以应该在兼顾仿真真实性与所需物理资源和仿真时间的基础上，选择一个合适的仿真时间和仿真的步长。 在仿真之前先设置系统所用到的物理量的单位，在工程实际中，角速度一般使用的单位是r/min，所以在系统的基本单位中把时间的单位设为min,角度的单位设成rad，而在adams中转速单位为 rad/min。本过程仿真的运动过程为：系统从加速运动到额定转速，平稳运动一段时间后，再减速运动直到停止。运动过程用函数来模拟，输入的角速度驱动的函数表达式为： step( time ,0 ,0 ,2.5 ,9168.8)+ step(time ,7.5 ,0 ,10 ,-9168.8)，此函数表达式的含义为：系统从开始加速运动一直到2.5s时达到了系统的额定转速 9168.8rad/min(1460r/min),从2.5s到7.5s的时间段内，系统以额定转速运动，在7.5s到10s的时间段内，系统从额定转速减速
______________________________________________________________________________________________________________ 精品资料 第16章 瞬态动力学分析 第1节 基本知识 瞬态动力学分析，亦称时间历程分析，是确定随时间变化载荷作用下结构响应的技术。它的输入数据是作为时间函数的载荷，可以是静载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用。输出数据是随时间变化的位移及其它导出量，如：应力、应变、力等。 用于瞬态动力分析的运动方程为： []{}[]{}[]{}(){}t F u K u C u M =++ 其中：式中[M]为质量矩阵；[C]为阻尼矩阵；[K]为刚度矩阵。 所以在瞬态动力分析中密度或质点质量、弹性模量及泊松比、阻尼等因素均应考虑，在ANSYS 分析过程中密度或质量、弹性模量是必须输入的，忽略阻尼时可以选忽略选项。 瞬态动力学分析可以应用于承受各种冲击载荷的结构，如：炮塔、汽车车门等，应用于承受各种随时间变化载荷的结构，如：混凝土泵车臂架、起重机吊臂、桥梁等，应用于承受撞击和颠簸的办公设备，如：移动电话、笔记本电脑等，同时ANSYS 在瞬态动力学分析中可以使用线性和非线性单元（仅在完全瞬态动力学中使用）。材料性质可以是线性或非线性、各向同性或正交各项异性、温度恒定的或温度相关的。分析结果写入jobname.RST 文件中。可以用POST1和POST26观察分析结果。
ANSYS在进行瞬态动力学分析中可以采用三种方法，即Full(完全)法、Reduced（缩减）法和Mode Superposition（模态叠加）法。ANSYS提供了各种分析类型和分析选项，使用不同方法ANSYS软件会自动配置相应选择项目，常用的分析类型和分析选项如表16-1所示。 在瞬态分析中，时间总是计算的跟踪参数，在整个时间历程中，同样载荷也是时间的函数，有两种变化方式： Ramped：如图16-1（a）所示，载荷按照线性渐变方式变化。 Stepped：如图16-1（b）所示，载荷按照解体突变方式变化。
人格的精神动力学理论述评 【摘要】弗洛伊德、阿德勒、荣格和霍妮是精神动力学理论的著名代表人物。他们的理论观点对心理学、精神病学乃至整个社会文化都产生了巨大影响。本文主要评述了他们各自的主要观点，并进行了分析评价。 【关键词】弗洛伊德阿德勒荣格霍妮 在人格心理学领域，各种人格理论百花齐放争奇斗艳，其中，精神动力学理论可谓一朵奇葩，对人格理论的发展、精神治疗领域乃至整个社会的观念都产生了极其重要的影响。本文将概述精神动力学领域的三巨头：弗洛伊德、阿德勒和荣格，以及女权主义的代表人物霍妮的主要理论观点，并且对这些理论作一个总结和评价。 弗洛伊德（Sigmund Freud，1856~1939） 弗洛伊德是精神动力学理论的开山鼻祖，他创立的精神分析理论对心理与精神治疗领域和人格发展心理学领域都产生了极大的影响。弗洛伊德是对整个社会生活产生最深远影响的心理学家。以下将介绍他的主要理论观点。 精神分析理论的起源 精神动力学理论起源于19世纪晚期。当时，人们对一种叫做歇斯底里症（hysteria）的心因性躯体疾病束手无策，歇斯底里症的患者会有生理症状，但是，却找不到明显的躯体方面的原因。当法国医生Jean Charcot证明自己可以在病人处于催眠状态时使用暗示法消除歇斯底里症状的时候，人们才意识到这是一种心理疾病。 弗洛伊德对这一发现非常好奇，于是，从维也纳专程赶往法国巴黎观摩Charcot的治疗演示。弗洛伊德深受鼓舞，回到维也纳之后，经过多番努力，终于创造了一种更为彻底的治疗歇斯底里症的方法，这种方法就是精神分析法（psychoanalysis）或精神分析理论（psychoanalytic theory）。精神分析法是指对于心理障碍的一系列治疗方法，而精神分析理论则是指弗洛伊德对于人格和心理障碍的理论解释。不过，在实际应用中，人们通常将这两个术语混淆使用。 无意识 弗洛伊德的精神分析理论将无意识（unconsciousness）放在影响人格的至关重要的位置。无意识就是人们一般意识不到的那个心理成分，在人格结构中，无意识占去了很大比重，而为我们所熟悉的意识，只是人格结构的冰山一角。另外，弗洛伊德把容易进入意识，但一般而言又处于无意识状态的那部分叫做前意识（preconsciousness）。无意识中包含着一些被压抑的记忆、情感以及来自本我的本能驱力。 无意识中的思想、感情和欲望虽然一般不为我们所知，但是，它们却常常以“伪装”的形式进入人的意识之中，这些形式可以是梦，也可以是某种精神症状或躯体症状。 人格结构 弗洛伊德把人格分为三个组成部分：本我（id），自我（ego）和超我（superego）。本我和超我不断地进行斗争，而自我则负责调和这两者之间的矛盾。 弗洛伊德认为，本我（id）是原始的无意识储藏所，在此蓄积着我们人格的基本动机、驱力和本能欲望。在自我中，有两种重要的本能，即攻击欲和性欲，前者代表死亡本能，后者代表了生的本能。本我遵循的是享乐原则（pleasure principle），而不计行为后果，刚出生的婴儿，只有本我，而自我和超我则是随着个体的成长和社会化逐步发展起来的。 超我是对人格中负责价值观和道德观的监督管理者。超我所坚守的道德和价值观来源于父母和社会价值的内化。在儿童的成长过程中，根据父母和其它成人强加的规则形成一套内部规则，
然后我们就需要对模型添加约束和连接，主要包括有 看下面 详述。在这里首先将三角形的齿轮架给刚化， 因为整个分析中不考虑它的影响， 主要 首先拿到模型可以看出这里是个行星轮结构。 考虑 齿轮之间的作用。 joints 禾口 frictionl ess con tacts ，添加完的效果如图。添加过程请
首先添加三个类似的运动副，都是需要Body-Ground形式。第一个添加太阳轮的旋转副。revolute joint 。Body-ground。
再添加三角架的旋转副。revolute joint 。Body-ground。
CAEm Mttric Jmm, kq, "4,気 mV, nrA) Degrees 再添加内齿圈的固定副。 fixed joint 。Body-ground 。 Filr- Fdrt Vtew UniE Toe i Hetp Q 专皿砖甸tl 诡冏因?)▼ —t 1臂斤胃A IB O 1? ■胡▼ 二屮毀題■软匹q ci.罠-科 h 営how "i/rrticr 1! W^e+fBrw ■ Edg@ "応ring 寿 〒 X T J X * 1*1 HEldwn AnnetiiiciM E 品切 li lu^iiLL^r ?'urd 呼 备肚血 Sody * AR EudL 川5帕 h b 匸 ewv&tiym :| K * Qu0mc ji] PT?|?r R jSl Gffnffle4r/ ± "Au 匚□nrtrtaiE 1 S?fcT*ms U 丿谢 匚汕neetm-s 0# 麵 iwi b - 毎-寸夸 & ^du * ?-(jTDUTd Ta E 「29] (±--^3 R E .?cki ■* - Gi QLjnd Tn F [±3] 匹、坤 I 亠 JP and 1? A [40] 占"电 *3111 2 舟Y 爷 & -FT4U 兀亍PK 审I Ccnlacb ?* Fl*KJbElhlE￡? 【勒 To SL+lj. Y X 1=低凶理毋?BI] web 1 r-a n-Meaiii [B5] t .亘 intel Ccriil 口r -卉di 也W 用卜Srlifch 弼 遵伞JcH *阴tabard 帕Pty 刁片垫 Solution LB6J …> _Ll 女Ld 即"n\ “上li* i ； 昨 Ew .-ilk i 【9b Conrect]?i Type Ecdy-
心理动力学的理论与咨询技术 一、基本理论观点 心理动力学又称精神分析理论（Psychoanalysis therapy ) ，是现代心理学和社会心理学的主要理论之一。创立者是奥地利心理学家弗洛伊德（S . Freud , 1856--1939 ）。 （一）意识学说 弗洛伊德认为人的精神活动可分为潜意识、前意识和意识。 前意识和潜意识又统称为无意识，他认为意识是与直接感知有关的心理部分，是人能体验到的部分。 前意识是介于意识与潜意识之间，能从潜意识中召回的心理部分。 潜意识深藏于意识之后，是人类行为背后的内驱力，包括个人的原始冲动、各种本能所产生的欲望，这些欲望和冲动因受到禁忌和法律等的控制而压抑，虽然不被意识但未被泯灭，仍在不断活动。弗洛伊德把它形容为浮在海里而沉入海水中的冰山主体部分。潜意识的动机在某种程度上影响着人的各方面的行为。弗洛伊德认为潜意识就是生物性本能能量的仓库，是人类一切活动的总能量的源泉。人的重要行为表现是源于自己意识不到的动机和内心冲突。 精神分析学说以潜意识的理论为基点，设法将潜意识的东西进入意识中来（如采用自由联想法），然后通过自我认识，摆脱心理问题和不良情绪。 精神分析的目的和价值在于它能够挖掘出深藏在潜意识中的各种关系（尤其是童年的精神创伤和痛苦经历），使之被召回到意识中来。求助者借助于心理咨询者的分析、解释，理解这些关系，彻底顿悟和认识自己。咨询师加以疏导，使求助者宣泄并消除深藏在潜意识中童年的精神创伤、心理矛盾和痛苦体验，最后矫治不良行为，达到咨询和治疗目的。（二）人格学说 弗洛伊德把人格分为本我、自我和超我三部分。 1．本我是最原始的、与生俱来的潜意识结构部分，具有强大的非理性的心理能量。“力比多”在人格结构中与本我联为一体，遵循自我快乐原则。 2．自我是人格的意识部分，既要满足本我的即刻要求，又要按超我的客观要求行事，自我处于本我与超我之间，遵循“现实原则”。 3. 超我指人格中最文明道德的部分。它代表良心、自我理想，处于人格的最高层，指导自我，限制本我。超我遵循伦理道德原则，按社会的道德准则行动。 弗洛伊德认为人格的发展亦即本我、自我和超我在个体身上的平衡过程。人格的发展，是以性欲为中心，经历了四个不同的阶段。 一是口欲期，大约从出生到1岁半。这个阶段的欲望区是嘴和唇。婴儿的吮吸活动表明婴儿得到一种性的满足。他说“这种满足只能归因于嘴和唇的兴奋”。精神分析学说认为“口唇阶段的人格”特征为：过度的依赖性，不现实而富于幻想，喜欢做包括嘴巴的各种姿势，惯于
一根钢梁支撑着集中质量并承受一个动态载荷（如图1所示）。钢梁长为L，支撑着一个集中质量M。这根梁承受着一个上升时间为t1大值为F1的动态载荷F （t）。梁的质量可以忽略，确定产生最大位移响应时的时间t max和响应y max。同时要确定梁中的最大弯曲应力。 图1 钢梁支撑集中质量的几何模型 材料特性：弹性模量为2e5MPa，质量为M＝0.0215t，质量阻尼为8； 几何尺寸为：L＝450mm，I＝800.6mm4，h＝18mm； 载荷为：F1＝20N，t1＝0.075s 操作步骤： 1．定义单元类型：Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，出现一个对话框，单击“Add”，又出现一个对话框，在对话框左面的列表栏中选择“Structural Beam”，在右面的列表栏中选择“2D elastic 3”，单击“Apply”，在对话框左面的列表栏中选择“Structural Mass”，在右边选择“3D mass 21”，单击“OK”，在单击“Options”，弹出对话框，设置K3为“2-D W/O rot iner”，单击“OK”，再单击“Close”。 2．设置实常数：Main Menu>Preprocessor>Real Constants> Add/Edit/Delete，出现对话框，单击“Add”，又弹出对话框，选择“Type1 BEAM3”，单击“OK”，
又弹出对话框，输入AREA为1，IZZ＝800.6，HEIGHT＝18，单击“OK”，在单击“Add”，选择Type 2 MASS21，单击“OK”，设置MASS为0.0215，单击“OK”，再单击“Close”。 3．定义材料属性：Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Modls，出现对话框，在“Material Models Available”下面的对话框中，双击打开“Structural>Linear>Elastic>Isotropic”，又出现一个对话框，输入弹性模量EX＝2e5，泊松比PRXY＝0，单击“OK”，单击“Materal>Exit”。 4．建立模型： 1）创建节点：依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>In Active CS，在弹出对话框中，依次输入节点的编号1，节点坐标x＝0，y ＝0，然后单击“Apply”，输入节点编号2，节点坐标x＝450/2，y＝0，然后单击“Apply”，输入节点编号3，节点坐标x＝450，y＝0。单击“OK”。2）创建单元：依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements >Auto Numbered>Thru Nodes，弹出拾取框，拾取节点1和2，2和3，单 击“OK”。 3）指定单元实常数：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements> Elem Attributes，弹出对话框，设置TYPE为2，REAL为2，单击“OK”。4）创建单元：依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements >Auto Numbered>Thru Nodes，弹出拾取框，拾取节点2，单击“OK”。 5 定义分析类型：Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis，弹出对话框，选择Trasiernt，单击“OK”，又弹出对话框，选择Reduced，单击“OK”。 6) 设置分析选项：Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options，弹出对话框，单击“OK”。