ANSYS的轴承座结构分析教程
一、实体模型的建立
建立实体模型可以通过自上而下和自下而上两个途径：
1、自上而下建模，首先要建立体（或面），对这些体或面按一定规则组合得到最终需要的形状。
2、自下而上建模，首先要建立关键点，由这些点建立线、由线连成面等
一般建模原则是充分利用对称性，合理考虑细节。
根据题中的轴承座，由于轴承座具有对称性，只需建立轴承座的半个实体对称模型，在进行镜像操作即可。采用自下而上的建模方法得到如下图1所示的三维实体模型：
（1）生成长方体
Main Menu：Preprocessor>Modeling->Create>Volumes->Block>By Dimensions
输入x1=0,x2=60,y1=0,y2=20,z1=0,z2=60
平移并旋转工作平面
Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increments
X,Y,Z Offsets 输入45,25,15 点击Apply
XY，YZ，ZX Angles输入0，－90，0点击OK。
创建圆柱体
Main Menu：Preprocessor>Create>Cylinder> Solid Cylinder
Radius输入15/2, Depth输入－30,点击OK。
拷贝生成另一个圆柱体
Main Menu：Preprocessor>Copy>Volume拾取圆柱体,点击Apply, DZ输入30然后点击OK
从长方体中减去两个圆柱体
Main Menu：Preprocessor>Operate>Subtract Volumes首先拾取被减的长方体，点击Apply,然后拾取减去的两个圆柱体，点击OK。
使工作平面与总体笛卡尔坐标系一致
Utility Menu>WorkPlane>Align WP with> Global Cartesian
（2）创建支撑部分
Main Menu: Preprocessor -> -Modeling-Create -> -Volumes-Block -> By 2 corners & Z
在创建实体块的参数表中输入下列数值:
WP X = 0
WP Y = 20
Width = 30
Height = 35
Depth = 15
OK
Toolbar: SAVE_DB
（3）偏移工作平面到轴瓦支架的前表面
Utility Menu: WorkPlane -> Offset WP to -> Keypoints +
1. 在刚刚创建的实体块的左上角拾取关键点
2. OK
Toolbar: SAVE_DB
（4）创建轴瓦支架的上部
Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Create -> Volumes-Cylinder -> Partial Cylinder +
1). 在创建圆柱的参数表中输入下列参数:
WP X = 0
WP Y = 0
Rad-1 = 0
Theta-1 = 0
Rad-2 = 30
Theta-2 = 90
Depth = -15
或者在by dimensions 下建立圆柱体，输入相应的参数，其余圆柱的创建方式相同。
2). OK
Toolbar: SAVE_DB
（5）在轴承孔的位置创建圆柱体为布尔操作生成轴孔做准备
Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Create -> Volume-Cylinder -> Solid Cylinder +
1.) 输入下列参数:
WP X = 0
WP Y = 0
Radius = 20
Depth = -3
2.) 拾取Apply
3.) 输入下列参数:
WP X = 0
WP Y = 0
Radius = 17
Depth = -40
4.) 拾取OK
（6）从轴瓦支架“减”去圆柱体形成轴孔.
Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Operate -> Subtract -> Volumes +
1. 拾取构成轴瓦支架的两个体，作为布尔“减”操作的母体。单击Apply
2. 拾取大圆柱作为“减”去的对象。单击Apply
3. 拾取步1中的两个体，单击Apply
4. 拾取小圆柱体，单击OK
Toolbar: SAVE_DB
合并重合的关键点：
Main Menu > Preprocessor > Numbering Ctrls > Merge Items ?
将Label 设置为“Keypoints”, 单击[OK]
（7）创建一个关键点
在底座的上部前面边缘线的中点建立一个关键点:
–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > Keypoints > KP between KPs +
?拾取如图的两个关键点,单击[OK]
?RATI = 0.5,单击[OK]
（8）创建一个三角面并形成三棱柱
Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Arbitrary > Through KPs +
1. 拾取轴承孔座与整个基座的交点。
2. 拾取轴承孔上下两个体的交点
3. 拾取基座上上步建立的关键点，单击OK完成了三角形侧面的建模。
4．沿面的法向拖拉三角面形成一个三棱柱。
–Main Menu > Preprocessor > -Modeling-Operate > Extrude > -Areas- Along Normal +
?拾取三角面, 单击[OK]
5. 输入DIST = -3，厚度的方向是向轴承孔中心, 单击[OK]
Toolbar: SAVE_DB
(9)关闭working plane display.
Utility Menu: WorkPlane -> Display Working Plane (toggle off)
(10)粘接所有体.
Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Operate -> Booleans-Glue -> Volumes +
拾取All
Toolbar: SAVE_DB
二、网格划分
网格划分是有限元分析的关键环节，有时候好的网格划分不仅可以节约计算时间，而且往往是求解成功的关键。划分网格一般包括以下三个步骤：定义单元属性（TYPE、REAL、MAT）、制定网格的控制参数、生成网格。
为了精确揭示轴承座的应力、变形情况，建模时考虑到轴承座的对称剖分式，它的具体结构和载荷具有对称性，因此我们取一个轴
承座的一半进行分析。在进行划分网格时，单元类型采用20节点的SOLID95六面体单元，使用扫掠网格对体进行划分，同时对网格划分进行控制，是那些不能进行扫掠的部分实体自动进行四面体网格划分。具体步骤如下：
1、定义材料属性：
依次选择Main Menu->Preprocessor->Material->Structural-Linear-Elastic-Isotropic 在弹出来的对话框中指定线弹性材料的弹性模量EX=2.07e11pa,泊松比PRXY=0.3,单击OK按钮
确定操作无误后，在工具栏中选择保存数据库按钮（SAVE-DB），保存数据库文件。
2、用网格划分工具Mesh Tool将几何模型划分单元
依次选择Main Menu->Preprocessor->Mesh Tool,启动网格划分工具，将智能网格划分（Smart Sizing）设定为“on”;将滑动码设置为“8”；确认Mesh Tool的各项为“Volumes”,“Tet”和“Free”;单击MESH按钮，然后选择Pick all按钮，单击OK按钮。关闭Mesh Tool对话框。效果图如下所示：
确定操作无误后，在工具栏中选择保存数据库按钮（SAVE-DB），保存数据库文件。
三、轴承座载荷的施加
1、根据已有条件有：
轴承孔所受到的径向合力为Fr=18x1000N=18000N;
轴承孔半径r=17mm;
轴承孔厚度b=12mm。
由于我们只截取一半模型进行结构分析，故半个轴承座孔的径向均布载荷P0=5.6172x107 pa，而实际情况轴承孔所承受的并非均布载荷，轴承孔最下部分受载荷最大，左右两腰部分所受载荷最小几乎为
零，即轴承座孔面上所受载荷是非线性的。故，我们将其近似为P1=P0x0.75=4.2129x107pa。轴向均布压力载荷P2=0.2P0=1.1234x107pa。
2、轴承座的约束情况：
根据实际结构和安装情况，轴承座是靠底座的四个螺栓孔与安装基座相连接来实现固定的，此处为刚性约束，可以在其孔面上施加限制X、Z方向的对称约束，而在底面边线上施加Y方向上为应为零的约束。这样与实际情况基本相符。
3、具体模型加载步骤如下：
（1）约束两个安装孔
依次选择Main Menu: Solution→Define Load→Apply→Structural→Displacement →Symmetry B.C. →On Areas 拾取两个安装孔的4个柱面（每个圆柱面包括两个面），单击OK
(2)在整个基座的底部施加位移约束（UY=0）
依次选择Main Menu: Solution→Define Load→Apply→Structural→Displacement →on Lines +
拾取基座底部的三条边界线，picking menu中的“count”应等于3，单击OK，选择UY 作为约束自由度，单击OK。
(3) 在导孔端面上施加推力载荷（面载荷）
Main Menu: Solution→Define Load→Apply→Structural→Pressure→On Areas→拾取轴承孔上宽度为“3”的所有面→OK→输入面上的压力值“4.2129x107pa”
→Apply
(4)用箭头显示压力值
依次选择Utility Menu->PlotCtrls->Symbols，将“Show pres and convect as”选项为“Arrows”，单击OK按钮。
（5）在轴承孔的下半部分施加径向压力载荷
依次选择Main Menu: Solution→Define Load→Apply→Structural→Pressure→On Areas→拾取宽度为17的所有柱面→OK→输入压力值1.1234x107pa→OK
依次选择Main Menu->Solution->Solve-Current LS,浏览状态窗口中出现的信息，然后关闭此窗口；单击OK按钮（开始求解，并关闭由于单元形状态检查而出现的警告信息）；求解结束后，关闭信息窗口最终得到的模型加载如下图所示：
4、求解及结果分析
请教，ANSYS模态分析后，如何得到各阶模态的模态阻尼比 *get entity=mode ,item1=damp 请教1楼，命令流*GET, Par, Entity, ENTNUM, Item1, IT1NUM, Item2, IT2NUM 中其他几项分别如何设置，如Par,ENTNUM,等，另外输入命令流如何显示其模态阻尼比，本人初学命令流，谢谢！ par是随便一个参数名，其他的默认，，，只有逗号即可， 在后在参数里看 ANSYS动力学分析中提供了各种的阻尼形式，这些阻尼在分析中是如何计算，并对分析有什么影响呢？本文将就此做一些说明何介绍. 一．首先要清楚，在完全方法和模态叠加法中定义的阻尼是不同。因为前者使用节点坐标，而后者使用总体坐标. 1．在完全的模态分析、谐相应分析和瞬态分析中，振动方程为： 阻尼矩阵为下面的各阻尼形式之和： α为常值质量阻尼（α阻尼）（ALPHAD命令） β为常值刚度阻尼（β阻尼）（BETA命令） ξ为常值阻尼比，f为当前的频率（DMPRAT命令） βj为第j种材料的常值刚度矩阵系数（MP,DAMP命令） [C]为单元阻尼矩阵（支持该形式阻尼的单元） where: [C] = structure damping matrix α = mass matrix multiplier (input on ALPHAD command) [M] = structure mass matrix β = stiffness matrix multiplier (input on BETAD command) βc = varia ble stiffness matrix multiplier (see Equation 15–23) [K] = structure stiffness matrix Nm = number of materials with DAMP or DMPR input = stiffness matrix multiplier for material j (input as DAMP on MP command) = constant (frequency-independent) stiffness matrix coefficient for material j (input as DMPR on MP command) Ω = circular excitation frequency Kj = portion of structure stiffness matrix based on material j Ne = number of elements with specified damping Ck = element damping matrix Cξ = fre quency-dependent damping matrix (see Equation 15–21) 2．对模态叠加方法进行的谐相应分析、瞬态分析何谱分析，动力学求解方程为：
Ansys中的阻尼 (2008-11-02 16:46:49) 转载 分类：工程技术 标签： 教育 Ansys ANSYS动力学分析中提供了各种的阻尼形式，这些阻尼在分析中是如何计算，并对分析有什么影响呢？本文将就此做一些说明何介绍. 一．首先要清楚，在完全方法和模态叠加法中定义的阻尼是不同。因为前者使用节点坐标，而后者使用总体坐标. 1．在完全的模态分析、谐相应分析和瞬态分析中，振动方程为： 阻尼矩阵为下面的各阻尼形式之和： α为常值质量阻尼（α阻尼）（ALPHAD命令） β为常值刚度阻尼（β阻尼）（BETA命令） ξ为常值阻尼比，f为当前的频率（DMPRAT命令） βj为第j种材料的常值刚度矩阵系数（MP,DAMP命令） [C]为单元阻尼矩阵（支持该形式阻尼的单元） where: [C] = structure damping matrix α = mass matrix multiplier (input on ALPHAD command) [M] = structure mass matrix β = stiffness matrix multiplier (input on BETAD command)
βc = variable stiffness matrix multiplier (see Equation 15–23) [K] = structure stiffness matrix Nm = number of materials with DAMP or DMPR input = stiffness matrix multiplier for material j (input as DAMP on MP command) = constant (frequency-independent) stiffness matrix coefficient for material j (input as DMPR on MP command) Ω = circular excitation frequency Kj = portion of structure stiffness matrix based on material j Ne = number of elements with specified damping Ck = element damping matrix Cξ = frequency-dependent damping matrix (see Equation 15–21) 2．对模态叠加方法进行的谐相应分析、瞬态分析何谱分析，动力学求解方程为： 每个模态产生有效阻尼比ξid而不是创建阻尼矩阵 α为常值质量阻尼 β为常值刚度阻尼 ξ为常值阻尼比 ξmi为第i个模态的常值阻尼比 ξj为第j个材料的阻尼系数 Ejs为第j个材料的应变能，ANSYS由{f}T[K]{f}计算得到。 二．对谱分析，阻尼仅仅包含在模态组合里，而在计算模态系数的时候并没有考虑。当使用模态叠加法时，材料阻尼被添加到扩展的模态中，因此，用户必须在进行模态分析之前，就包括材料阻尼（MP,DAMP）并进行单元应力的计算（MXPAND命令）。
Ansys中的阻尼 ANSYS动力学分析中提供了各种的阻尼形式，这些阻尼在分析中是如何计算，并对分析有什么影响呢？本文将就此做一些说明何介绍. 一．首先要清楚，在完全方法和模态叠加法中定义的阻尼是不同。因为前者使用节点坐标，而后者使用总体坐标. 1．在完全的模态分析、谐相应分析和瞬态分析中，振动方程为： 阻尼矩阵为下面的各阻尼形式之和： α为常值质量阻尼（α阻尼）（ALPHAD命令） β为常值刚度阻尼（β阻尼）（BETA命令） ξ为常值阻尼比，f为当前的频率（DMPRAT命令） βj为第j种材料的常值刚度矩阵系数（MP,DAMP命令） [C]为单元阻尼矩阵（支持该形式阻尼的单元） where: [C] = structure damping matrix α = mass matrix multiplier (input on ALPHAD command) [M] = structure mass matrix β = stiffness matri x multiplier (input on BETAD command) βc = variable stiffness matrix multiplier (see Equation 15–23) [K] = structure stiffness matrix Nm = number of materials with DAMP or DMPR input = stiffness matrix multiplier for material j (input as DAMP on MP command) = constant (frequency-independent) stiffness matrix coefficient for material j (input as DMPR on MP command) Ω = circular excitation frequency Kj = portion of structure stiffness matrix based on material j Ne = number of elements with specified damping Ck = element damping matrix Cξ = frequency-dependent damping matrix (see Equation 15–21) 2．对模态叠加方法进行的谐相应分析、瞬态分析何谱分析，动力学求解方程为： 每个模态产生有效阻尼比ξid而不是创建阻尼矩阵 α为常值质量阻尼 β为常值刚度阻尼 ξ为常值阻尼比 ξmi为第i个模态的常值阻尼比 ξj为第j个材料的阻尼系数 Ejs为第j个材料的应变能，ANSYS由{f}T[K]{f}计算得到。 二．对谱分析，阻尼仅仅包含在模态组合里，而在计算模态系数的时候并没有考虑。当使用模态叠加法时，材料阻尼被添加到扩展的模态中，因此，用户必须在进行模态分析之前，就包括材料阻尼（MP,DAMP）并进行单元应力的计算（MXPAND命令）。 三．模态叠加法支持使用QR阻尼，但是用户必须知道尽管是模态组合方法，阻尼在模态分析中已包含了，所以应该使用上面的完全阻尼矩阵[C]来计算阻尼。如果使用QR阻尼的的模态提取方法（MOPT,QRDAMP），并且在前处理或模态分析中指定了任何形式的阻尼，那么ANSYS 将在进行模态叠加时忽略阻尼。
ANSYS/LS-DYNA中阻尼的设置 ANSYS/LS-DYNA中阻尼的设置总结如下： EDDAMP, PART, LCID, VALDMP (用此命令流来定义阻尼) Defines mass weighted (Alpha) or stiffness weighted (Beta) damping for an explicit dynamics model.（默认有质量阻尼与刚度阻尼两种） 图1 LS-DYNA中的阻尼选项 PART PART number [EDPART] identifying the group of elements to which damping should be applied. If PART = ALL (default), damping is applied to the entire model.（定义施加阻尼的Part 号，如果Part =ALL (or blank)，整体质量阻尼将被应用于整个模型。） LCID Load curve ID (previously defined with the EDCURVE command) identifying the damping coefficient versus time curve. If time-dependent damping is defined, an LCID is required.（用来指定相对于时间的质量阻尼） VALDMP Constant system damping coefficient or a scale factor applied to the curve defining damping coefficient versus time.（可以用来代替对时间的质量阻尼曲线，或者使用LCID命令中的比例系数） 注意： Mass-weighted (Alpha) or stiffness-weighted (Beta) damping can be defined with the EDDAMP command. Generally, stiffness proportional or beta damping is effective for
基于ANSYS的转子动力学分析 1、题目描述 如图1-1所示,利用有限原原理计算转子临界转速以及不平衡响应。 图 1-1 转子示意图及尺寸 2、题目分析 采用商业软件ANSYS进行分析，转子建模时用beam188三维梁单元,该单元基于Timoshenko梁理论，考虑转动惯量与剪切变形的影响。每个节点有6个(三个平动,三个转动)或7各自由度（第七个自由度为翘曲，可选）。 轴承用combine214单元模拟。该单元可以模拟交叉刚度和阻尼。只能模拟拉压刚度，不能模拟弯曲或扭转刚度。该单元如图2-1所示，其有两个节点组成，一个节点在转子上，另一个节点在基础上。
图 2-1 combine214单元 对于质量圆盘，可以用mass21单元模拟，该单元有6个自由度，可以模拟X,Y,Z 三个方向的平动质量以及转动惯性。 3、计算与结果分析 3.1 转子有限元模型 建模时，采用钢的参数，密度取37800/kg m ，弹性模量取112.1110pa ，泊松比取0.3。轴承刚度与阻尼如表1所示，不考虑交叉刚度与阻尼，且为各项同性。 Kxx Kyy Cxx Cyy 4e7N/m 4e7N/m 4e5N.s/m 4e5N.s/m 将转子划分为93个节点共92个单元。有限元模型如图3-1所示。
图 3-1 转子有限元模型 施加约束时，由于不考虑纵向振动与扭转振动，故约束每一节点的纵向与扭转自由度，同时约束轴承的基础节点。施加约束后的模型如3-2所示。 图 3-2 施加约束后的有限元模型 3.1 转子临界转速计算 在ANSYS中可以很方便的考虑陀螺力矩的影响。考虑陀螺力矩时，由于陀螺矩阵是反对称矩阵，所以求取特征值时要用特殊的方法。本文考虑陀螺力矩的影响，分析了在陀螺力矩的影响下，转子涡动频率随工作转速的变化趋势，其Campell图如图3-3所示。同时给出了转子的前四阶正进动涡动频率与反进动涡动频率以及固有频率。如表3-2所示。
阻尼是动力分析的一大特点，也是动力分析中的一个易于引起困惑之处，而且由于它只是影响动力响应的衰减，出了错不容易觉察。阻尼的本质和表现是相当复杂的，相应的模型也很多。ANSYS提供了强大又丰富的阻尼输入，但也正以其强大和丰富使初学者容易发生迷惑这里介绍各种阻尼的数学模型在ANSYS中的实现，与在ANSYS中阻尼功能的使用。1．比例阻尼 最常用也是比较简单的阻尼大概是Rayleigh阻尼，又称为比例阻尼。它是多数实用动力分析的首选，对许多实际工程应用也是足够的。在ANSYS里，它就是阻尼与阻尼之和，分别用ALPHD与BETAD命令输入。已知结构总阻尼比是，则用两个频率点上阻尼与阻尼产生的等效阻尼比之和与其相等，就可以求出近似的阻尼与阻尼系数来用作输入：（5.1.1） 求比例阻尼系数的拟合公式 用方程组（5.1.1）可以得到阻尼与阻尼系数值，然后用ALPHD与BETAD命令输入，这种阻尼输入既可以做full（完全）法的分析，也可以作减缩法与振型叠加法的分析，都是一样的有效。 但是尽管阻尼与阻尼概念简单明确，在使用中也要小心一些可能的误区。首先，阻尼与质量有关，主要影响低阶振型，而阻尼与刚度有关，主要影响高阶振型；如果要做的是非线性瞬态分析，同时刚度变化很大时，那么使用阻尼很可能会造成收敛上的困难；一样的理由，有时在使用一些计算技巧时，比如行波效应分析的大质量法，加上了虚假的大人工质量，那么就不可以使用阻尼。同样，在模型里加上了刚性连接时，也应该检查一下阻尼会不会造成一些虚假的计算结果。 2．阻尼阵的计算 ANSYS中有多种办法可以输入阻尼特性。先概括几个在结构分析中常用的输入阻尼的命令：ALPHAD：输入阻尼参数 BETAD：输入阻尼参数 DMPRA T：输入全结构的阻尼比 MDAMP：输入与各频率的振型对应的模态阻尼比 MP，DAMP 输入对应于某种材料的材料阻尼??。 与以上几种命令的输入对应的ANSYS计算的总阻尼阵[C]是： （5.1.2） ANSYS计算阻尼矩阵的公式 其中m是结构中有阻尼的材料种类数，n是具有特有阻尼的单元类型数。前两项是用与定义的Rayleigh阻尼，第三项是与全结构的阻尼比对应的阻尼阵，第四项是材料阻尼，最后一项是一些单元特有的单元阻尼阵。 3．粘性阻尼比 粘性阻尼表现为类似物体在粘性流体中运动时的阻力，与速度成正比。 （5.1.3） 粘性阻尼力 对单自由度系统，c就是粘性阻尼系数，对多自由度系统，就是阻尼矩阵[C]。[C]是定义结构阻尼特性的最基本形式，然而对粘性阻尼，很少有直接定义阻尼阵[C]的，阻尼比才是定义粘性阻尼最简捷的方法。在ANSYS中，既可以定义在结构坐标系下的全结构阻尼比（DMPRAT命令），也可以在模态坐标下对各个模态定义各自的模态阻尼比（MDAMP命令）。ANSYS最终计算的各模态相应的模态阻尼比是MDAMP定义的模态阻尼比与DMPRA T定义的全结构阻尼比的叠加。 DMPRA T与MDAMP都是只对响应谱分析、谐分析及使用模态叠加法的瞬态分析有效，它
第5章动力学分析 结构动力学研究的是结构在随时间变化载荷下的响应问题，它与静力分析的主要区别是动力分析需要考虑惯性力以及运动阻力的影响。动力分析主要包括以下5个部分：模态分析：用于计算结构的固有频率和模态。 谐波分析（谐响应分析）：用于确定结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。 瞬态动力分析：用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应，并且可涉及上述提到的静力分析中所有的非线性性质。 谱分析：是模态分析的应用拓广，用于计算由于响应谱或PSD输入（随机振动）引起的应力和应变。 显式动力分析：ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学和复杂的接触问题。 本章重点介绍前三种。 【本章重点】 ?区分各种动力学问题； ?各种动力学问题ANSYS分析步骤与特点。 5.1 动力学分析的过程与步骤 模态分析与谐波分析两者密切相关，求解简谐力作用下的响应时要用到结构的模态和振型。瞬态动力分析可以通过施加载荷步模拟各种何载，进而求解结构响应。三者具体分析过程与步骤有明显区别。 5.1.1 模态分析 1.模态分析应用 用模态分析可以确定一个结构的固有频率利振型，固有频率和振型是承受动态载荷结构设计中的重要参数。如果要进行模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析，固有频率和振型也是必要的。可以对有预应力的结构进行模态分析，例如旋转的涡轮叶片。另一个有用的分析功能是循环对称结构模态分析，该功能允许通过仅对循环对称结构的一部分进行建模，而分析产生整个结构的振型。 ANSYS产品家族的模态分析是线性分析，任何非线性特性，如塑性和接触(间隙)单元，即使定义也将被忽略。可选的模态提取方法有6种，即Block Lanczos(默认)、Subspace、Power Dynamics、Reduced、Unsymmetric、Damped及QR Damped，后两种方法允许结构中包含阻尼。 2.模态分析的步骤
第一章模态分析 §模态分析的定义及其应用 模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。 ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。 ANSYS产品家族中的模态分析是一个线性分析。任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。ANSYS提供了七种模态提取方法，它们分别是子空间法、分块Lanczos法、PowerDynamics法、缩减法、非对称法、阻尼法和QR阻尼法。阻尼法和QR阻尼法允许在结构中存在阻尼。后面将详细介绍模态提取方法。 §模态分析中用到的命令 模态分析使用所有其它分析类型相同的命令来建模和进行分析。同样，无论进行何种类型的分析，均可从用户图形界面（GUI）上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题。 后面的“模态分析实例（命令流或批处理方式）”将给出进行该实例模态分析时要输入的命令（手工或以批处理方式运行ANSYS时）。而“模态分析实例（GUI方式）” 则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项方式进行同一实例分析的步骤。（要想了解如何使用命令和GUI选项建模，请参阅<
【问题1】ANSYS中弹簧的设置 现在做机床分析，在原有螺栓的地方要加弹簧单元，每个弹簧单元有三个方向的自由度。为了方便添加弹簧单元，模型应该如何建立呢（比如，为了方便在将机床与地面连接的螺栓处添加弹簧单元，我现在建模时会建立凸台，将凸台与机床连接添加三个方向的弹簧单元）；另外就是导轨与床身连接处添加弹簧单元时，是否需要添加三个方向的自由度呢（因为如果不加凸台的话，沿导轨的方向不方便加弹簧）；最后，假如我的机床中共有20处需要添加弹簧，每个弹簧有三个方向添加参数，不知大家的参数如何设置比较方便（我以前没做过弹簧，现在是建立一个combin14单元，添加该单元的刚度和阻尼系数，比较麻烦。如果弹簧的X 方向系数都一样的话，是否有简便方法呢）。非常感谢大家的帮助，如果答案满意的话，愿追加50分 【最佳答案】 第一，如果建弹簧单元方便的问题：你可以用一些命令流来建立，比如你知道具体位置时想得到node编号，可以用Nnum=node(x,y,z)，其中Nnum就是返回得到的(x,y,z)位置的node编号；如果知道该位置的关键点号k1，你想得到该位置的节点编号，可以用Nnum=node(kx(k1),ky(k1),kz(k1)) 得到了节点号后，用E,Nnum1,Nnum2建立连接单元，很方便。这样做的好处，一是减小了重复操作的工作量；二是，如果手动加单元，万一mesh重做后，要重新去找点、手动建单元，很麻烦。第二，如果想建三方向的连接属性，建议从同一点建3个不同方向的连接单元。尽量用命令流操作（可以局部写命令流，然后输入到命令窗里），可以减小很多重复工作量，以及方便肉眼难以分辨的内部点选取。 【问题2】ansys中弹簧阻尼单元的设置 请教大家一个问题，在ansys中进行机床的静动态分析，机床的导轨和导轨滑块设置硬点之后，连接对应的硬点要建立弹簧阻尼单元。请问弹簧阻尼单元具体应该怎样建立呢，包括如何将硬点连接起来，如何设置弹簧阻尼单元的参数（参考下图）。谢谢大家 【最佳答案】 据我所知combin单元建模有两种方法，一种是连接两点成为一条线，然后赋予combin的属性；另一种也是较常用的一种，是把结构单元mesh完后，选择你要布置弹簧的两个点，直接连接做成element，命令流格式为： type,1 real,1 E,1,2 弹簧单元就建立完成了。 combin14很简单，包括弹簧和阻尼两个参数，你看一下help文档就很清楚了，参数要根据实际情况选取；combin40功能较强大，可用于更复杂非线性问题。
?ANSYS动力学分析指南 作者: 安世亚太 第一章模态分析 §1.1模态分析的定义及其应用 模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。 ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。 ANSYS产品家族中的模态分析是一个线性分析。任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。ANSYS提供了七种模态提取方法，它们分别是子空间法、分块Lanczos法、PowerDynamics法、缩减法、非对称法、阻尼法和QR阻尼法。阻尼法和QR阻尼法允许在结构中存在阻尼。后面将详细介绍模态提取方法。 §1.2模态分析中用到的命令 模态分析使用所有其它分析类型相同的命令来建模和进行分析。同样，无论进行何种类型的分析，均可从用户图形界面（GUI）上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题。 后面的“模态分析实例（命令流或批处理方式）”将给出进行该实例模态分析时要输入的命令（手工或以批处理方式运行ANSYS时）。而“模态分析实例（GUI方式）” 则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项方式进行同一实例分析的步骤。（要想了解如何使用命令和GUI选项建模，请参阅<
ANSYS的轴承座结构分析教程 一、实体模型的建立 建立实体模型可以通过自上而下和自下而上两个途径： 1、自上而下建模，首先要建立体（或面），对这些体或面按一定规则组合得到最终需要的形状。 2、自下而上建模，首先要建立关键点，由这些点建立线、由线连成面等 一般建模原则是充分利用对称性，合理考虑细节。 根据题中的轴承座，由于轴承座具有对称性，只需建立轴承座的半个实体对称模型，在进行镜像操作即可。采用自下而上的建模方法得到如下图1所示的三维实体模型： （1）生成长方体 Main Menu：Preprocessor>Modeling->Create>Volumes->Block>By Dimensions 输入x1=0,x2=60,y1=0,y2=20,z1=0,z2=60 平移并旋转工作平面 Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increments X,Y,Z Offsets 输入45,25,15 点击Apply XY，YZ，ZX Angles输入0，－90，0点击OK。 创建圆柱体 Main Menu：Preprocessor>Create>Cylinder> Solid Cylinder
Radius输入15/2, Depth输入－30,点击OK。 拷贝生成另一个圆柱体 Main Menu：Preprocessor>Copy>Volume拾取圆柱体,点击Apply, DZ输入30然后点击OK 从长方体中减去两个圆柱体 Main Menu：Preprocessor>Operate>Subtract Volumes首先拾取被减的长方体，点击Apply,然后拾取减去的两个圆柱体，点击OK。 使工作平面与总体笛卡尔坐标系一致 Utility Menu>WorkPlane>Align WP with> Global Cartesian （2）创建支撑部分 Main Menu: Preprocessor -> -Modeling-Create -> -Volumes-Block -> By 2 corners & Z 在创建实体块的参数表中输入下列数值: WP X = 0 WP Y = 20 Width = 30 Height = 35 Depth = 15 OK Toolbar: SAVE_DB （3）偏移工作平面到轴瓦支架的前表面 Utility Menu: WorkPlane -> Offset WP to -> Keypoints +
§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。
1.材料一级菜单的中英文对照 材料菜单位置：选择主菜单preferences 的preprocessor 中的material probs 的material model 材料对话框中英文对照 ?????????特殊材料 材料摩擦系数材料阻尼系数热膨胀材料材料密度非线性材料线性材料dMaterials Specialize icient ctionCoeff F Damping ri Expansion Thermal Density Nonlinear Linear 2.线性材料的中英文对照 线性材料Linear 的下级菜单为elastic ：线弹性材料的下级菜单的中英文对照 ?????各向异性材料 正交各向异性材料各向同性材料nisotropic A c Orthotropi Isotropic Isotropic 各向同性材料的菜单中的各主要名词中英文对照 Linear Isotropic Material properties for Material Number 1 线性各向同性材料：材料1的材料属性 ?????????显示材料属性 属性删除材料在某温度下的性新增材料在某温度的属比材料在该温度下的泊松在该温度下材料在某温度下的属性raph ele PRXY 的弹弹性模材料G re ctTeperatu D ture AddTempera EX es temperatur Orthotropic 正交各向异性材料的菜单中的各主要名词中英文对照 LinearOrthotropic Material properties for Material Number 1 线性正交各向异性材料：材料1的材料属性 ?????????显示材料属性 属性删除材料在某温度下的性新增材料在某温度的属面的剪切模量材料方向的泊松比材料在该温度下方向在该温度下材料在某温度下的属性raph ele //////PRXY/PRXZ 的弹弹性模//材料//G re ctTeperatu D ture AddTempera XZ YZ XY XZ GYZ GXY Z Y X Z Y X EZ EY EX es temperatur Anisotropic 各向异性材料的菜单中的各主要名词中英文对照
a n s y s动力学分析全套讲 解 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
第一章模态分析 §模态分析的定义及其应用 模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。 ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。 ANSYS产品家族中的模态分析是一个线性分析。任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。ANSYS提供了七种模态提取方法，它们分别是子空间法、分块Lanczos法、PowerDynamics法、缩减法、非对称法、阻尼法和QR阻尼法。阻尼法和QR阻尼法允许在结构中存在阻尼。后面将详细介绍模态提取方法。 §模态分析中用到的命令 模态分析使用所有其它分析类型相同的命令来建模和进行分析。同样，无论进行何种类型的分析，均可从用户图形界面（GUI）上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题。 后面的“模态分析实例（命令流或批处理方式）”将给出进行该实例模态分析时要输入的命令（手工或以批处理方式运行ANSYS时）。而“模态分析实例（GUI方式）” 则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项方式进行同一实例分析的步骤。（要想了解如何使用命令和GUI选项建模，请参阅<
ANSYS 动力学分析中提供了各种的阻尼形式，这些阻尼在分析中是如何计算，并对分析有什么影响呢？本文将就此做一些说明何介绍. 一．首先要清楚，在完全方法和模态叠加法中定义的阻尼是不同。因为前者使用节点坐标，而后者使用总体坐标. 1．在完全的模态分析、谐相应分析和瞬态分析中，振动方程为： 阻尼矩阵为下面的各阻尼形式之和： α为常值质量阻尼（α阻尼）（ALPHAD命令） β为常值刚度阻尼（β阻尼）（BETA命令） ξ为常值阻尼比，f为当前的频率（DMPRAT命令） βj为第j种材料的常值刚度矩阵系数（MP,DAMP命令） [C]为单元阻尼矩阵（支持该形式阻尼的单元） where: [C] = structure damping matrix α = mass matrix multiplier (input on ALPHAD command) [M] = structure mass matrix β = stiffness matrix multiplier (input on BETAD command) βc = variable stiffness matrix multiplier (see Equation 15–23) [K] = structure stiffness matrix Nm = number of materials with DAMP or DMPR input ? ?= stiffness matrix multiplier for material j (input as DAMP on MP command) ? ?= constant (frequency-independent) stiffness matrix coefficient for material j (input as? ?DMPR on MP command) Ω = circular excitation frequency Kj = portion of structure stiffness matrix based on material j Ne = number of elements with specified damping Ck = element damping matrix Cξ = frequency-dependent damping matrix (see Equation 15–21) 2．对模态叠加方法进行的谐相应分析、瞬态分析何谱分析，动力学求解方程为： 每个模态产生有效阻尼比ξid而不是创建阻尼矩阵 α为常值质量阻尼 β为常值刚度阻尼 ξ为常值阻尼比 ξmi为第i个模态的常值阻尼比 ξj为第j个材料的阻尼系数 Ejs为第j个材料的应变能，ANSYS由{f}T[K]{f}计算得到。 二．对谱分析，阻尼仅仅包含在模态组合里，而在计算模态系数的时候并没有考虑。当使用模态叠加法时，材料阻尼被添加到扩展的模态中，因此，用户必须在进行模态分析之前，就包括材料阻尼（MP,DAMP）并进行单元应力的计算（MXPAND命令）。 三．模态叠加法支持使用QR阻尼，但是用户必须知道尽管是模态组合方法，阻尼在模态分析中已包含了，所以应该使用上面的完全阻尼矩阵[C]来计算阻尼。如果使用QR阻尼的的模态提取方法（MOPT,QRDAMP），并且在前处理或模态分析中指定了任何形式的阻尼，那么ANSYS 将在进行模态叠加时忽略阻尼。 四．了解MP,DAMP在不同的情况下有不同的作用非常重要。 在完全分析中，材料阻尼代表了该材料的一个刚度矩阵乘子，与粘性阻尼（与频率成线性关
ANSYS动力分析中的阻尼问题 结构导则5. 瞬态动力学分析 5.9. 瞬态动力学分析 5.9.3. 阻尼 在诸多体系中，存在阻尼，且在动力分析中必须定义阻尼。在ANSYS program 中，存在以下不同形式的阻尼： ?瑞利阻尼 ?材料阻尼 ?材料常数阻尼系数 ?常数阻尼比 ?模态阻尼 ?单元阻尼 在ANSYS Professional program中，仅有常数阻尼比和模态阻尼比可用。在一个模型中，可定义多种阻尼，将不同形式的阻尼集成后，ANSYS软件会形成阻尼矩阵（C）。材料常数阻尼系数仅可应用于完全谐响应分析和模态谐响应分析。 表5.5为“结构动力分析中的阻尼”，阐述了在不同结构动力分析中可用的阻尼类型。
表5.5 结构动力分析中的阻尼
N/A ：不可用 1.仅有β阻尼，无α阻尼。 2.此阻尼仅用于模态组合，但不用于计算模态系数。 3.包括超单元阻尼矩阵 4.如果采用扩展模态，则转化为模态阻尼 5.如果定义，则为谱分析确定一个有效阻尼比 6.如果采用QR阻尼模态提取模态（MODOPT,QRDAMP），且在前处理或模态分 析中定义了任意一种类型的阻尼，ANSYS软件均忽略振型叠加分析中的阻尼。 7.在振型叠加谐响应分析中，仅有QR阻尼法支持材料常数阻尼系数。 α阻尼和β阻尼用于定义瑞利阻尼中的常数α 和β。阻尼矩阵（C）通过以下常数乘以质量矩阵（M）和刚度矩阵（K）： (C) = α(M) + β(K) ALPHAD与BETAD命令用来定义α 和β。一般α and β未知，但可以通过模态 阻尼比ξi计算得到。模态阻尼比ξ i ξi = α/2ωi + βωi/2某个关心的或者重要的频率上的实际模态阻 尼比。如果模态i的圆频率ωi已知，则α 和β 满足下式： 在诸多实际工程结构中，忽略α阻尼（或质量阻尼），即α = 0。在此情况下，可通过ξi andωi计算β： β = 2ξi/ωi 在一个荷载步中，只可输入一个β值，因此，应选择最关键的频率来计算β。
第一章模态分析 §1.1模态分析的定义及其应用 模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。 ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。 ANSYS产品家族中的模态分析是一个线性分析。任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。ANSYS 提供了七种模态提取方法，它们分别是子空间法、分块Lanczos法、PowerDynamics法、缩减法、非对称法、阻尼法和QR阻尼法。阻尼法和QR阻尼法允许在结构中存在阻尼。后面将详细介绍模态提取方法。 §1.2模态分析中用到的命令 模态分析使用所有其它分析类型相同的命令来建模和进行分析。同样，无论进行何种类型的分析，均可从用户图形界面（GUI）上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题。 后面的“模态分析实例（命令流或批处理方式）”将给出进行该实例模态分析时要输入的命令（手工或以批处理方式运行ANSYS时）。而“模态分析实例（GUI方式）”则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项方式进行同一实例分析的步骤。（要想了解如何使用命令和GUI选项建模，请参阅<