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ANSYS动力学分析指南——谱分析

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ANSYS动力学分析指南——谱分析

引言

ANSYS是一款功能强大的有限元分析软件，可以用于进行各种工程分析，包括力学、流体力学、电磁学等。在动力学分析中，谱分析是一种常用的方法，用于研究结构在不同频率下的响应。本文将介绍ANSYS中进行谱分析的方法与步骤。

谱分析的基本原理

谱分析是将信号分解为不同频率的成分的一种方法。在动力学分析中，我们关注的是结构在不同频率下的响应。对于一个复杂的结构，可以将其响应信号通过傅里叶变换的方法分解为各个频率的成分，得到结构在不同频率下的振动模态。

基于频率的谱分析

基于频率的谱分析是将预定义的频率作用于结构，计算其响应。具体步骤如下：

1.打开ANSYS软件，导入要进行谱分析的结构模型。

2.在“工作空间”中选择“动力学”模块，并创建一个新的工程。

3.在“属性”窗口中，选择“谱预定义”选项，并设置要使用的频率范围。

4.设置谱分析的加载方式，可以选择“振动”或“随机”。

5.设置谱分析的时间范围和步长。

6.点击“求解”按钮，进行谱分析计算，并观察结果的振动模态。 基于自由振动模态的谱分析

基于自由振动模态的谱分析是利用结构的固有振动模态来分析其在不同频率下的响应。具体步骤如下：

1.打开ANSYS软件，导入要进行谱分析的结构模型。

2.在“工作空间”中选择“动力学”模块，并创建一个新的工程。

3.在“属性”窗口中，选择“自由振动”选项，并进行模态分析，得到结构的固有振动模态。

4.在“谱响应”窗口中，选择要进行谱分析的频率范围。

5.设置谱分析的时间范围和步长。

6.点击“求解”按钮，进行谱分析计算，并观察结果的振动模态。

注意事项

在进行谱分析时，需要注意以下几点：

1.设置合适的频率范围和步长，以保证获得准确的谱分析结果。

2.结构的刚度、材料性质等参数都会对谱分析结果产生影响，需要进行合理的设置。

3.谱分析是一种近似方法，其结果可能与实际情况有所差异，需要进行合理的解释和判断。

结论

谱分析是一种常用的分析方法，在动力学分析中具有重要的应用价值。在ANSYS中进行谱分析可以帮助工程师更好地理解结构在不同频率下的响应情况，为结构的设计与改进提供重要的参考依据。通过本文的介绍，希望读者能够掌握ANSYS中进行谱分析的方法与步骤，并能够有效地应用于实际工程分析中。

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ANSYSWorkbench梁壳结构谱分析（二）模态分析

ANSYSWorkbench梁壳结构谱分析（二）模态分析

ANSYSWorkbench梁壳结构谱分析（二）模态分析

ANSYS Workbench梁壳结构谱分析（二）模态分析

1 概述

模态分析是动力学分析基础，如响应谱分析、随机振动分析、谐响应分析等都需要在模态分析基础上进行。模态分析简而言之就是分析模型的固有特性，包括频率、振型等。

模态分析求解出来的频率为结构的固有频率，与外界的激励没有任何关系，不管有无外界激励，结构的固有频率都是客观存在的，它只与刚度和质量有关，质量增大，固有频率降低，刚度增大，固有频率增大。一般情况，当外界的激励频率等于固有频率时，结构抵抗变形能力小，变形很大（产生共振原因）；当外界激励频率大于固有频率时，动刚度（动载荷力与位移之比）大，不容易变形；当外界激励频率小于固有频率时，动刚度主要表现为结构刚度；当外界激励频率为零时，动刚度等于静刚度。

2 模态分析

该模型框架采用Beam188单元模拟，外表面采用Shell181单元模拟。该结构的总重量为800kg，分析时将其他附件的质量均布在框架上。边界条件为约束机柜与地面基础连接螺栓处的6个自由度（Remote Displacement）。具体建模过程详见《ANSYS

Workbench梁壳结构谱分析（一）梁壳建模》或点击下方阅读原文获取。模态分析详细过程如下：

（1）划分网格：单击【Mesh】，右键【Insert】=Sizing，设置【Scope】→【Geometry】=选取所有部件，【Definition】→【Type】→【Element Size】=20。单击【Mesh】，右键【Generate Mesh】生成网格。

（2）边界条件：单击【Modal (B5)】，右键【Insert】→【Remote Displacement】，设置【Scope】→【Geometry】=分别选择框架4个立柱，并分别按照如下操作：【Definition】→【Define By】=Components，【X Component】=0mm，【Y Component】=0mm，【Z Component】=0mm，【X Remotion】=0°，【Y Remotion】=0°，【Z Remotion】=0°，其余默认。等同于【Fixed Support】，此处用【Remote Displacement】是因为反应谱分析提取支反力只能采用【Remote Displacement】。

ANSYS地震反应谱分析实例

ANSYS地震反应谱分析实例

ANSYS地震反应谱分析实例

/COM,ANSYS地震反应谱分析⽰例

/PREP7

!定义参数

B=15 !基本尺⼨

A1=1000 !第⼀个⾯积

A2=1000 !第⼆个⾯积

A3=1000 !第三个⾯积

NMODE=10

!定义截⾯

ET,1,BEAM4 !⼆维杆单元

R,1,0.25,0.0052,0.0052,0.5,0.5

!定义材料特性

MP,EX,1,2.0E11

MP,PRXY,1,,0.3

MP,DENS,1,7.8E3

!定义节点

N,1,-B,0,0

N,2,0,0,0

N,3,-B,0,B

N,4,0,0,B

N,5,-B,0,2*B

N,6,0,0,2*B

N,7,-B,0,3*B

N,8,0,0,3*B

!定义单元

E,1,3

E,2,4

E,3,5

E,4,6

E,3,4

E,5,6

E,5,7

E,6,8

E,7,8

!边界条件

D,1,ALL,0,,2

FINISH

!静⼒分析

/SOLU

D,1,ALL,0,,2

SFBEAM,1,1,PRES,100000,

SFBEAM,3,1,PRES,100000,

SFBEAM,7,1,PRES,100000,

SOLVE

FINISH

ALLSEL

!模态分析

/SOLU

ANTYPE,2

MODOPT,SUBSP,10 !⼦空间法

MXPAND,10, , ,1

SOLVE

!存储各模态频率

*DIM,FRE,,NMODE

*DO,I,1,NMODE

*GET,FRE(I),MODE,I,FREQ ! OBTAIN MODE FREQENCY FOR MODE I

*ENDDO

FINISHALLSEL

!计算反应谱数据（依据规范GB50011-2001 第5.1.5条）

!地震影响系数

GRAV=9.81!重⼒加速度G

TG=0.35 !特性周期

AMAX=0.08!⽔平地震影响系数最⼤值

C=0.05 !阻尼⽐

!

*DIM,A,,NMODE

*DIM,T,,NMODE

*DO,I,1,NMODE

T(I)=1.0/FRE(I)

*ENDDO

R=0.9+(0.05-C)/(0.5+5.0*C)

ANSYS动力学分析指南

ANSYS动力学分析指南

ANSYS

动力学分析指南

ANSYS动力学分析指南 目 录

- I - 目 录

第1章 模态分析....................................................1

§1.1 模态分析的定义及其应用............................................1

§1.2 模态分析中用到的命令..............................................1

§1.3 模态提取方法......................................................1

§1.3.1 分块Lanczos法...............................................2

§1.3.2 子空间法....................................................3

§1.3.3 PowerDynamics法.............................................3

§1.3.4 缩减法......................................................3

§1.3.5 非对称法....................................................3

§1.3.6 阻尼法......................................................4

§1.3.7 QR阻尼法....................................................4

§1.4 矩阵缩减技术和主自由度选择准则....................................5

AnsysWorkbench界面命令说明

AnsysWorkbench界面命令说明

_*

Ansys Workbench界面命令说明

1、 ANSYS15 Workbench界面相关分析系统和组件说明

【Analysis Systems】分析系统 【Component Systems】组件系统

【CustomSystems】自定义系统 【Design Exploration】设计优化

分析类型 说明

Electric (ANSYS) ANSYS电场分析

Explicit Dynamics (ANSYS) ANSYS显式动力学分析

Fluid Flow (CFX) CFX流体分析

Fluid Flow (Fluent) FLUENT流体分析

Hamonic Response (ANSYS) ANSYS谐响应分析

Linear Buckling (ANSYS) ANSYS线性屈曲

Magnetostatic (ANSYS) ANSYS静磁场分析

Modal (ANSYS) ANSYS模态分析

Random Vibration (ANSYS) ANSYS随机振动分析

Response Spectrum (ANSYS) ANSYS响应谱分析

Shape Optimization (ANSYS) ANSYS形状优化分析

Static Structural (ANSYS) ANSYS结构静力分析

Steady-State Thermal (ANSYS) ANSYS稳态热分析 _*

Thermal-Electric (ANSYS) ANSYS热电耦合分析

Transient Structural(ANSYS) ANSYS结构瞬态分析

Transient Structural(MBD) MBD 多体结构动力分析

Transient Thermal(ANSYS) ANSYS瞬态热分析

组件类型 说明

AUTODYN AUTODYN非线性显式动力分析

BladeGen 涡轮机械叶片设计工具

CFX CFX高端流体分析工具