ANSYS基础教程，各类动力学分析的基本步骤

2025-05-15 09:35:21

1、因各类动力分析在求解过程和求解选项上有较大的区别，所以这里将对其基本分析过程分别给予介绍。

2、模态分析的基本步骤模态分析过程由四个主要步骤组成：1．建模；2．加载及求解；3．扩展模态；4．结果后处理。

3、模型的建立建模过程和其它类型的分析类似，但应注意以下两点：� 在模态分析中只有线性行为是有效的。如果指定了非线性单元，将作为线性的来对待。例如，如果模型中包含了接触单元，则系统取其初始状态的刚度值并且不再改变此值。� 材料性质可以是线性的或非线性的、各向同性的或正交各向异性的、恒定的或和温度相关的。在模态分析中必须指定弹性模量EX(或某种形式的刚度)和密度DENS(或某种形式的质量)，而非线性特性将被忽略。必须要对某些指定单元的实常数进行设置，如COMBIN7，COMBIN37,contal174，TARGEL170。

6、指定模态提取的频沧鲎孳卣率范围，FREQB域指定第一频移点（低频）——特征值收敛最快的点。在大多数情况下不需要设置这个域，其缺省值为-1。FREQE只在采用Reduced法时有效。� 域：PRMODE要输出的缩减模态数。设置此选项后在Jobname.out（输出文件）中会列出所设置数目的缩减振型。该选项只对Reduced法有效。� 域：Nrmkey关于振型归一化的设置。可选择是相对于质量矩阵[M]还是单位矩阵进行归一化处理。如果准备在模态分析后进行谱分析或模态叠加法分析，则应该选择相对于质量阵进行归一化处理。如要在随后得到各阶模态的最大响应（模态响应），须用模态系数去乘振型。实现的方法是用*GET命令（在谱分析完成后）查到模态系数并在SET命令中将模态系数用做比例因子。� 域：RIGID设置提取对已知有刚体运动结构进行子空间迭代分析时的零频模态。只对Subspace和PowerDynamics法有效。� 域：SUBOPT用来指定多种子空间迭代选项。此选项只对Subspace和PowerDynamics法有效。� 域：CEkey用于指定处理约束方程的方法。可选的方法有Direct elimination method（直接消去法），Lagrange multiplier(quick)method（快速拉格朗日乘子法），Lagrange multiplier (accurate) method(精确拉格朗日乘子法)。选项只对Block Lanczos法有效。3．定义主自由度当采用缩减(Reduced)模态提取法时，在ANSYS的菜单路径Main Menu | Solution中将会多出一级定义主自由度的子菜单：Main Menu | Solution | Moster DOFs。主自由度(MDOF)指能描述结构动力学特性的“重要的”自由度。MDOF选取的规则是选择至少是感兴趣的模态阶数的倍数目的MDOF。建议用命令M,MGEN根据对结构的动力学特牲的了解定义尽可能多的MDOF，并用命令TOTAL让程序按照刚度/质量比选取一些附加的主自由度。用命令MLIST可以列出已定义的MDOF，用命令MDELE可以删除无关的MDOF。4．在模型上加载在典型的模态分析中唯一有效的“载荷”是零位移约束（如果在某个DOF处指定了一个非零位移约束，程序将以零位移约束替代在该DOF处的设置）。可以施加除位移约束之外的其它载荷，但它们将被忽略。在未加约束的方向上，程序将计算刚体运动（零频）以及高阶（非零频）自由体模态。表10.1给出了施加位移约束的命令。载荷可以加在实体模型（点、线、面）上或加在有限元模型（点和单元）上。其它类型的载荷：力、压力、温度、加速度等可以在模态分析中指定，但在模态提取时将被忽略。程序会计算出相应于所加载荷的载荷向量，并将这些向量写到振型文件jobname.MODE中以便在模态叠加法谐响应分析或瞬态分析中使用。

7、指定载荷步选项（1）阻尼选项模态分析中唯一可用的载荷步选项是阻尼选项。通过GUI路径：Main Me荏鱿胫协nu | Solution | Load Step Opts | Time/Frequence | Damping打开阻尼定义对话框，对话框中主要有选项组：� 质量(Alpha)阻尼[ALPHAD]� 刚度(Beta)阻尼[BETAD]� 恒定阻尼比[DMPRAT]阻尼只在用Damped模态提取法时有效（在其它模态提取法中阻尼将被忽略）。如果包含了阻尼，且采用Damped模态提取法，则计算出的特征值是复数解。如果在模态分析后将进行单点响应谱分析，则在这样的无阻尼模态分析中可以指定阻尼。虽然阻尼并不影响特征值解，但它将被用于计算每个模态的有效阻尼比，此阻尼比将用于计算谱产生的响应。（2）输出控制选项输出控制Printed Output“OUTPR”:此选项用于指定输出文件Jobname.OUT中包含的结果数据。GUI：Main Menu-Solution-Load Step Opts-Output Ctrls-Solu Printout（3）参与系数表输出参与系数列表显示提取的每个模态的参与系数、模态系数和质量分布百分数。在总体直角坐标系三个轴向和转动方向上，均假设施加单位位移谱激励，就计算出参与系数和模态系数。同时，列表显示缩减质量分布。当使用实特征值模态提取法（如子空间法、分块Lanczos法或QR阻尼法）进行模态分析时，将计算转动参与系数。6．开始求解计算命令：SOLVEGUI：Main Menu | Solution | -Solve-Current LS求解输出的内容主要是固有频率，固有频率被写到输出文件Jobname.OUT及振型文件Jobname.MODE中。输出内容也可以包含缩减的振型和参与系数表，这取决于对分析选项和输出控制的设置。由于振型现在还没有被写到数据库或结果文件中，因此，还不能对结果进行后处理。要进行后处理，则还需对模态进行扩展。7．退出SOLUTION命令：FINISHGUI：Main Menu | Finish

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