ansys動(dòng)力學(xué)瞬態(tài)分析詳解.doc

1、精品文檔3.1 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析的定義瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析（亦稱(chēng)時(shí)間歷程分析）是用于確定承受任意的隨時(shí)間變化載荷結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的一種方法?？梢杂盟矐B(tài)動(dòng)力學(xué)分析確定結(jié)構(gòu)在穩(wěn)態(tài)載荷、瞬態(tài)載荷和簡(jiǎn)諧載荷的隨意組合作用下的隨時(shí)間變化的位移、應(yīng)變、應(yīng)力及力。載荷和時(shí)間的相關(guān)性使得慣性力和阻尼作用比較重要。 如果慣性力和阻尼作用不重要，就可以用靜力學(xué)分析代替瞬態(tài)分析。瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)的基本運(yùn)動(dòng)方程是：其中：M =質(zhì)量矩陣C =阻尼矩陣K =剛度矩陣 = 節(jié)點(diǎn)加速度向量 = 節(jié)點(diǎn)速度向量u=節(jié)點(diǎn)位移向量在任意給定的時(shí)間，這些方程可看作是一系列考慮了慣性力（M ）和阻尼力（ C ）的靜力學(xué)平衡方程。 ANSYS程序使用

2、Newmark時(shí)間積分方法在離散的時(shí)間點(diǎn)上求解這些方程。 兩個(gè)連續(xù)時(shí)間點(diǎn)間的時(shí)間增量稱(chēng)為積分時(shí)間步長(zhǎng)（ integrationtimestep ）。3.2 學(xué)習(xí)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)的預(yù)備工作瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析比靜力學(xué)分析更復(fù)雜，因?yàn)榘础肮こ獭睍r(shí)間計(jì)算，瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析通常要占用更多的計(jì)算機(jī)資源和更多的人力。 可以先做一些預(yù)備工作以理解問(wèn)題的物理意義，從而節(jié)省大量資源。例如，可以做以下預(yù)備工作：.精品文檔1. 首先分析一個(gè)較簡(jiǎn)單模型。創(chuàng)建梁、質(zhì)量體和彈簧組成的模型，以最小的代價(jià)深入的理解動(dòng)力學(xué)認(rèn)識(shí)， 簡(jiǎn)單模型更有利于全面了解所有的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)所需要的。2. 如果分析包括非線(xiàn)性特性，建議首先利用靜力學(xué)分析掌握非線(xiàn)性

3、特性對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響規(guī)律。在某些場(chǎng)合，動(dòng)力學(xué)分析中是沒(méi)必要包括非線(xiàn)性特性的。3. 掌握結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性。通過(guò)做模態(tài)分析計(jì)算結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，了解這些模態(tài)被激活時(shí)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)狀態(tài)。 同時(shí)，固有頻率對(duì)計(jì)算正確的積分時(shí)間步長(zhǎng)十分有用。4. 對(duì)于非線(xiàn)性問(wèn)題，考慮將模型的線(xiàn)性部分子結(jié)構(gòu)化以降低分析代價(jià)。 中將講述子結(jié)構(gòu)。3.3 三種求解方法瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析可采用三種方法：完全（ Full ）法、縮減（ Reduced）法及模態(tài)疊加法。 ANSYS/Professional 產(chǎn)品中只允許用模態(tài)疊加法。在研究如何實(shí)現(xiàn)這些方法之前，讓我們先探討一下各種方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。 3.3.1 完全法完全法采用完整的系統(tǒng)矩

4、陣計(jì)算瞬態(tài)響應(yīng)（沒(méi)有矩陣縮減）。它是三種方法中功能最強(qiáng)的，允許包括各類(lèi)非線(xiàn)性特性（塑性、大變形、大應(yīng)變等）。注如果并不想包括任何非線(xiàn)性，應(yīng)當(dāng)考慮使用另外兩種方法中的一種。這是因?yàn)橥耆ㄊ侨N方法中開(kāi)銷(xiāo)最大的一種。完全法的優(yōu)點(diǎn) 是：容易使用，不必關(guān)心選擇主自由度或振型。允許各種類(lèi)型的非線(xiàn)性特性。采用完整矩陣，不涉及質(zhì)量矩陣近似。在一次分析就能得到所有的位移和應(yīng)力。允許施加所有類(lèi)型的載荷：節(jié)點(diǎn)力、外加的（非零）位移（不建議采用）和單元載荷（壓力和溫度），還允許通過(guò)TABLE數(shù)組參數(shù)指定表邊界條件。允許在實(shí)體模型上施加的載荷。完全法的主要缺點(diǎn)是它比其它方法開(kāi)銷(xiāo)大。.精品文檔 3.3.2 模態(tài)疊加法模

5、態(tài)疊加法通過(guò)對(duì)模態(tài)分析得到的振型（特征值）乘上因子并求和來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。此法是 ANSYS/Professional 程序中唯一可用的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析法。模態(tài)疊加法的優(yōu)點(diǎn) 是：對(duì)于許多問(wèn)題，它比縮減法或完全法更快開(kāi)銷(xiāo)更??；只要模態(tài)分析不采用 PowerDynamics方法，通過(guò) LVSCALE 命令將模態(tài)分析中施加的單元載荷引入到瞬態(tài)分析中；允許考慮模態(tài)阻尼（阻尼比作為振型號(hào)的函數(shù)）。模態(tài)疊加法的缺點(diǎn) 是：整個(gè)瞬態(tài)分析過(guò)程中時(shí)間步長(zhǎng)必須保持恒定，不允許采用自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)；唯一允許的非線(xiàn)性是簡(jiǎn)單的點(diǎn)點(diǎn)接觸（間隙條件）；不能施加強(qiáng)制位移（非零）位移。 3.3.3 縮減法縮減法通過(guò)采用主自由度及縮減矩

6、陣壓縮問(wèn)題規(guī)模。在主自由度處的位移被計(jì)算出來(lái)后， ANSYS可將解擴(kuò)展到原有的完整自由度集上。（參見(jiàn)“模態(tài)分析”中的“矩陣縮減”部分對(duì)縮減過(guò)程的詳細(xì)討論。）縮減法的優(yōu)點(diǎn) 是：比完全法快且開(kāi)銷(xiāo)小?？s減法的缺點(diǎn) 是：初始解只計(jì)算主自由度的位移，第二步進(jìn)行擴(kuò)展計(jì)算，得到完整空間上的位移、應(yīng)力和力；不能施加單元載荷（壓力，溫度等），但允許施加加速度。所有載荷必須加在用戶(hù)定義的主自由度上（限制在實(shí)體模型上施加載荷）。整個(gè)瞬態(tài)分析過(guò)程中時(shí)間步長(zhǎng)必須保持恒定，不允許用自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)。.精品文檔唯一允許的非線(xiàn)性是簡(jiǎn)單的點(diǎn)點(diǎn)接觸（間隙條件）。3.4 完全法瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析首先，講述完全法瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析過(guò)程，然后分別

7、介紹模態(tài)疊加法和縮減法與完全法不相同的計(jì)算步驟。完全法瞬態(tài)動(dòng)力分析（在ANSYS/Multiphsics 、ANSYS/Mechauioal及 ANSYS/Structural中可用）由以下步驟組成：1. 建造模型2. 建立初始條件3. 設(shè)置求解控制4. 設(shè)置其他求解選項(xiàng)5. 施加載荷6. 存儲(chǔ)當(dāng)前載荷步的載荷設(shè)置7. 重復(fù)步驟 3-6 定義其他每個(gè)載荷步8. 備份數(shù)據(jù)庫(kù)9. 開(kāi)始瞬態(tài)分析10. 退出求解器11. 觀察結(jié)果 3.4.1 建造模 型在這一步中，首先要指定文件名和分析標(biāo)題，然后用 PREP7定義單元類(lèi)型，單元實(shí)常數(shù)，材料性質(zhì)及幾何模型。 這些工作在大多數(shù)分析中是相似的。 詳細(xì)地說(shuō)明

8、了如何進(jìn)行這些工作。對(duì)于完全法瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，注意下面兩點(diǎn)：可以用線(xiàn)性和非線(xiàn)性單元；必須指定楊氏模量 EX（或某種形式的剛度）和密度 DENS（或某種形式的質(zhì)量）。材料特性可以是線(xiàn)性的或非線(xiàn)性的、各向同性的或各向異性的、恒定的或和溫度有關(guān)的。.精品文檔劃分合理的網(wǎng)格密度：網(wǎng)格密度應(yīng)當(dāng)密到足以確定感興趣的最高階振型；對(duì)應(yīng)力或應(yīng)變感興趣的區(qū)域比只考察位移的區(qū)域的網(wǎng)格密度要細(xì)一些；如果要包含非線(xiàn)性特性，網(wǎng)格密度應(yīng)當(dāng)密到足以捕捉到非線(xiàn)性效應(yīng)。例如，塑性分析要求在較大塑性變形梯度的區(qū)域有合理的積分點(diǎn)密度 （即要求較密的網(wǎng)格）；如果對(duì)波傳播效果感興趣（例如，一根棒的末端準(zhǔn)確落地），網(wǎng)格密度應(yīng)當(dāng)密到足以解算

9、出波動(dòng)效應(yīng)?；緶?zhǔn)則是沿波的傳播方向每一波長(zhǎng)至少有 20 個(gè)單元。3.4.2建立初始條件在執(zhí)行完全法瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析之前，用戶(hù)需要正確理解建立初始條件和正確使用載荷步。瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析顧名思義包含時(shí)間函數(shù)的載荷。為了定義這樣的載荷，用戶(hù)需要將載荷時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)劃分成合適的載荷步。 載荷時(shí)間曲線(xiàn)上的每個(gè)“拐角”對(duì)應(yīng)一個(gè)載荷步，如圖 3.1 所示。圖 3.1 載荷時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)第一個(gè)載荷步通常被用來(lái)建立初始條件，然后為第二和后繼瞬態(tài)載荷步施加載荷并設(shè)置載步選項(xiàng)。 對(duì)于每個(gè)載荷步， 都要指定載荷值和時(shí)間值， 同時(shí)指定其它的載荷步選項(xiàng)，如采用階梯加載還是斜坡加載方式施加載荷以及是否使用自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)等。然后，將

10、每個(gè)載荷步寫(xiě)入載荷步文件， 最后一次性求解所有載荷步。施加瞬態(tài)載荷的第一步是建立初始條件（即零時(shí)刻時(shí)的情況）。瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析要求給定兩種初始條件（因?yàn)橐蠼獾姆匠淌莾呻A的）：初始位移（）和初始速度（）。如果沒(méi)有進(jìn)行特意設(shè)置，和都被假定為 0。初始加速.精品文檔度（ ）一般假定為 0，但可以通過(guò)在一個(gè)小的時(shí)間間隔內(nèi)施加合適的加速度載荷來(lái)指定非零的初始加速度。下面的段落描述了如何施加不同組合形式的初始條件。3.4.2.1零初始位移和零初始速度這是缺省的初始條件，即如果 = = 0，則不需要指定任何條件。在第一個(gè)載荷步中可以加上對(duì)應(yīng)于載荷 / 時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)的第一個(gè)拐角處的載荷。3.4.2.2非零初始

11、位移及 / 或非零初始速度可以用 IC 命令設(shè)置這些初始條件。命令： ICGUI： MainMenuSolution-Loads-ApplyInitialCondit nDefine注意：不要定義矛盾的初始條件。 例如，在某單一自由度處定義了初始速度，則在所有其它自由度處的初始速度將為 0.0 ，潛在地會(huì)產(chǎn)生沖突的初始條件。在大多數(shù)情形下要在模型的每個(gè)未約束自由度處定義初始條件。如果這些條件對(duì)各自由度是不同的，那么就可以較容易地明確指定初始條件，如下所述。關(guān)于 TIMINT 和 IC 命令的說(shuō)明參見(jiàn) 。.精品文檔3.4.2.3零初始位移和非零初始速度非零速度是通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)中需指定速度的部分加上小

12、時(shí)間間隔上的小位移來(lái)實(shí)現(xiàn)的。比如如果 =0.25 ，可以通過(guò)在時(shí)間間隔 0.004 內(nèi)加上 0.001 的位移來(lái)實(shí)現(xiàn)，命令流如下：.TIMINT,OFF!TimeintegrationeffectsoffD,ALL,UY,.001! Small UY displ. (assuming Y-direction velocity)TIME,.004!Initialvelocity= 0.001/0.004=0.25LSWRITE!Writeloaddata toloadstepfile(Jobname.S01)DDEL,ALL,UY! RemoveimposeddisplacementsTIMIN

13、T,ON!Timeintegrationeffectson.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， 不過(guò)施加的位移是真實(shí)數(shù)值而非“小”數(shù)值。比如，若= 1.0且=2.5 ，則應(yīng)當(dāng)在時(shí)間間隔 0.4內(nèi)施加一個(gè)值為 1.0 的位移：.TIMINT,OFF!TimeintegrationeffectsoffD,ALL,UY,1.0!Initialdisplacement= 1.0TIME,.4!Initialvelocity=1.0/0.4=2.5LSWRITE!Writeloaddatatoloadstepfile(Jobname.S01)DDELE,ALL,UY!Remove

14、 imposeddisplacementsTIMINT,ON!Timeintegrationeffectson.精品文檔3.4.2.5非零初始位移和零初始速度需要用兩個(gè)子步 NSUBST,2來(lái)實(shí)現(xiàn)，所加位移在兩個(gè)子步間是階躍變化的 KBC,1 。如果位移不是階躍變化的（或只用一個(gè)子步），所加位移將隨時(shí)間變化，從而產(chǎn)生非零初速度。 下面的例子演示了如何施加初始條件= 1.0，= 0.0 ：.TIMINT,OFF!TimeintegrationeffectsoffforstaticsolutionD,ALL,UY,1.0!Initialdisplacement= 1.0TIME,.001!Smal

15、ltimeintervalNSUBST,2!TwosubstepsKBC,1!SteppedloadsLSWRITE! Writeloaddatato loadstepfile(Jobname.S01)!transientsolutionTIMINT,ON!Time-integrationeffectson for transientsolutionTIME,.!RealistictimeintervalDDELE,ALL,UY!RemovedisplacementconstraintsKBC,0!Ramped loads(ifappropriate)!Continuewithnormaltr

16、ansientsolutionprocedures. 3.4.2.6 非零初始加速度可以近似地通過(guò)在小的時(shí)間間隔內(nèi)指定要加的加速度 ACEL實(shí)現(xiàn)。例如，施加初始加速度為 9.81 的命令如下：.ACEL,9.81!InitialY-directionacceleration.精品文檔TIME,.001!SmalltimeintervalNSUBST,2!Two substepsKBC,1!SteppedloadsLSWRITE!Writeloaddatatoload stepfile(Jobname.S01)!transientsolutionTIME,.!Realistictimeinter

17、valDDELE,.!Removedisplacementconstraints(ifappropriate)KBC,0!Ramped loads(ifappropriate)!Continuewithnormaltransientsolutionprocedures.參見(jiàn) 中關(guān)于命令 ACEL、TIME、NSUBST、KBC、LSWRITE、DDELE和 KBC的論述。3.4.3設(shè)置求解控制設(shè)置求解控制涉及定義分析類(lèi)型、分析選項(xiàng)以及載荷步設(shè)置。執(zhí)行完全法瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析， 可以使用最新型的求解界面 （稱(chēng)為求解控制對(duì)話(huà)框） 進(jìn)行這些選項(xiàng)的設(shè)置。求解控制對(duì)話(huà)框提供大多數(shù)結(jié)構(gòu)完全法瞬態(tài)動(dòng)力分析所需要

18、的缺省設(shè)置，即用戶(hù)只需要設(shè)置少量的必要選項(xiàng)。 完全法瞬態(tài)動(dòng)力分析建議采用求解控制對(duì)話(huà)框，本章將詳細(xì)進(jìn)行介紹。如果完全瞬態(tài)動(dòng)力分析需要初始條件，必須在分析的第一個(gè)載荷步進(jìn)行，然后反復(fù)利用求解控制對(duì)話(huà)框?yàn)楹罄m(xù)荷步設(shè)置載載荷步選項(xiàng)（即重復(fù)求解的 3-6 步）。如果不喜歡使用求解控制對(duì)話(huà)框（ Main MenuSolution-Analysis Type-Soln Control ），仍然可以沿用標(biāo)準(zhǔn) ANSYS求解命令及其對(duì)應(yīng)的菜單路徑（ Main MenuSolutionUnabridged Menuoption）。求解控制對(duì)話(huà)框一般形式參見(jiàn) ANSYS基本分析指南的針對(duì)確定的結(jié)構(gòu)分析類(lèi)型選用特定

19、的求解控制。3.4.3.1使用求解控制對(duì)話(huà)框選擇菜單路徑 MainMenuSolution-AnalysisType-SolnControl ，就彈出求解控制對(duì)話(huà)框。 下面將詳細(xì)講述求解控制對(duì)話(huà)框各頁(yè)片夾中的選項(xiàng)。想要.精品文檔知道設(shè)置各選項(xiàng)的細(xì)節(jié)，選擇感興趣的頁(yè)片夾，然后單擊Help 按鈕。本章還會(huì)講述相關(guān)非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)分析的一些細(xì)節(jié)問(wèn)題。3.4.3.2使用頁(yè)片夾求解控制對(duì)話(huà)框包含 5 各頁(yè)片夾，各頁(yè)片夾中分組設(shè)置控制選項(xiàng)，并將大多數(shù)基本控制選項(xiàng)設(shè)置在第一個(gè)頁(yè)片夾中 , 其他頁(yè)片夾提供更高級(jí)的控制選項(xiàng)。通過(guò)各頁(yè)片夾，輕松達(dá)到控制求解過(guò)程。打開(kāi)求解控制對(duì)話(huà)框，基本頁(yè)片夾總是處于激活狀態(tài)，只包含 A

20、NSYS分析所需要設(shè)置的最少選項(xiàng)。 如果基本頁(yè)片夾已經(jīng)滿(mǎn)足控制要求， 其他高級(jí)選項(xiàng)只有缺省狀態(tài)不符合求解控制才需要進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)整。一旦單擊任何頁(yè)片夾中的 OK按鈕，所有求解控制對(duì)話(huà)框中選項(xiàng)設(shè)置都定義到 ANSYS數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)關(guān)閉求解控制對(duì)話(huà)框?？梢允怯没卷?yè)片夾設(shè)置下表中的選項(xiàng)。打開(kāi)求解控制對(duì)話(huà)框，選擇 Basic 頁(yè)片夾，進(jìn)行設(shè)置。基本頁(yè)片夾選項(xiàng)選項(xiàng)更多信息參見(jiàn)：ANSYS基本分析指南中的定義分析類(lèi)型和分析設(shè)置指定分析類(lèi)型ANSYS結(jié)構(gòu)分析指南中 ANTYPE , NLGEOM 的非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)分析ANSYS基本分析指南中的重啟動(dòng)分析ANSYS基本分析指南中控制時(shí)間設(shè)置，包括：載荷步終點(diǎn)時(shí)間

21、TIME ，自 的跟蹤中的時(shí)間作用動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng) AUTOTS 以及載荷步內(nèi)的子步數(shù) NSUBST 或 DELTIM ANSYS基本分析指南中的一般選項(xiàng)指定寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)的求解（結(jié)果）數(shù)據(jù)ANSYS基本分析指南中 OUTRES 的輸出控制在瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)中，這些選項(xiàng)的特殊考慮有：1) 當(dāng)設(shè)置 ANTYPE和 NLGEOM時(shí)，如果執(zhí)行一個(gè)新分析希望忽略大位移效應(yīng)，如大變形、大轉(zhuǎn)角和大應(yīng)變，就選擇小位移瞬態(tài)。如果希望考慮大變形（如彎曲的長(zhǎng)細(xì)桿件）或大應(yīng)變（如金屬成型），就選擇大位移瞬態(tài)。如果希望重啟動(dòng)一個(gè)失敗的非線(xiàn)性分析，或者前面完成一個(gè)靜態(tài)預(yù)應(yīng)力分析或完全法瞬態(tài)動(dòng)力分析，而后希望繼續(xù)下面的時(shí)間歷程計(jì)算，就可

22、以選擇重啟動(dòng)當(dāng)前分析。.精品文檔2) 當(dāng)設(shè)置 AUTOTS時(shí)，記住該載荷步選項(xiàng)（瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析中也稱(chēng)為時(shí)間步長(zhǎng)優(yōu)化）基于結(jié)構(gòu)的響應(yīng)增大或減小積分時(shí)間步長(zhǎng)。 對(duì)于多數(shù)問(wèn)題， 建議打開(kāi)自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)與積分時(shí)間步長(zhǎng)的上下限。 通過(guò) DELTIM 和 NSUBST指定積分步長(zhǎng)上下限，有助于限制時(shí)間步長(zhǎng)的波動(dòng)范圍；更多信息參見(jiàn) Automatic Time Stepping 。缺省值為不打開(kāi)自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)。3) NSUBST和 DELTIM是載荷步選項(xiàng)，用于指定瞬態(tài)分析積分時(shí)間步長(zhǎng)。積分時(shí)間步長(zhǎng)是運(yùn)動(dòng)方程時(shí)間積分中的時(shí)間增量。 時(shí)間積分增量可以直接或間接指定（即通過(guò)子步數(shù)目）。時(shí)間步長(zhǎng)的大小決定求解的精度：

23、它的值越小，精度就越高。使用時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮多種因素， 以便計(jì)算出一個(gè)好的積分時(shí)間步長(zhǎng)， 詳情參見(jiàn)積分時(shí)間步長(zhǎng)章節(jié)。4) 當(dāng)設(shè)置 OUTRES時(shí)，記住下面注意事項(xiàng)：在完全法瞬態(tài)動(dòng)力分析，缺省時(shí)只有最后子步（時(shí)間點(diǎn)）寫(xiě)入結(jié)果文件（ Jobname.RST ）為了將所有子步寫(xiě)入， 需要設(shè)置所有子步的寫(xiě)入頻率。 同時(shí)，缺省時(shí)只有 1000 個(gè)結(jié)果序列能夠?qū)懭虢Y(jié)果文件。如果超過(guò)這個(gè)數(shù)目（基于用戶(hù)的 OUTRES定義），程序?qū)⒄J(rèn)為出錯(cuò)終止。使用命令 /CONFIG ,NRES 可以增大限制數(shù)（參見(jiàn) ANSYS基本分析指南中的內(nèi)存和配置章節(jié)）。 3.4.3.3 使用瞬態(tài)頁(yè)片夾利用瞬態(tài)頁(yè)片夾設(shè)置其中的 瞬態(tài)動(dòng)力選

24、項(xiàng)。 有關(guān)設(shè)置這些選項(xiàng)的具體信息，打開(kāi)求解控制對(duì)話(huà)框，選擇瞬態(tài)頁(yè)片夾，然后單擊 Help 按鈕。瞬態(tài)頁(yè)片夾選項(xiàng)選項(xiàng)更多信息參見(jiàn)：指定是否考慮時(shí)間積分效應(yīng)ANSYS結(jié)構(gòu)分析指南中“執(zhí)行非線(xiàn)性瞬 TIMINT 態(tài)分析”ANSYS基本分析指南中“突變漸變載指定采用漸變加載還是突變加載方式荷”KBCANSYS基本分析指南中“突變或漸變載荷”指定質(zhì)量和剛度阻尼 ALPHAD ,ANSYS結(jié)構(gòu)分析指南中“阻尼”BETAD 定義積分參數(shù) TINTP ANSYS, Inc.Theory Reference在完全法瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)中，這些選項(xiàng)的特殊考慮 有：1) TIMINT 是動(dòng)力載荷步選項(xiàng)，用于指定是否打開(kāi)時(shí)間積

25、分效應(yīng) TIMINT 。對(duì)于需要考慮慣性和阻尼效益的分析，必須打開(kāi)時(shí)間積分效應(yīng) （否則當(dāng)作靜力進(jìn)行求解），所以缺省值為打開(kāi)時(shí)間積分效應(yīng)。 進(jìn)行完靜力分析之后接著進(jìn)行瞬態(tài)分析時(shí)，該選項(xiàng)十分有用；也就是說(shuō)，前面的載荷步必須關(guān)閉時(shí)間積分效應(yīng)。.精品文檔2) ALPHAD (alpha 或 mass，damping) 和 BETAD (beta 或 stiffness ， damping) 是動(dòng)力載荷步選項(xiàng)， 用于指定阻尼。 大多數(shù)結(jié)構(gòu)中都存在某種形式的阻尼，必須在分析中考慮進(jìn)來(lái)。3) TINTP 是動(dòng)力載荷步選項(xiàng)，用于指定瞬態(tài)積分參數(shù)。瞬態(tài)積分參數(shù)控制Newmark時(shí)間積分技術(shù)，缺省值為采用恒定的平

26、均值加速度積分算法。 3.4.3.4 使用求解選項(xiàng)頁(yè)片夾求解選項(xiàng)頁(yè)片夾選項(xiàng)用于完全法瞬態(tài)分析的具體設(shè)置完全與結(jié)構(gòu)分析指南靜力分析中一致。詳情參見(jiàn)結(jié)構(gòu)分析中使用求解選項(xiàng)頁(yè)片夾。3.4.3.5使用非線(xiàn)性頁(yè)片夾非線(xiàn)性頁(yè)片夾選項(xiàng)用于完全法瞬態(tài)分析的具體設(shè)置完全與結(jié)構(gòu)分析指南靜力分析中一致。詳情參見(jiàn)結(jié)構(gòu)分析中使用非線(xiàn)性頁(yè)片夾。3.4.3.6使用高級(jí)非線(xiàn)性頁(yè)片夾除弧長(zhǎng)法選項(xiàng)外，其他高級(jí)非線(xiàn)性頁(yè)片夾選項(xiàng)均可以用于完全法瞬態(tài)分析，設(shè)置方法與靜力分析完全一致。詳情參見(jiàn)結(jié)構(gòu)分析中高級(jí)非線(xiàn)性頁(yè)片夾。3.4.4設(shè)置其他求解選項(xiàng)還有一些選項(xiàng)并不出現(xiàn)在求解控制對(duì)話(huà)框中，因?yàn)樗麄兒苌俦皇褂?，而且缺省值很少需要進(jìn)行調(diào)整。 A

27、NSYS提供有相應(yīng)的菜單路徑用于設(shè)置它們。這里提到的許多選項(xiàng)是非線(xiàn)性選項(xiàng)，詳情參見(jiàn)非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)分析。 3.4.4.1 應(yīng)力剛化效應(yīng)利用 SSTIF 命令可以讓包括 18X 家族單元在內(nèi)的一些單元包含應(yīng)力剛化效應(yīng)。要確定單元是否具有應(yīng)力剛化效應(yīng)算法， 請(qǐng)參閱 ANSYS單元參考手冊(cè) 中單元說(shuō)明。缺省時(shí)，如果 NLGEOM（幾何大變形）設(shè)置為 ON則應(yīng)力剛化效應(yīng)為打開(kāi)。在一些特殊條件下，應(yīng)當(dāng)關(guān)閉應(yīng)力剛化效應(yīng)：應(yīng)力剛化僅僅用于非線(xiàn)性分析。如果執(zhí)行線(xiàn)性分析 NLGEOM ,OFF，應(yīng)當(dāng)關(guān)閉應(yīng)力剛化效應(yīng)；在分析之前，應(yīng)當(dāng)預(yù)計(jì)機(jī)構(gòu)不會(huì)因?yàn)榍ǚ植?，突然穿過(guò)）破壞。一般情況下，包含應(yīng)力剛化效應(yīng)能夠加速非線(xiàn)性

28、收斂特性。記住上述要點(diǎn)，在某些特殊計(jì)算中出現(xiàn)收斂困難時(shí)，可以關(guān)閉應(yīng)力剛化效應(yīng)，例如局部失效。.精品文檔命令： SSTIFGUI： MainMenuSolutionUnabridgedMenuAnalysisOptions 3.4.4.2Newton-Raphson 選項(xiàng)該選項(xiàng)只用于非線(xiàn)性分析，指定求解過(guò)程中切線(xiàn)矩陣修正的頻率，允許下列取值： Program-chosen (default) Ful l ModifiedInitialstiffnessFullwithunsymmetricmatrix命令： NROPTGUI： MainMenuSolutionUnabridgedMenuAnal

29、ysisOptions 3.4.4.3 預(yù)應(yīng)力效應(yīng)在分析中可以包含預(yù)應(yīng)力效應(yīng)，需要上一次靜力或瞬態(tài)分析的單元文件，詳情參見(jiàn)有預(yù)應(yīng)力的瞬態(tài)動(dòng)力分析。命令： PSTRESGUI： MainMenuSolutionUnabridgedMenuAnalysisOptions 3.4.4.4 阻尼選項(xiàng)使用該載荷步選項(xiàng)定義阻尼。大多數(shù)結(jié)構(gòu)中都存在某種形式的阻尼，必須在分析中考慮進(jìn)來(lái)。除在求解控制對(duì)話(huà)框中設(shè)置 ALPHAD和 BETAD 阻尼外，還可以瞬態(tài)完全法瞬態(tài)動(dòng)力分析設(shè)置以下阻尼：材料相關(guān) beta 阻尼 MP ,DAMP單元阻尼 ( COMBIN7 等 )利用下面方法定義MP 阻尼：命令： MP ,

30、DAMP.精品文檔GUI： Main MenuSolutionUnabridged Menu-Load Step Opts-OtherChange Mat Props-Temp Dependent-Polynomial 3.4.4.5 質(zhì)量矩陣模式該分析選項(xiàng)用于指定集中質(zhì)量矩陣模式。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，建議采用缺省模式。但是，某些薄壁結(jié)構(gòu)如纖細(xì)梁或薄殼等， 集中質(zhì)量近似模式能夠提供更好的結(jié)果。并且，集中質(zhì)量近似模式耗機(jī)時(shí)最短，內(nèi)存要求最少。使用方法如下：命令： LUMPMGUI： MainMenuSolutionUnabridgedMenuAnalysisOptions 3.4.4.6 蠕變準(zhǔn)則該

31、非線(xiàn)性載荷步選項(xiàng)對(duì)自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)指定蠕變準(zhǔn)則：命令： CRPLIMGUI： Main MenuSolutionUnabridged Menu-Load Step Opts-NonlinearCreep Criterion 3.4.4.7 打印輸出使用該載荷步選項(xiàng)以便讓所有結(jié)果數(shù)據(jù)寫(xiě)進(jìn)輸出文件(Jobname.OUT)。命令： OUTPRGUI： Main MenuSolutionUnabridged Menu-Load Step Opts-Output CtrlsSolu Printout注意：多次執(zhí)行 OUTPR命令的適當(dāng)使用是比較嚴(yán)謹(jǐn)做法。詳情參見(jiàn) ANSYS 基本分析指南中“輸出控制” 。

32、 3.4.4.8 結(jié)果外推使用該載荷步選項(xiàng)可以將單元積分點(diǎn)結(jié)果復(fù)制到節(jié)點(diǎn)，而不是將它們的結(jié)果外推到節(jié)點(diǎn)（缺省方式），用于檢查單元積分點(diǎn)上的結(jié)果。命令： ERESXGUI： MainMenuSolutionUnabridgedMenu-Load StepOpts-OutputCtrlsIntegrationPt3.4.5施加載荷.精品文檔下表總結(jié)了瞬態(tài)動(dòng)力分析允許施加的載荷。除慣性載荷外，其他載荷可以施加到實(shí)體模型（關(guān)鍵點(diǎn)、線(xiàn)和面）或有限元模型（節(jié)點(diǎn)和單元）上。 的 2.3.4 施加載荷對(duì)各類(lèi)載荷有詳細(xì)的介紹。在分析中，可以施加、運(yùn)算或刪除載荷。 關(guān)于實(shí)體模型載荷有限元載荷之間關(guān)系的討論參見(jiàn)第二

33、章載荷。還可以利用一維表 （TABLE類(lèi)型數(shù)組）來(lái)施加隨時(shí)間變化的邊界條件， 詳情參見(jiàn) 2.3.4.2.1 使用 TABLE類(lèi)型數(shù)組參數(shù)施加載荷。瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析中可用的載荷載荷類(lèi)型范疇更多信息參見(jiàn)：Displacement：UX,UYUZ約束ANSYS基本分析指南中“ DOF 約束”ROTX,ROTY,ROTZForce,Moment ：FX,FY,FZ力ANSYS基本分析指南中“力（集中載荷）”MX,MY,MZPressure ： PRES面載荷ANSYS基本分析指南中“表面載荷”Temperature ： TEMP體載荷ANSYS基本分析指南中“體載荷”Fluence ： FLUEGrav

34、ity,Spinning等 慣性載荷ANSYS基本分析指南中“慣性載荷”3.4.6存儲(chǔ)當(dāng)前載荷步的載荷配置如建立初始條件中所述， 需要針對(duì)載荷 - 時(shí)間曲線(xiàn)的每個(gè)拐點(diǎn)進(jìn)行施加載荷并存儲(chǔ)載荷配置到各自的載荷步文件。 可能需要有一個(gè)額外的延伸到載荷曲線(xiàn)上最后一個(gè)時(shí)間點(diǎn)之外的載荷步，以考察在瞬態(tài)載荷施加后結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。命令： LSWRITEGUI： MainMenuSolutionWriteLSFile 3.4.7 針對(duì)每個(gè)載荷步重復(fù) 3.4.3 -6定義完全法瞬態(tài)動(dòng)力分析的其他載荷步，只要重復(fù) 3.4.3 -6 步驟，即重新設(shè)置必須的求解控制和選項(xiàng)、 施加載荷和將載荷配置寫(xiě)進(jìn)文件。 對(duì)于每個(gè)載荷步，

35、能夠設(shè)置下列選項(xiàng)： TIMINT , TINTP , ALPHAD, BETAD, MP,DAMP, TIME , KBC,.精品文檔NSUBST, DELTIM, AUTOTS, NEQIT, CNVTOL, PRED, LNSRCH, CRPLIM, NCNV, CUTCONTROL , OUTPR , OUTRES , ERESX ,and RESCONTROL。載荷步文件舉例如下：TIME,.!Timeattheendof1sttransientloadstepLoads.!LoadvaluesatabovetimeKBC,.!SteppedorrampedloadsLSWRITE!W

36、riteloaddatatoloadstepfileTIME,.!Timeattheendof2ndtransientloadstepLoads.!LoadvaluesatabovetimeKBC,.!SteppedorrampedloadsLSWRITE!WriteloaddatatoloadstepfileTIME,.!Timeattheendof3rdtransientloadstepLoads.!LoadvaluesatabovetimeKBC,.!SteppedorrampedloadsLSWRITE!Writeloaddatatoloadstepfile3.4.8存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)備份文件

37、將數(shù)據(jù)庫(kù)保存到備份文件。 這樣在重新進(jìn)入 ANSYS程序后用命令 RESUME便可恢復(fù)以前的模型。命令： SAVEGUI： UtilityMenuFileSaveas3.4.9開(kāi)始瞬態(tài)求解使用下列其中一種方法進(jìn)行求解：.精品文檔命令： LSSOLVEGUI：MainMenuSolution-Solve-FromLSFiles其它的生成和求解多步載荷的方法（ array parameter 法和 multiple SOLVE法）詳情參見(jiàn) 的 3.14 求解多載荷步。 3.4.10 退出求解器使用下列其中一種方法退出求解器：命令： FINISHGUI：關(guān)閉 Solution菜單 3.4.11 觀察

38、結(jié)果瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析生成的結(jié)果保存在結(jié)構(gòu)分析結(jié)果文件 Jobname.RST中，所有數(shù)據(jù)都是時(shí)間的函數(shù)。包含下列數(shù)據(jù)：1. 基本數(shù)據(jù)：節(jié)點(diǎn)位移（ UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ）2. 派生數(shù)據(jù)：節(jié)點(diǎn)和單元應(yīng)力節(jié)點(diǎn)和單元應(yīng)變單元力節(jié)點(diǎn)反力等等 3.4.11.1 后處理 器可以用時(shí)間歷程后處理器POST26或者通用后處理器POST1來(lái)觀察這些結(jié)果。POST26用于觀察模型中指定點(diǎn)處隨時(shí)間變化的結(jié)果。POST1用于觀察指定時(shí)間點(diǎn)整個(gè)模型的結(jié)果。.精品文檔下面將描述在瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析中常用的一些后處理操作。關(guān)于所有后處理功能的詳細(xì)描述參見(jiàn) 的 4.1 。 3.4.11.2 注意要點(diǎn)用 PO

39、ST1或 POST26觀察結(jié)果時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)中必須包含與求解模型相同的模型（必要時(shí)用 RESUME命令）。必須存在有效的結(jié)果文件Jobname.RST。 3.4.11.3 使用 POST26POST26要用到結(jié)果項(xiàng)時(shí)間關(guān)系表，即 variables （變量）。每一個(gè)變量都有一個(gè)參考號(hào)， 1 號(hào)變量被內(nèi)定為時(shí)間。1. 定義變量命令： NSOL（基本數(shù)據(jù)即節(jié)點(diǎn)位移）ESOL（派生數(shù)據(jù)即單元解數(shù)據(jù)，如應(yīng)力）RFORCE（反作用力數(shù)據(jù)）FORCE（合力，或合力的靜力分量，阻尼分量，慣性力分量）SOLU（時(shí)間步長(zhǎng)，平衡迭代次數(shù)，響應(yīng)頻率，等）。GUI： MainMenuTimeHistPostproDefi

40、neVariables注 在縮減法或模態(tài)疊加法中，用命令FORCE只能得到靜力。2. 繪制變量曲線(xiàn)或列出變量值。通過(guò)觀察完整模型關(guān)心點(diǎn)的時(shí)間歷程結(jié)果，就可以確定需要用 POST1后處理器進(jìn)一步處理的臨界時(shí)間點(diǎn)。命令：PLVAR（繪制變量變化曲線(xiàn)）PLVAR,EXTREM（變量值列表）GUI：MainMenuTimeHistPostproGraphVariablesMainMenuTimeHistPostproListVariablesMainMenuTimeHistPostproListExtremes.精品文檔在 POST26中還可以使用許多其它后處理功能， 如在變量間進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算 （復(fù)數(shù)運(yùn)

41、算），將變量值傳遞給數(shù)組元素，將數(shù)組元素值傳遞給變量等。詳情參見(jiàn)的第六章時(shí)間歷程后處理器（ POST26）。 3.4.11.4 使用 POST11. 從數(shù)據(jù)庫(kù)文件中讀入模型數(shù)據(jù)。命令： RESUMEGUI： UtilityMenuFileResume from2. 讀入需要的結(jié)果集。用 SET命令根據(jù)載荷步及子步序號(hào)或根據(jù)時(shí)間數(shù)值指定數(shù)據(jù)集。命令： SETGUI： MainMenuGeneralPostproc-ReadResults-ByTime/Freq3. 執(zhí)行必要的 POST1操作。在瞬態(tài)動(dòng)力分析中典型的 POST1操作與靜力分析中完全一致。詳情參見(jiàn) 2.3.6.4 典型的后處理操作。

42、注 如果指定的時(shí)刻沒(méi)有可用結(jié)果， 得到的結(jié)果將是和該時(shí)刻相距最近的兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)結(jié)果之間的線(xiàn)性插值。3.4.12完全法瞬態(tài)分析的典型命令流下面給出的是可以概括用完全法進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析的過(guò)程的輸入命令流：!BuildtheModel/FILNAM,.!Jobname/TITLE,.!Title/PREP7!EnterPREP7-!Generatemodel-FINISH.精品文檔!ApplyLoadsandObtainthe Solution/SOLU!EnterSOLUTIONANTYPE,TRANS! TransientanalysisTRNOPT,FULL! FullmethodD,.!

43、ConstraintsF,.!LoadsSF,.ALPHAD,.!MassdampingBETAD,.!StiffnessdampingKBC,.!Ramped orsteppedloadsTIME,.!TimeatendofloadstepAUTOTS,ON! AutotimesteppingDELTIM,.!TimestepsizeOUTRES,.! ResultsfiledataoptionsLSWRITE!Writefirstloadstep-!Loads,time,etc.for2ndloadstep-LSWRITE! Write2ndloadstepSAVELSSOLVE,1,2!

44、InitiatemultipleloadstepsolutionFINISH!ReviewtheResults.精品文檔/POST26SOLU,.!StoresolutionsummarydataNSOL,.!StorenodalresultasavariableESOL,!StoreelementresultasavariableRFORCE,.!Store reactionasavariablePLVAR,.!PlotvariablesPRVAR,.!ListvariablesFINISH/POST1SET,.!ReaddesiredsetofresultsintodatabasePLDISP,.!DeformedshapePRRSOL,.!ReactionloadsPLNSOL,.!ContourplotofnodalresultsPRERR! Globalpercenterror(a measure ofmesh adequacy)-!Otherpostprocessingasdesired-FINISH參見(jiàn) 中的討論： ANTYPE , TRNOPT , ALPHAD , BETAD, KBC, TIME , AUTOTS, DELTIM, OUTRES, LSWRITE, LSSOLVE, SOLU,