NX-nastran-中的解算方案類型總結(jié)精品資料

1、NX nastran 中的分析種類（解算方案類型總結(jié)）1）靜力分析靜力分析是工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員使用最為頻繁的分析手段，主要用來求解結(jié)構(gòu)在與時間無關(guān)或時間作用效果可忽略的靜力載荷（如集中載荷、分布載荷、溫度載荷、強(qiáng)制位移、慣性載荷等）作用下的響應(yīng)、得出所需的節(jié)點(diǎn)位移、節(jié)點(diǎn)力、約束反力、單元內(nèi)力、單元應(yīng)力、應(yīng)變能等。該分析同時還提供結(jié)構(gòu)的重量和重心數(shù)據(jù)。2）屈曲分析屈曲分析主要用于研究結(jié)構(gòu)在特定載荷下的穩(wěn)定性以及確定結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的臨界載荷，NX Nastran 中的屈曲分析包括兩類：線性屈曲分析和非線性屈曲分析。3）動力學(xué)分析NX Nastran 在結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析中有非常多的技術(shù)特點(diǎn)， 具有其他有限元分

2、析軟件所無法比擬的強(qiáng)大分析功能。結(jié)構(gòu)動力分析不同于靜力分析，常用來確定時變載荷對整個結(jié)構(gòu)或部件的影響，同時還要考慮阻尼及慣性效應(yīng)的作用。NX Nastran 的主要動力學(xué)分析功能：如特征模態(tài)分析、直接復(fù)特征值分析、直接瞬態(tài)響應(yīng)分析、模態(tài)瞬態(tài)響應(yīng)分析、響應(yīng)譜分析、模態(tài)復(fù)特征值分析、直接頻率響應(yīng)分析、模態(tài)頻率響應(yīng)分析、非線性瞬態(tài)分析、模態(tài)綜合、動力靈敏度分析等可簡述如下：正則模態(tài)分析正則模態(tài)分析用于求解結(jié)構(gòu)的 固有頻率 和相應(yīng)的 振動模態(tài) ，計(jì)算廣義質(zhì)量，正則化模態(tài)節(jié)點(diǎn)位移，約束力和正則化的單元力及應(yīng)力，并可同時考慮剛體模態(tài)。復(fù)特征值分析復(fù)特征值分析主要用于求解 具有阻尼效應(yīng) 的結(jié)構(gòu)特征值和振型，

3、分析過程與實(shí)特征值分析類似。此外Nastran 的復(fù)特征值計(jì)算還可考慮阻尼、質(zhì)量及剛度矩陣的非對稱性。瞬態(tài)響應(yīng)分析（時間 - 歷程分析）瞬態(tài)響應(yīng)分析在時域內(nèi)計(jì)算結(jié)構(gòu)在隨時間變化的載荷作用下的動力響應(yīng)，分為直接瞬態(tài)響應(yīng)分析和模態(tài)瞬態(tài)響應(yīng)分析。兩種方法均可考慮剛體位移作用。直接瞬態(tài)響應(yīng)分析該分析給出一個結(jié)構(gòu)隨時間變化的載荷的響應(yīng)。結(jié)構(gòu)可以同時具有粘性阻尼和結(jié)構(gòu)阻尼。該分析在節(jié)點(diǎn)自由度上直接形成耦合的微分方程并對這些方程進(jìn)行數(shù)值積分，直接瞬態(tài)響應(yīng)分析求出隨時間變化的位移、速度、加速度和約束力以及單元應(yīng)力。模態(tài)瞬態(tài)響應(yīng)分析在此分析中，直接瞬態(tài)響應(yīng)問題用上面所述的模態(tài)分析進(jìn)行相同的變換，對問題的規(guī)模進(jìn)行

4、壓縮，再對壓縮了的方程進(jìn)行數(shù)值積分，從而得出與用直接瞬態(tài)響應(yīng)分析類型相同的輸出結(jié)果。隨機(jī)振動分析該分析考慮結(jié)構(gòu)在某種統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布的載荷作用下的隨機(jī)響應(yīng)。例如地震波，海洋波，飛機(jī)超過建筑物的PSD)特性。計(jì)算出響應(yīng)功率譜密度、自相關(guān)函數(shù)及響應(yīng)的RMS 值等。計(jì)算過程中， NX Nastran 不僅可以像其他有氣壓波動，以及火箭和噴氣發(fā)動機(jī)的噪音激勵，通常人們只能得到按概率分布的函數(shù)，如功率譜密度（ 函數(shù)，激勵的大小在任何時刻都不能明確給出，在這種載荷作用下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)就需要用隨機(jī)振動分析來計(jì)算結(jié) 構(gòu)的響應(yīng)。 NX Nastran 中的 PSD 可輸入自身或交叉譜密度，分別表示單個或多個時間歷程的交

5、叉作用的頻譜限元分析那樣利用已知譜，而且還可自行生成用戶所需的譜。響應(yīng)譜分析響應(yīng)譜分析（有時稱為沖擊譜分析）提供了一個有別于瞬態(tài)響應(yīng)的分析功能，在分析中結(jié)構(gòu)的激勵用各個 小的分量來表示，結(jié)構(gòu)對于這些分量的響應(yīng)則是這個結(jié)構(gòu)每個模態(tài)的最大響應(yīng)的組合。頻率響應(yīng)分析計(jì)算結(jié)果分實(shí)部和虛頻率響應(yīng)分析主要用于計(jì)算結(jié)構(gòu)在周期振蕩載荷作用下對每一個計(jì)算頻率的動響應(yīng)。部兩部分。實(shí)部代表響應(yīng)的幅度，虛部代表響應(yīng)的相角。直接頻率響應(yīng)分析 直接頻率響應(yīng)通過求解整個模型的阻尼耦合方程，得出各頻率對于外載荷的響應(yīng)。該類分析在頻域中 主要求解兩類問題。第一類是求結(jié)構(gòu)在一個穩(wěn)定的周期性正弦外力譜的作用下的響應(yīng)。結(jié)構(gòu)可以具有 粘

6、性阻尼和結(jié)構(gòu)阻尼，分析得到復(fù)位移、速度、加速度、約束力、單元力和單元應(yīng)力。這些量可以進(jìn) 行正則化以獲得傳遞函數(shù)。第二類是求解結(jié)構(gòu)在一個穩(wěn)態(tài)隨機(jī)載荷作用下的響應(yīng)。此載荷由它的互功率譜密度定義。而結(jié)構(gòu)載荷 由上面所提到的傳遞函數(shù)來表征。分析得出位移、加速度、約束力或單元應(yīng)力的自相關(guān)系數(shù)。該分析 也對自功率譜進(jìn)行積分而獲得響應(yīng)的均方根值。模態(tài)頻率響應(yīng) 模態(tài)頻率響應(yīng)分析和隨機(jī)響應(yīng)分析在頻域中解決的兩類問題與直接頻率響應(yīng)分析解決相同的問題。構(gòu)矩陣用忽略阻尼的實(shí)特征值分析進(jìn)行了壓縮，然后用模態(tài)坐標(biāo)建立廣義剛度和質(zhì)量矩陣。該分析的 輸出類型與直接頻率響應(yīng)分析得到的輸出類型相同。NX Nastran 的模態(tài)擴(kuò)

7、張法（殘余矢量法）可以估算高階模態(tài)的作用，以確保參加計(jì)算的頻率數(shù)足以使 模態(tài)法的響應(yīng)分析的計(jì)算精度顯著提高。聲學(xué)分析NX Nastran 中提供了完全的流體 -結(jié)構(gòu)耦合分析功能。這一理論主要應(yīng)用在聲學(xué)及噪音控制領(lǐng)域，例如車輛或飛機(jī)客艙的內(nèi)噪音的預(yù)測分析。4）非線性分析實(shí)際工程問題中，很多結(jié)構(gòu)響應(yīng)與所受的外載荷并不成線性關(guān)系。由于非線性，結(jié)構(gòu)中可能產(chǎn)生大位移、大轉(zhuǎn)動或多個零件在載荷作用下接觸狀態(tài)不斷發(fā)生變化。要想更精確地反映實(shí)際問題， 就必須考慮材料和幾何、邊界、單元等非線性因素。 NX Nastran 強(qiáng)大的非線性分析功能為設(shè)計(jì)人員有效地設(shè)計(jì)產(chǎn)品，減少額外成本提供 了一個十分有用的工具。5）熱

8、傳導(dǎo)分析熱傳導(dǎo)分析通常用來校驗(yàn)結(jié)構(gòu)零件在熱邊界條件或熱環(huán)境下的產(chǎn)品特性，利用NX- Nastran 可以計(jì)算出結(jié)構(gòu)內(nèi)的熱分布狀況，并直觀地看到結(jié)構(gòu)內(nèi)潛熱、熱點(diǎn)位置及分布。用戶可通過改變發(fā)熱元件的位置、提高散熱手段或絕熱處理或用其他方法優(yōu)化產(chǎn)品的熱性能。6）空氣動力彈性及顫振分析氣動彈性問題是應(yīng)用力學(xué)的分支，涉及氣動、慣性及結(jié)構(gòu)力間的相互作用，在NX Nastran 中提供了多種有效的解決方法。人們所知的飛機(jī)、直升機(jī)、導(dǎo)彈、斜拉橋乃至高聳的電視發(fā)射塔、煙囪等都需要?dú)鈩訌椥苑矫娴挠?jì)算。7）流 - 固耦合分析流-固耦合分析主要用于解決流體（含氣體）與結(jié)構(gòu)之間的相互作用效應(yīng)。NX Nastran 中擁

9、有多種方法求解完全的流 -固耦合分析問題，包括：流 -固耦合法、水彈性流體單元法、虛質(zhì)量法。二、模態(tài)分析和頻率響應(yīng)分析的概念模態(tài)分析和頻率響應(yīng)分析的確是兩個不同的概念。模態(tài)是結(jié)構(gòu)固有的一種特性， 它只與結(jié)構(gòu)的形狀、 約束形式、 材料特性等有關(guān)， 而與其他輸入 （例如加載）無關(guān)。模態(tài)分析主要目的有：了解結(jié)構(gòu)的共振區(qū)域，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一定的指導(dǎo)；對計(jì)算模型進(jìn)行校驗(yàn)，驗(yàn)證你做仿真計(jì)算的模型是否正確；開展瞬態(tài)分析、譜分析的基礎(chǔ)。而頻率響應(yīng)分析則是指結(jié)構(gòu)對一載荷（可以是沖擊載荷，也可能是一頻率在一定范圍內(nèi)的載荷）的響應(yīng)。頻率響應(yīng)分析的目的是確定結(jié)構(gòu)上兩點(diǎn)的輸入輸出關(guān)系（一般以頻率為橫坐標(biāo)）。1 、模態(tài)分

10、析亦稱振型分析指結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的理論分析與實(shí)驗(yàn)分析。目的是確定結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，如固有頻率、阻尼、振型等。理論分析 采用有限元法。 在結(jié)構(gòu)復(fù)雜和所劃分的有限單元數(shù)目過多時，采用簡化的方法使有限元模型的自由度減少，或用模態(tài)綜合法，把結(jié)構(gòu)劃分為若干個子結(jié)構(gòu)，先求出子結(jié)構(gòu)的模態(tài)，再進(jìn)行綜合。實(shí)驗(yàn)分析 是利用模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)施，激勵結(jié)構(gòu)使其作橫向彎曲振動、縱向振動和扭轉(zhuǎn)振動，通過實(shí)時分析儀和計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，測試結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，給出模態(tài)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)分析的結(jié)果用于驗(yàn)證理論計(jì)算結(jié)果的精確性，并找出改進(jìn)分析精度的途徑。廣泛應(yīng)用于航空、航天器的振動性能分析，以及機(jī)器和一些大型建筑（ 如橋梁）的故障診斷與監(jiān)測。2 、頻

11、率響應(yīng)分析 -I忡feHPI T ri "5孚Hit*-什 tZ向上的頻率響應(yīng)Y向上的頻率響應(yīng) r w；LEGENDrtda H! L rpVT尺LEGENDKlXlA 也 DbUrH-TA IrdlilUliUI '.flecwJQEhJe.14.也.匚岸驗(yàn) b"Mr?ll叱 QnHS bW卜皿 5I1I-.MV I EWWi UHfll；丄jMCf mCEZaHHXC mtiia i:tut:Magnitude響應(yīng)的振幅ms®LEGENDNddd J53：DhplaCdnUrtt.TrartJdhdMi. kWj3L5O-W*tEO-W*1.4HX14

12、T.MHUE.D.F.mCiK 4CID*WF M0"W 巾1M即0】FneqUPTrCT第三章模態(tài)分析3.1為什么要計(jì)算固有頻率和模態(tài)1）評估結(jié)構(gòu)的動力學(xué)特性。如安裝在結(jié)構(gòu)上的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，為避免其過大的振動，必須看轉(zhuǎn)動部件的頻率是否接近結(jié)構(gòu)的任何一階固有頻率。2）評估載荷的可能放大因子。3）使用固有頻率和正交模態(tài)，可以指導(dǎo)后續(xù)動態(tài)分析（如瞬態(tài)分析、響應(yīng)譜分析、瞬態(tài)分析中時間步長t的選取等）4）使用固有頻率和正交模態(tài)，在結(jié)構(gòu)瞬態(tài)分析時,可以用模態(tài)擴(kuò)張法 5）指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)分析，如加速度傳感器的布置位置。6）評估設(shè)計(jì) 第四章動力分析降階4.1概述 1定義動力分析降階：指將給定的動力學(xué)數(shù)學(xué)模型用

13、具有較少自由度的動力學(xué)模型替代2動力學(xué)降階的原因 7）數(shù)學(xué)模型太大，不降階無法求解8) 數(shù)學(xué)模型比實(shí)際要求的太詳細(xì)，完全求解代價太大9) 動力學(xué)降階比建立一個單獨(dú)的、較小動力學(xué)模型分析更精確，并且更加經(jīng)濟(jì)4.2 NX_NASTRAN 中使用的降階方法Guyan 降階法(靜態(tài)縮聚) 廣義動力降階法 (GDR) 模態(tài)降階法 分量模態(tài)綜合法( (superelement)第六章 動力學(xué)分析中的矩陣組集Nastran 提供了直接方法和模態(tài)6.1 概述1) 在瞬態(tài)響應(yīng)分析、頻率響應(yīng)分析、復(fù)模態(tài)分析中， 方法2) 分析類型和方法的不同，動力學(xué)矩陣組集也不一樣 第七章 瞬態(tài)響應(yīng)分析7.1 概述1)計(jì)算時變激

14、勵的響應(yīng)3) 計(jì)算的響應(yīng)通常包括節(jié)點(diǎn)位移、速度、2) 激勵在時間域中顯式定義，所有作用的力在每時間點(diǎn)給定 加速度、單元力和應(yīng)力 ( 4)計(jì)算瞬態(tài)響應(yīng)有直接法( Direct )和模態(tài)法( modal ) 第八章 頻率響應(yīng)分析8 1 概 述1) 計(jì)算震蕩激勵的響應(yīng)2) 激勵在頻域中顯式定義，在每頻率點(diǎn)作用力已知3) 計(jì)算的響應(yīng)通常包括節(jié)點(diǎn)位移、單元力和應(yīng)力4) 計(jì)算的(1)響應(yīng)為復(fù)數(shù)、由大小、相位定義 5)頻率響應(yīng)分析分為直接法、模態(tài)法。第九章 強(qiáng)迫運(yùn)動9.1 概述1) 用于分析具有地基輸入加速度、速度和位移的約束結(jié)構(gòu)2) 常見例子是地震(瞬態(tài)分析)、正弦掃描4)器測試仿真(頻響分析) (3)

15、Nastran 中將作用在未約束結(jié)構(gòu)上的力轉(zhuǎn)化為等效約束結(jié)構(gòu)的強(qiáng)迫運(yùn)動 使用的方法有：大質(zhì)量法、大剛度法、 Lagrange 乘子法 第十章 響應(yīng)譜10.1 概述Response響應(yīng)譜是將單自由度系統(tǒng)的最大響應(yīng)描述為基礎(chǔ)激勵的共振頻率的函數(shù)Resonant Frequency (Hz)(2)響應(yīng)一般形式oooOQn0T«<XAMUb (t)Point on larger, vibrating structureRes ponse com puled for transient analysis10.3響應(yīng)譜應(yīng)用 1)應(yīng)用于SOL 103(b)“Poor mans' transient.”用于確定每階模態(tài)的峰值響應(yīng)(c)峰值模態(tài)響應(yīng)組合得到系統(tǒng)響應(yīng)(d)組合模態(tài)響應(yīng)有三中方法 (ABS,SRSS, NRL)第11章隨機(jī)響應(yīng)分析Random11.1動力學(xué)環(huán)境分類Determl nislicHenodiciranscentStationaryNonstationaryShockSpectraErgodic |SimpleHarmonic11.2概述 1)隨機(jī)振動是統(tǒng)計(jì)意義下描述的振動，在任何瞬時大小未知，但其大小的概率超過一給定的值。2）常見的例子如地震引起的地