ANSYS Mechanical動(dòng)力學(xué)技術(shù)介紹

1、ANSYS Mechanical 動(dòng)力學(xué)技術(shù)介紹2動(dòng)力學(xué)介紹包括以下主題：動(dòng)力學(xué)分析的定義和目的在 ANSYS Mechanical 中可用的動(dòng)力學(xué)分析類型一般運(yùn)動(dòng)方程基本概念和術(shù)語3A. 動(dòng)力學(xué)分析的定義和目的靜力學(xué)分析：可以保證結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以承受穩(wěn)態(tài)載荷，但可能這并不充分，尤其是當(dāng)載荷隨時(shí)間變化時(shí)。動(dòng)力學(xué)分析：當(dāng)結(jié)構(gòu)受到隨時(shí)間變化的載荷作用時(shí)，用于確定結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。結(jié)構(gòu)的慣性和阻尼起到重要的作用。動(dòng)力學(xué)也包括對自由振動(dòng)的研究，例如，當(dāng)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)的力已經(jīng)消失后，結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。4了解一個(gè)系統(tǒng)的振動(dòng)特性（自由振動(dòng)分析）是至關(guān)重要的：1940年11月7日，剛剛竣工四個(gè)月的塔科馬海峽吊橋發(fā)生垮塌， 在風(fēng)暴

2、中吊橋受到 42 mph （8級）的風(fēng)載的作用。振動(dòng)特性 定義和目的5動(dòng)力學(xué)分析通?？紤]以下一個(gè)或多個(gè)方面：自由振動(dòng)固有頻率和振型受迫振動(dòng)例如：曲柄轉(zhuǎn)軸及其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械地震/沖擊載荷例如：地震和爆炸隨機(jī)振動(dòng)例如：火箭的發(fā)射和公路交通一般時(shí)變載荷例如：汽車碰撞和錘擊對于每一情況，使用特定類型的動(dòng)力學(xué)分析進(jìn)行處理。 定義和目的6模態(tài)分析模態(tài)分析用于確定結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性，例如，固有頻率和模態(tài)振型。 考慮以下例子：如果汽車排氣管組件的固有頻率和發(fā)動(dòng)機(jī)的一致，該組件將產(chǎn)生振動(dòng)并發(fā)生分離。如何避免其發(fā)生？受載的渦輪葉片（離心力）展示出的動(dòng)力學(xué)特性與不受載時(shí)不一致。如何解釋這種現(xiàn)象？B. 動(dòng)力學(xué)分析類型72.諧

3、響應(yīng)分析諧響應(yīng)分析用于確定結(jié)構(gòu)在受到穩(wěn)態(tài)諧波（按正弦變化）載荷時(shí)的響應(yīng)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)在軸承和支撐結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)的交變力。取決于轉(zhuǎn)速的不同，這些力引起不同的變形和應(yīng)力。F(t) t 動(dòng)力學(xué)分析的類型83.響應(yīng)譜分析響應(yīng)譜分析用于確定結(jié)構(gòu)對于地震的響應(yīng)。摩天大樓、發(fā)電廠的冷卻塔和其他結(jié)構(gòu)必須能夠承受多重短時(shí)的瞬態(tài)振動(dòng)/沖擊載荷，最常見的就是地震載荷。 動(dòng)力學(xué)分析的類型94.隨機(jī)振動(dòng)分析隨機(jī)振動(dòng)分析用于確定組件對于隨機(jī)振動(dòng)載荷的響應(yīng)。航天飛船和飛機(jī)組件必須承受持續(xù)性的隨機(jī)載荷，該隨機(jī)載荷具有不斷變化的頻率。 動(dòng)力學(xué)分析的類型10瞬態(tài)分析瞬態(tài)分析用于計(jì)算結(jié)構(gòu)對于時(shí)變載荷的響應(yīng)。 考慮以下例子：汽車保險(xiǎn)杠必

4、須能夠承受低速?zèng)_擊，但是在高速?zèng)_擊情況下發(fā)生變形。網(wǎng)球拍拍框的設(shè)計(jì)要滿足兩個(gè)要求，首先要承受網(wǎng)球的沖擊，其次要產(chǎn)生適當(dāng)?shù)淖冃巍?動(dòng)力學(xué)分析的類型11根據(jù)可用的輸入類型和所需的輸出類型選擇合適的動(dòng)力學(xué)分析類型類型輸入輸出非線性模態(tài)無固有頻率和模態(tài)振型應(yīng)力/應(yīng)變云圖無諧響應(yīng)在一定頻率范圍內(nèi)呈正弦變化的激勵(lì)在不同頻率下，呈正弦變化的響應(yīng)在頻率范圍內(nèi)的最小/最大響應(yīng)無響應(yīng)譜載荷譜，代表指定時(shí)間歷程內(nèi)的載荷當(dāng)模型受到時(shí)域載荷時(shí)，產(chǎn)生的最大響應(yīng)無隨機(jī)振動(dòng)載荷譜，代表激勵(lì)的概率分布在指定概率范圍內(nèi)響應(yīng)無瞬態(tài)時(shí)變載荷時(shí)變響應(yīng)有 動(dòng)力學(xué)分析的類型12瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析的非線性控制方程：M：結(jié)構(gòu)質(zhì)量矩陣C：結(jié)構(gòu)阻尼矩

5、陣K：結(jié)構(gòu)剛度矩陣F：力向量 ：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(t)：時(shí)間FappliedFdampingFinertiaFstiffnessM u C u K (u)u F t uC. 一般運(yùn)動(dòng)方程13FappliedFdampingFinertiaFstiffnessM u C u K (u)u F t 非線性非線性來源：大變形非線性接觸材料非線性僅在完全法瞬態(tài)分析中，打開大變形選項(xiàng)時(shí)可以考慮非線性。 一般運(yùn)動(dòng)方程14自由振動(dòng)：當(dāng)系統(tǒng)不受外力時(shí)發(fā)生振動(dòng)固有頻率：系統(tǒng)在自由振動(dòng)時(shí)，會(huì)在一個(gè)或多個(gè)固有頻率發(fā)生振動(dòng)。固有頻率是系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)屬性，該屬性取決于其質(zhì)量和剛度分布。受迫振動(dòng)：在外力作用下發(fā)生的振動(dòng)。D. 基本概念和術(shù)語15共振：在受迫振動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)被迫以激勵(lì)頻率進(jìn)行振動(dòng)。如果激勵(lì)的頻率和一個(gè)或多個(gè)固有頻率相同，發(fā)生共振。阻