Ansys谱分析_精品文档.ppt

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第五章第五章谱分析谱分析第五章：

谱分析第五章：

谱分析第一节：

谱分析的定义及目的第一节：

谱分析的定义及目的第二节：

基本概念和术语的理解第二节：

基本概念和术语的理解第三节：

如何进行响应谱分析第三节：

如何进行响应谱分析2谱分析谱分析谱分析谱分析第一节：

定义及目的第一节：

定义及目的什么是谱分析？

什么是谱分析？

它是模态分析的扩展，用于计算结构对地震及它是模态分析的扩展，用于计算结构对地震及其它随机激励的响应其它随机激励的响应在进行下述设计时要用到谱分析：

在进行下述设计时要用到谱分析：

建筑物框架及桥梁建筑物框架及桥梁太空船部件太空船部件飞机部件飞机部件承受地震或其它不稳定载荷的结构或部件承受地震或其它不稳定载荷的结构或部件3谱分析谱分析谱分析谱分析定义及目的（接上页）定义及目的（接上页）定义及目的（接上页）定义及目的（接上页）谱分析的一种代替方法是进行瞬态分析，但是：

谱分析的一种代替方法是进行瞬态分析，但是：

瞬态分析很难应用于例如地震等随时间无规律变化载荷的分析瞬态分析很难应用于例如地震等随时间无规律变化载荷的分析;在瞬态分析中，为了捕捉载荷，时间步长必须取得很小，因而费时且在瞬态分析中，为了捕捉载荷，时间步长必须取得很小，因而费时且昂贵昂贵.4谱分析谱分析谱分析谱分析第二节：

术语及概念第二节：

术语及概念主题包括：

主题包括：

频谱的定义频谱的定义响应谱如何用于计算结构对激励的响应：

响应谱如何用于计算结构对激励的响应：

参与系数参与系数模态系数模态系数模态组合模态组合5谱分析谱分析谱分析谱分析术语及概念（接上页）术语及概念（接上页）什么是频谱？

什么是频谱？

用来描述理想化系统对激励响应的曲线此响应可以是加速度、速度、用来描述理想化系统对激励响应的曲线此响应可以是加速度、速度、位移和力位移和力;例如：

考虑安装于振动台上的四个单自由度弹簧质量系统它们的频例如：

考虑安装于振动台上的四个单自由度弹簧质量系统它们的频率分别是率分别是f1，f2，f3及及f4，而且，而且f1f2f3FileReadInputfrom.读取读取jobname.mcom文件文件察看变形后的形状察看变形后的形状应力和应变的图表显示应力和应变的图表显示27响应谱分析步骤响应谱分析步骤响应谱分析步骤响应谱分析步骤求解及察看结果命令（接上页）求解及察看结果命令（接上页）/POST1/INPUT，mcomPLDISP，PLNSOL，FINISH28响应谱分析步骤响应谱分析步骤3建模建模3获得模态解获得模态解3转换成谱分析类型转换成谱分析类型3定义响应频谱定义响应频谱3求解及察看结果求解及察看结果29实例实例响应谱分析响应谱分析在这个实例中，将确定工作台对于频谱激励的响应在这个实例中，将确定工作台对于频谱激励的响应详情请参看动力学实例补充资料详情请参看动力学实例补充资料30第三节：

随机振动分析第三节：

随机振动分析什么是随机振动分析什么是随机振动分析?

它是一种采用功率谱密度作为输入的谱分析它是一种采用功率谱密度作为输入的谱分析它是一种确定响应出现特定值的概率大小的分析方法它是一种确定响应出现特定值的概率大小的分析方法输入值输入值：

结构的自然频率及模态结构的自然频率及模态功率谱密度曲线（将在后面讨论）功率谱密度曲线（将在后面讨论）输出值输出值：

以以1ss位移和应力表示最可能出现的结构响应位移和应力表示最可能出现的结构响应31随机振动随机振动随机振动随机振动定义定义什么是什么是PSD?

PSD记录了响应的平均平方值随频率变化的函数关系：

记录了响应的平均平方值随频率变化的函数关系：

用于描述响应出现特定值的概率从算术上看，用于描述响应出现特定值的概率从算术上看，PSD曲线下的面积曲线下的面积即为响应的协方差（标准偏差的平方）即为响应的协方差（标准偏差的平方）响应可以是位移、速度、加速度、力或压力响应可以是位移、速度、加速度、力或压力32随机振动分析步骤随机振动分析步骤六个主要步骤六个主要步骤：

建模建模获得模态解获得模态解转换成谱分析类型转换成谱分析类型定义和施加功率谱密度激励定义和施加功率谱密度激励求解求解察看结果察看结果33随机振动随机振动随机振动随机振动建模建模模型：

模型：

本步的注意事项与模态分析时的相同本步的注意事项与模态分析时的相同只考虑线性单元及材料，忽略各种非线性只考虑线性单元及材料，忽略各种非线性注意输入密度！

同时如果出现与材料相关的阻尼，必须在这一步中注意输入密度！

同时如果出现与材料相关的阻尼，必须在这一步中定义定义参见第一章的注意事项参见第一章的注意事项34建模的典型命令流建模的典型命令流（接上页接上页）/PREP7ET，.MP，EX，.MP，DENS，!

建立几何模型建立几何模型!

划分网格划分网格35随机振动随机振动随机振动随机振动获得模态解获得模态解3建模建模获得模态解：

获得模态解：

与通常的模态分析步骤相同与通常的模态分析步骤相同多数不同之处，将在后面讨论多数不同之处，将在后面讨论典型命令：

典型命令：

/SOLUANTYPE，MODAL36随机振动随机振动随机振动随机振动获得模态解（接上页）获得模态解（接上页）模态提取模态提取：

只有只有BlockLanczos法、子空间法或缩减法是有效的法、子空间法或缩减法是有效的提取足够的模态以包含频谱的频率范围提取足够的模态以包含频谱的频率范围所有模态的扩展只有扩展的模态才能用于频谱的求解所有模态的扩展只有扩展的模态才能用于频谱的求解典型命令：

典型命令：

MODOPT，MXPAND，.37随机振动随机振动随机振动随机振动获得模态解（接上页）获得模态解（接上页）载荷及边界条件：

载荷及边界条件：

对于基础激励，一定要约束适当的自由度对于基础激励，一定要约束适当的自由度对于压力对于压力PSD，在此步中施加压力于想要的表面上在此步中施加压力于想要的表面上文件文件：

.mode文件含有特征向量而且是对于频谱求解所需要的文件含有特征向量而且是对于频谱求解所需要的典型命令：

典型命令：

DK，.!

或或D或或DSYMDL，DA，.!

求解求解SOLVE38随机振动随机振动随机振动随机振动转换成谱分析类型转换成谱分析类型3建模建模3获得模态解获得模态解转换成谱分析类型：

转换成谱分析类型：

退出并且重新进入求解器退出并且重新进入求解器进行新的分析：

谱分析进行新的分析：

谱分析分析选项：

将在后面讨论分析选项：

将在后面讨论阻尼：

将在后面讨论阻尼：

将在后面讨论典型命令：

典型命令：

FINISH/SOLUANTYPE，SPECTR39随机振动随机振动随机振动随机振动转换成谱分析类型转换成谱分析类型（接上页）（接上页）分析选项：

分析选项：

频谱类型：

功率谱密度（频谱类型：

功率谱密度（PSD）模态数量：

如果选项是模态数量：

如果选项是0或空缺，所有扩展的模态将被用于求解或空缺，所有扩展的模态将被用于求解单元计算：

只有在模态分析中的单元计算处于开启（单元计算：

只有在模态分析中的单元计算处于开启（ON）状态的条件下，谱分析状态的条件下，谱分析中的计算也才能处于开启（中的计算也才能处于开启（ON）典型命令：

典型命令：

SPOPT，PSD，.40随机振动随机振动随机振动随机振动转换成谱分析类型（接上页）转换成谱分析类型（接上页）阻尼：

阻尼：

所有四种形式均可采用：

所有四种形式均可采用：

-阻尼（质量阻尼）阻尼（质量阻尼）-阻尼（刚度阻尼）阻尼（刚度阻尼）恒定阻尼比恒定阻尼比与频率相关的阻尼比（模态阻尼）与频率相关的阻尼比（模态阻尼）如果没有指明阻尼，如果没有指明阻尼，ANSYS将以将以1%的的恒定阻尼作为缺省值恒定阻尼作为缺省值典型命令：

典型命令：

ALPHAD，BETAD，DMPRAT，MDAMP，41随机振动随机振动随机振动随机振动定义并施加功率谱密度激励定义并施加功率谱密度激励3建模建模3获得模态解获得模态解3转换成谱分析类型转换成谱分析类型定义并施加功率谱密度激励：

定义并施加功率谱密度激励：

指明功率谱密度设置指明功率谱密度设置定义功率谱密度对频率的数据表定义功率谱密度对频率的数据表在想要的节点施加激励在想要的节点施加激励42随机振动随机振动随机振动随机振动定义并施加功率谱密度激励定义并施加功率谱密度激励（接上页）（接上页）功率谱密度设置：

功率谱密度设置：

频谱类型（单位）：

频谱类型（单位）：

加速度加速度（常规单位或常规单位或g2/Hz）速度速度位移位移力力压力压力表号的缺省值为表号的缺省值为1，对于多条功，对于多条功率谱密度曲线，使用表号率谱密度曲线，使用表号典型命令：

典型命令：

PSDUNIT，.43随机振动随机振动随机振动随机振动定义并施加功率谱密度激励定义并施加功率谱密度激励（接上页）（接上页）功率谱密度对频率的数据表：

功率谱密度对频率的数据表：

指明表号（通常为指明表号（通常为1）然后一对一对地输入频率和功率谱密度值然后一对一对地输入频率和功率谱密度值典型命令：

典型命令：

PSDFRQ，PSDVAL，.44随机振动随机振动随机振动随机振动定义并施加功率谱密度激励定义并施加功率谱密度激励（接上页）（接上页）施加功率谱密度：

施加功率谱密度：

施加步骤取决于功率谱密度类型施加步骤取决于功率谱密度类型加速度、速度或位移功率谱密度：

加速度、速度或位移功率谱密度：

这些是基础上的激励并且只能施这些是基础上的激励并且只能施加于以前约束过的节点上加于以前约束过的节点上在在UX，UY或或UZ（激励方向）激励方向）方向上作为约束来施加，其数值方向上作为约束来施加，其数值为为1.0Picknodes.典型命令：

典型命令：

D，!

值值=1.045随机振动随机振动随机振动随机振动定义并施加功率谱密度激励（接上页）定义并施加功率谱密度激励（接上页）施加功率谱密度（接上页）：

施加功率谱密度（接上页）：

作用力功率谱密度：

作用力功率谱密度：

节点激励节点激励作为数值为作为数值为1.0（或希望的比例因子）的作用（或希望的比例因子）的作用力施加在力施加在FX，FY或或FZ（激励方向激励方向）上上压力功率谱密度：

压力功率谱密度：

要求在模态分析中即施加压力要求在模态分析中即施加压力使用载荷矢量（在模态求解时计算出的）来使用载荷矢量（在模态求解时计算出的）来施加压力功率谱密度激励施加压力功率谱密度激励将数值设定为将数值设定为1.0或为希望的比例因子或为希望的比例因子典型命令：

典型命令：

F，!

对于力对于力PSDLVSCALE，!

对于压力对于压力PSD（在模态分析步骤定义压力在模态分析步骤定义压力）46随机振动随机振动随机振动随机振动求求解解3建模建模3获得模态解获得模态解3转换成模态分析类型转换成模态分析类型3定义并施加功率谱密度激励定义并施加功率谱密度激励求解：

求解：

激活功率谱密度模态组合方法激活功率谱密度模态组合方法指定计算的项目指定计算的项目*计算参与系数计算参与系数*启动功率谱密度求解器启动功率谱密度求解器*将在后面讨论将在后面讨论典型命令：

典型命令：

PSDCOM，47随机振动随机振动随机振动随机振动求解求解（接上页）接上页）将计算的项目：

将计算的项目：

缺省的计算项目是计算相对于基础激励的位移解（包括应力和缺省的计算项目是计算相对于基础激励的位移解（包括应力和应变）应变）相对于基础的或绝对的速度和加速度解也是可以获得的相对于基础的或绝对的速度和加速度解也是可以获得的典型命令：

典型命令：

PSDRES，48随机振动随机振动随机振动随机振动求解（接上页）求解（接上页）计算参与系数计算参与系数：

对于定义的每一个功率谱密度表必须计算对于定义的每一个功率谱密度表必须计算指定基础或节点激励指定基础或节点激励启动功率谱密度求解器：

启动功率谱密度求解器：

结果写入结果写入.rst文件中文件中典型命令：

典型命令：

PFACT，SOLVEFINISH49随机振动随机振动随机振动随机振动察看结果察看结果3建模建模3获得模态解获得模态解3转换成谱分析类型转换成谱分析类型3定义并施加功率谱密度激励定义并施加功率谱密度激励3求解求解察看结果：

察看结果：

绘图和列表显示绘图和列表显示1ss时的各参数时的数值时的各参数