安徽工业大学装备与控制系：《ANSYS及其应用》课程教学资源（PPT课件）第8章 瞬态分析

第8章瞬态动力学分析 81瞬态动力学分析概述 瞬态动力学分析(也称时间历程分析)用于受任意随时间变 化载荷的结构动力学响应 82瞬态动力学分析方法 8.21完全法( full method) 采用完整的系统矩阵计算瞬态响应。功能最强,允许包含各类非线性特 性(塑性、大变形、接触)。 优点: ●容易使用,不必关心和选取主自由度 ●允许包含各类非线性; ●在一次处理过程中计算出所有的位移和应力; ●允许施加各种类型的载荷; ●允许采用实体模型上所加的载荷

第8章 瞬态动力学分析 8.1 瞬态动力学分析概述 瞬态动力学分析（也称时间历程分析）用于受任意随时间变 化载荷的结构动力学响应。 8.2 瞬态动力学分析方法 8.2.1完全法（full method）。 采用完整的系统矩阵计算瞬态响应。功能最强，允许包含各类非线性特 性（塑性、大变形、接触）。 优点: ⚫容易使用，不必关心和选取主自由度； ⚫允许包含各类非线性； ⚫在一次处理过程中计算出所有的位移和应力； ⚫允许施加各种类型的载荷； ⚫允许采用实体模型上所加的载荷

第8章瞬态动力学分析 8.2.2模态叠加法( mode superposition method)。 通过对模态分析得到的振型(特征值)乘上因子并求和来计 算出结构的响应。 特点: ●比FUl法快,开销小; √整个瞬态分析过程中时间步长必须保持恒定,不允许用自动时间步长; √唯一允许的非线性是点-点接触; √不允许非零位移

第8章 瞬态动力学分析 8.2.2模态叠加法（mode superposition method）。 通过对模态分析得到的振型（特征值）乘上因子并求和来计 算出结构的响应。 特点: ⚫比Full法快，开销小； ✓整个瞬态分析过程中时间步长必须保持恒定，不允许用自动时间步长； ✓唯一允许的非线性是点-点接触； ✓不允许非零位移

第8章瞬态动力学分析 8.23缩减法( Reduced method)。 采用主自由度和缩减矩阵来压缩问题的规模。主自由度处的位移计算出来 后,扩展到初始的完整DOF集上。 特点: ●比Fu法快,开销小 √所有载荷必须施加在用户定义的自由度上,不能在实体模型和单元上施 加载荷; √整个瞬态分析过程中时间步长必须保持恒定,不允许用自动时间步长; √唯一允许的非线性是点一点接触; 不允许非零位移; ˇ初始解只计算出主自由度的位移。要得到完整的位移、应力和力的解需 进行扩展处理

第8章 瞬态动力学分析 8.2.3缩减法（Reduced method）。 采用主自由度和缩减矩阵来压缩问题的规模。主自由度处的位移计算出来 后，扩展到初始的完整DOF集上。 特点: ⚫比Full法快，开销小； ✓所有载荷必须施加在用户定义的自由度上，不能在实体模型和单元上施 加载荷； ✓整个瞬态分析过程中时间步长必须保持恒定，不允许用自动时间步长； ✓唯一允许的非线性是点-点接触； ✓不允许非零位移； ✓初始解只计算出主自由度的位移。要得到完整的位移、应力和力的解需 进行扩展处理

第8章瞬态动力学分析 83Fu法瞬态动力学分析基本步骤 √前处理(建立模型、划分网格) √建立初始条件; √设置求解控制; √设置求解选项; ˇ施加载荷(不随时间变化的载荷和边界条件); √设定载荷步和变化载荷; 瞬态求解; √后处理

第8章 瞬态动力学分析 8.3Full法瞬态动力学分析基本步骤 ✓前处理（建立模型、划分网格） ✓建立初始条件； ✓设置求解控制； ✓设置求解选项； ✓施加载荷（不随时间变化的载荷和边界条件）； ✓设定载荷步和变化载荷； ✓瞬态求解； ✓后处理

第8章瞬态动力学分析 √前处理(建立模型、划分网格) 可以采用各种非线性; ˇ建立初始条件; 第一个载荷步通常被用来建立初始条件。初始条件应该是零时刻的情况,但 由于求解时间必须大于零,所以初始条件一般设定一个小的时间,也可在瞬 态分析中的第一载荷步中设置 √设置求解控制; 指定在载荷步的载荷发生变化的形式是阶跃(默认的)载荷还是斜坡载荷; 设定此步载荷步的子步数目,可以打开自动子步来优化。 √设置求解选项; 预应力 阻尼; 质量矩阵的形式

第8章 瞬态动力学分析 ✓前处理（建立模型、划分网格） 可以采用各种非线性； ✓建立初始条件； 第一个载荷步通常被用来建立初始条件。初始条件应该是零时刻的情况，但 由于求解时间必须大于零，所以初始条件一般设定一个小的时间，也可在瞬 态分析中的第一载荷步中设置。 ✓设置求解控制； 指定在载荷步的载荷发生变化的形式是阶跃（默认的）载荷还是斜坡载荷； 设定此步载荷步的子步数目，可以打开自动子步来优化。 ✓设置求解选项； 预应力； 阻尼； 质量矩阵的形式

第8章瞬态动力学分析 √施加载荷(不随时间变化的载荷和边界条件); 为考虑惯性力的影响,需设置材料的密度; 其它载荷施加与静力分析一样。 √设定载荷步和变化载荷; KBCIS loads Lswrite, /瞬态求解; 多载荷步求解: Solution->Sove-> From ls files; APDL: Issolve, i,j

第8章 瞬态动力学分析 ✓施加载荷（不随时间变化的载荷和边界条件）； 为考虑惯性力的影响，需设置材料的密度； 其它载荷施加与静力分析一样。 ✓设定载荷步和变化载荷； Time,… KBC,… Loads,… Lswrite,i ✓瞬态求解； 多载荷步求解:Solution->Solve->From LS Files; APDL: lssolve,i,j

第8章瞬态动力学分析 ˇ后处理 时间历程后处理 定义变量,提取数据,绘制变量的时间变化曲线(在实例中讲解) 实例1(静力分析) 实例1(瞬态分析,方法1) 实例1(瞬态分析,方法2)

第8章 瞬态动力学分析 ✓后处理 时间历程后处理 定义变量，提取数据，绘制变量的时间变化曲线（在实例中讲解） 实例1（静力分析） 实例1（瞬态分析，方法2） 实例1（瞬态分析，方法1）

第8章瞬态动力学分析 共振(瞬态分析,方法1) NODAL SOLUTION N STEP=6 M0v202008 SUB (AVG) D=4.992 sM=359331 3600 2800 1200 800 359331 440.425 880.491 220.392 660.458 1101 400 0 5 1 1.52 5 .75 1.25 1.75 2.25

第8章 瞬态动力学分析 共振（瞬态分析，方法1）

第8章瞬态动力学分析 共振(瞬态分析,方法2) NODAL SOLUTI 15:05:19 613E-03 DM=4,868 sN=.334236 sK=1936 4000 3600 2800 2000 334236 430.455 860.576 2911200 215.395 645.515 1076 1.25 1.75

第8章 瞬态动力学分析 共振（瞬态分析，方法2）

第8章瞬态动力学分析 STEP=l NoV2020c三 SUB =1 TIME=l SEQT (ATG) D=3.757 s=237974 s=1529 237974 339.883 679.528 1019 1359 170.06 509.706 849.351 118 1529 实例1(静力分析)

第8章 瞬态动力学分析 实例1（静力分析）