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ANSYS 动力分析 (15) - 随机振动分析 (1)  

2010-09-24 08:00:17|  分类: ANSYS 动力分析 |  标签: |举报 |字号 订阅

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第三节: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;
        -  它是一种确定响应出现特定值的概率大小的分析方法。
        -  输入值: 
            *  结构的自然频率及模态;
            *  功率谱密度曲线(将在后面讨论)。
        -  输出值: 
            *  以 1 sigma 位移和应力表示最可能出现的结构响应。 

    一、 定义  
    什么是  PSD? 
        -   PSD  记录了响应的平均平方值 (均方值) 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,PSD 曲线下的面积即为响应的协方差(标准偏差的平方)。
            *  响应可以是位移、速度、加速度、力或压力。
  
    六个主要步骤: 
        -  建模 
        -  获得模态解 
        -  转换成谱分析类型 
        -  定义和施加功率谱密度激励 
        -  求解 
        -  察看结果

    1.  建模

        -  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;
        -  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; 
        -  参见第一章的注意事项。

    建模的典型命令流:  
       /PREP7 
       ET,... 
       MP,EX,... 
       MP,DENS,… 
       ! 建立几何模型 
       … 
       ! 划分网格 
       …

    2.  获得模态解
        -  与通常的模态分析步骤相同 
        -  不同之处,将在后面讨论 

        典型命令: 
                /SOLU 
                ANTYPE,MODAL

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        -  模态提取: 
          *  只有  Block Lanczos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 
          *  扩展所有的模态,只有扩展的模态才能用于频谱的求解 

        典型命令: 
                MODOPT,… 
                MXPAND,... 
  
        -  载荷及边界条件: 
            *  对于基础激励,一定要约束适当的自由度 
            *  对于压力 PSD, 在此步中施加压力于想要的表面上 
        -  文件:  .mode 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: 
            DK,….         ! 或 D 或 DSYM 
            DL,… 
            DA,…. 
             求解 
            SOLVE
 
    3.  转换成谱分析类型:
·     (1)  转换成谱分析类型

      退出并且重新进入求解器 
          -  进行新的分析:谱分析 
          -  分析选项:将在后面讨论 
          -  阻尼:将在后面讨论

          典型命令: 
                FINISH 
                SOLU 
                ANTYPE,SPECTR

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    (2)  分析选项: 
        -  频谱类型:功率谱密度(PSD) 
        -  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 
        -  单元计算:只有在模态分析中打开了单元计算选项(ON)的条件下,谱分析中才能选择单元应力计算。

  
    典型命令: 
        SPOPT,PSD,...

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    (3)   阻尼  
    所有四种形式均可采用: 
        -   a-阻尼(质量阻尼) 
        -   b-阻尼(刚度阻尼) 
        -  恒定阻尼比 
        -  与频率相关的阻尼比(模态阻尼) 
     如果没有指明阻尼,ANSYS 将以 1% 的恒定阻尼作为缺省值
  
    典型命令: 
        ALPHAD,… 
        BETAD,… 
        DMPRAT,… 
        MDAMP,…
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    4.  定义并施加功率谱密度激励  
        - 指明功率谱密度设置 
        -   定义功率谱密度对频率的数据表 
        -   在想要的节点施加激励
 
    (1) 功率谱密度设置: 
     -  频谱类型(单位): 
          *  加速度 (常规单位或 g^2 / Hz) 
          *  速度 
          *  位移 
          *  力 
          *  压力
·     表号的缺省值为 1,对于多条功率谱密度曲线,使用表号 

    典型命令: 
          PSDUNIT,...                                
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    功率谱密度对频率的数据表:
?     - 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

       典型命令:
       PSDFRQ       PSDVAL
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    施加功率谱密度:
?     - 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:
     - 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
     - 在 UX UY 或 UZ (激励方向)方向上作为约束来施加,其数值为 1.0

?    典型命令:
        D    ! =1.0
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        施加功率谱密度(接上页):
?          - 作用力功率谱密度:
          - 节点激励
          - 作为数值为 1.0(或希望的比例因子)的作用力施加在  FX FY 或 FZ (激励方向
?
?        压力功率谱密度:
          - 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)来施加压力功率谱密度激励
          - 将数值设定为 1.0 或为希望的比例因子

        典型命令:
            F
                         ! PSD
            LVSCALE! 对于压力 PSD (在模态分析步骤定义压力)
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