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关于非线性结构的动力分析问题  

2011-11-20 08:41:36|  分类: 问与答 |  标签: |举报 |字号 订阅

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    近日,有好几个网友提出了如何进行非线性结构的模态分析或其它动力学分析的问题,这里把我的答复公布出来,给大家分享,不足之处请大家指正。

问题:

    老师您好,我遇到的问题是:齿轮装配体的模态分析,在ANSYS中要怎么定义?第二个问题是,得到齿轮传动的内部动态激励(随时间变化的力)之后,想求齿轮传动系统的谐响应。具体在ANSYS中怎么操作才正确?

答复:

    由于齿轮装配体涉及齿轮之间的接触,因此你的问题实际上是关于非线性结构的动力学分析问题。我没有实际做过装配体的动力学分析,只能简单的回答一下,供你参考:

    1  关于装配体的模态分析问题:

    由于是装配体,两个齿轮 (还有轴) 之间是通过接触来传力的,因而属于非线性问题。但是,ANSYS (以及大多数 CAE 软件) 在做动力学分析时都有一条限制,即除了 FULL 方式的瞬态分析外,其它动力学分析都不考虑非线性因素。如果模型中有非线性因素,则按照模型的初始状态进行分析。

    具体来说,如果是材料非线性 (如弹塑性),则按照弹性进行分析;如果是接触问题,则按照最初的接触状态进行分析,分析过程中认为接触状态始终保持初始的接触状态不再改变。就是说,初始接触的部位,就一直接触,初始不接触的部位,就不再接触  - 即使实际上发生了接触,也作为不接触处理。

    这样做的原因也很简单,如果模型的接触状态发生了变化,它的频率和模态也会随之改变,因而不存在一个确定的频率和模态了。因而只能是对某一个确定的状态进行模态分析,不能对一个内部状态不断改变的模型计算频率和模态。
    因此,如果你要对齿轮的装配体进行模态分析,应该先分析一下装配体的情况,确定一个或几个有代表性的装配状态 (齿轮在几个典型的位置发生接触),然后按这几个状态建模和进行模态分析。
  2  与模态分析相同,关于装配体的谐响应分析问题,同样需要先确定一个或几个有代表性的装配状态 (齿轮在几个典型的位置发生接触),然后按这几个状态建模和进行谐响应分析。但是这里有一个问题,即你说的 "齿轮传动的内部动态激励(随时间变化的力)" 是个简谐作用力 (即最大幅值不变,随时间正弦变化的力) 吗?如果不是简谐力,可能应该做瞬态分析而不是谐响应分析。

    如果你的载荷实际上属于瞬态载荷,可以采用 FULL 方式求解,这时倒可以考虑接触因素了。

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