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Simwe 网站公开课的资料 - ANSYS 动力学公开课 (一) (1)  

2012-12-21 14:48:44|  分类: Simwe 网站公开课 |  标签: |举报 |字号 订阅

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    今年以来,Simwe 网站邀请一些人在该网站上合作讲述免费的公开课,我也有幸合作讲述了四次公开课。以下将陆续发布这几次公开课的讲课资料,与大家分享。

    我的第一次公开课是:ANSYS_动力学公开课 (一),下面是有关的课程内容。由于课程时间所限,因此仅是一些基本的内容,如有进一步学习的要求,可以与 Simwe 网站或和我本人联系,进行深入的培训。

 
Simwe公开课系列之 — ANSYS 动力分析
        主讲人(论坛ID号):htbbzzg       2012年5月31日
 
第一章  ANSYS 动力学分析简介
  
    *  欢迎参加 动力学分析 公开课! 
    *  这一课程是对在 ANSYS 中执行动力分析所需的基本过程的简单介绍。 
    *  课程的对象主要是对使用 ANSYS 求解动力问题感兴趣的新手,对于有经验的用户也有一定参考作用。

    本章的主要内容:
        A.   动力学分析的定义和目的 
        B.   讨论不同的动力学分析类型 
        C.   基本概念和术语 
        D.   时间历程后处理中的变量查看器的介绍 
        E.   简单动力学分析练习

  
     A.   动力学分析的定义和目的

    什么是动力学分析? 
    *  一种用来确定惯性 (质量/转动惯量的作用) 和阻尼起重要作用时,结构的动力学行为的技术 
    *  “动力学行为”可以是以下的一种或多种:
      –  结构振动特性 - 结构自身如何振动及其振动频率 (模态分析);
      –  随时间变化载荷的作用 (如冲击载荷对结构的位移和应力的影响 – 瞬态响应 - 时域问题);
      – 周期载荷 (又可分为谐波、谱或随机载荷 – 频域问题) 的作用。
  
    *  静力分析用于确保设计能够承受稳态载荷的条件,但这还不够,尤其当载荷随时间变化时更是如此。 
    *  著名的美国塔科马海峡吊桥  (Galloping Gertie 吊桥) 在 1940 年 11 月 7 日,也就是在它建成仅 4 个月时,在受到风速为 42 英里/小时的暴风载荷时发生了倒塌。
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    *  动力学分析通常考虑下列一种或几种物理现象 (分类): 
      动力学分析通常有以下 5 种类型 
      –  振动特性 - 如由于旋转机械引起的共振 – 模态分析 
      –  冲击载荷 - 汽车碰撞、锤击、火箭发射 – 瞬态分析 
      –  交变载荷 - 曲轴、转子和其它旋转机械 - 谐波分析 
      –  地震载荷 - 如地震、爆炸冲击波等 – 频谱分析 
      –  随机振动 - 如火箭发射、飞机、道路交通等 – 随机响应分析 
    *  每种情况都将使用特定类型的动力学分析来解决 
  
    B.   动力学分析的类型

    考虑如下例子: 
      –  汽车的尾气排放管装配体,如果其固有频率与发动机相同,就可能发生共振和脱离,该如何避免呢? 
      –  涡轮叶片在受力 (离心力) 时表现出不同的动力学特性,你将如何说明?
   答案:作 模态分析 确定结构的振动特性。 
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      –  汽车保险杠可以承受低速撞击,但在较高速撞击下就可能变形。 
      –  网球拍边框设计上应使其能够抵挡网球的冲击并且允许发生轻微弯曲。 
      –  卫星发射时,发射瞬间的冲击载荷对卫星的影响。
          解决办法:作 瞬态动力 分析,计算出结构对随时间变化的载荷的响应。 

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    –  旋转机械在轴承和支撑结构的交变载荷作用下应保持稳定。这些作用力随着旋转速度的不同会引起不同的挠度和应力。
    解决办法: 做 谐响应分析 确定结构对稳态简谐载荷的响应。 

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    –  在地震多发区的房屋框架和桥梁结果的设计应使其能够承受地震载荷。
    解决办法:作 频谱分析 以确定结构对地震载荷的响应。 
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    –  太空船和飞行器部件必须承受持续一定时间的随机变频载荷。
    解决办法:作 随机振动分析 以确定部件对随机振动的响应。
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    几种 振动分析 的特点: 
    1   模态分析 – 只计算结构本身的振动特性:固有频率和相应的振型,主要用于载荷频率已知且为固定值的情况,使载荷频率与固有频率远离以避免共振。 
    2   瞬态响应分析 – 载荷及其响应是时间的函数 – 时域问题。 
    3   谐波响应分析 – 载荷和响应都是频率的函数,同一时刻只施加一种频率的载荷。 
    4   随机响应分析 – 载荷和响应都是随频率变化的功率谱形式的函数,所有频率的载荷同时施加到结构上。 
    5   频谱分析 - 载荷和响应都是随频率变化的物理量形式的函数,所有频率的载荷同时施加到结构上。


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