如何进行ANSYS谱分析

如何进行ANSYS谱分析

谱是谱值和频率的关系曲线，反映了时间-历程载荷的强度和频率之间的关系。

响应谱代表系统对一个时间-历程载荷函数的响应，是一个响应和频率的关系曲线。

谱分析是一种将模态分析结果和已知谱联系起来的计算结构响应的分析方法，主要用于确定结构对随机载荷或随时间变化载荷的动力响应。谱分析可分为时间-历程分析和频域的谱分析。时间-历程谱分析主要应用瞬态动力学分析。谱分析可以代替费时的时间-历程分析，主要用于确定结构对随机载荷或时间变化载荷（地震、风载、海洋波浪、喷气发动机推力、火箭发动机振动等）的动力响应情况。谱分析的主要应用包括核电站（建筑和部件），机载电子设备（飞机/导弹），宇宙飞船部件、飞机构件，任何承受地震或其他不规则载荷的结构或构件，建筑框架和桥梁等。

功率谱密度（Power Spectrum Density）：是结构在随机动态载荷激励下响应的统计结果，是一条功率谱密度值-频率值的关系曲线，其中PSD可以是位移PSD、速度PSD、加速度PSD、力PSD等形式。数学上，PSD-频率关系曲线下面的面积就是方差，即响应标准偏差的平方值。

ANSYS谱分析分为3种类型：

*响应谱分析（SPRS OR MPRS）

ANSYS响应谱分为单点响应谱和多点响应谱，前者指在模型的一个点集（不局限于一个点）定义一条响应谱；后者指在模型的多个点集定义多条响应谱。

* 动力设计分析（DDAM）

动力分析设计是一种用于分析船舶装备抗震性的技术

*随机振动分析（PSD）

随机振动分析主要用于确定结构在具有随机性质的载荷作用下的响应。

与响应谱分析类似，随机振动分析也可以是单点的或多点的。。在单点随机振动分析时，要求在结构的一个点集上指定一个PSD；在多点随机振动分析时，则要求在模型的不同点集上指定不同的PSD。

一单点响应谱分析

基本步骤

（1）建立模型

（2）求得模态解

（3）求得谱解

（4）扩展模态

（5）合并模态

（6）观察结果

1.模型的建立

*只允许线性行为，任何非线性特性均作为线性处理，即非线性行为无效；

*一定要定义弹性模量EX和密度DENS

2.计算模态解

结构的固有频率和模态振型是谱分析所必须的数据，在进行谱分析求解前需要先计算模态解。

*只能用subspace，Reduced 法和black lanczos法；

*所提取的模态数应足以表征在感兴趣的频率范围内结构所具有的响应；

*如果采用GUI菜单操作，在模态设置对话框打开了Expand mode shapes选项，将在模态分析中进行扩展操作，否则扩展操作将在谱分析求解之后进行（即模态扩展可在模态求解过程中实施，也可在谱分析以后单独扩展）；

*有材料相关的阻尼必须在模态分析中定义；

*对于地震谱必须在施加激励谱的位置添加自由度约束；

*对于力/压力谱，必须在模态分析时加载；

*求解结束退出solution处理器。

3.谱分析求解

（1）设置谱分析选项

*指定分析类型为single-pt resp（单点响应谱）；

*no.of models for solu(模态扩展数);

*Calculate elem stresses（如果需要计算单元应力，打开该选项）

（2）设置激励谱选项

*Type of response spectrum 响应谱的类型：Seismic displac 位移(Units: length)，Seismic velocity 速度(length/time)，Seismic accel 加速度(length/time^2)，Force spectrum 力(force amplitude multipliers), PSD(acceleration^2/(cycles/time) )等；除了力谱之外，其余的都可以表示地震谱，即它们都假定作用于基础上，即有约束的节点上。力谱作用于没有约束的节点，可以用F或FK命令施加，方向分别用FX，FY和FZ表示。PSD施加在非基础节点上。（PSD 翻译成(in/sec2)2/Hz，是加速度PSD，ANSYS不推荐在SPRS中使用PSD分析），（命令：sytyp）。

*Excitation direction 设置激励谱方向，通过3个坐标分量确定（命令：sed,x,y,z）

（3）定义激励谱的谱值-谱线关系曲线（freq和sv）；

（4）设置阻尼；

（5）开始求解。

4.扩展模态

*只选择有明显意义的模态进行扩展；

*扩展后才能合并；

*选择应力计算；

5.合并模态

合并模态前要重新进入ANSYS求解器

（1）指定分析选项为Spectrum

（2）选择模态合并方法

*Mode Combination Method

CQC法：

GRP法：

DSUM法：

SRSS法：

NRLSUM法：

*Type of output 指定输出结果类型：位移disp（位移，应力，载荷等），速度velo（速度、应力速度、载荷速度等）和加速度acel（加速度、应力加速度、载荷加速度等）

*合并求解Solve-Current LS

6.观察结果

单点响应谱分析的结果是以POST1命令的形式写入模态合并文件Jobname.MCOM中的，这些命令依据模态合并方法指定的某种方式合并最大模态响应，最终计算出结构的总响应。总响应包括宗的位移（或总速度、总加速度）以及在模态扩展过程中得到的结果—总应力（或总反应力速度、总反应加速度）、总应变（或总应变速度、或总应变加速度）、总的反作用力（或总的反作用力速度、总反作用力加速度）。

*进入通用后处理器POST1

*读入jobname.MCOM文件；

*显示结果

注意：使用PLNSOL命令将衍生数据如应力、应变进行节点平均化处理，导致不同材料、不同壳厚度或其它不连续性单元共有的节点平均意义十分模糊。为避免这种问题，在执行PLNSOL命令前，先使用SELECTING选择工具将具有同材料、相同壳体厚度等单元选择出来，再分别执行PLNSOL命令进行节点平均化处理。

二随机振动分析

功率谱密度（PSD）是针对随机变量在均方意义上的统计方法，用于随机振动分析。此时，响应的瞬态数值只能用于概率函数来表示，其数值的概率对应一个精确值。

基本步骤

（1）建立模型

（2）计算模态解

（3）谱分析求解

（4）扩展模态

（5）合并模态

（6）观察结果

其中（1）、（2）、（4）与单点响应谱分析相同

1.模型的建立

*只允许线性行为，任何非线性特性均作为线性处理，即非线性行为无效，例如，如果分析中包括接触单元，它们的刚度将依据原始状态来计算并且之后就不再改变；

*一定要定义弹性模量EX和密度DENS

2.计算模态解

结构的固有频率和模态振型是谱分析所必须的数据，在进行谱分析求解前需要先计算模态解。

*只能用subspace，Reduced 法和black lanczos法；

*所提取的模态数应足以表征在感兴趣的频率范围内结构所具有的响应；

*如果采用GUI菜单操作，在模态设置对话框打开了Expand mode shapes选项，将在模态分析中进行扩展操作，否则扩展操作将在谱分析求解之后进行（即模态扩展可在模态求解过程中实施，也可在谱分析以后单独扩展）；

*有材料相关的阻尼必须在模态分析中定义；

*对于地震谱必须在施加激励谱的位置添加自由度约束；

*对于力/压力谱，必须在模态分析时加载；

*求解结束退出solution处理器。

3.谱分析求解

进入ANSYS求解器，设置分析类型为Spectrum

（1）设置谱分析选项

*指定分析类型为P.S.D 功率谱密度分析；

*no.of models for solu(模态扩展数);

*Calculate elem stresses（如果需要计算单元应力，打开该选项）

（2）设置激励谱选项

*Type of response spectrum 响应谱的类型：加速度Acceleration(Acceleration^2/Hz), Accal(g^2/Hz),速度Velocity(velocity^2/Hz), 位移Displacement （displacement^2/Hz）, 力Force spectrum (force^2/Hz)和压力Pressure Spectrum(pressure^2/Hz) 功率谱密度等；Force spectrum 和Pressure Spectrum 只能作为节点激励，且必须在模态分析时就加载。

（命令PSDUNIT，TBLNO，TYPE，GV ALUE Value of acceleration duce to gravity arbitray units for ACCG PSD table. Default is 386.4 in/s^2。

（3）定义激励谱的谱值-谱线关系曲线（freq和sv）；

（4）施加功率谱密度激励

Main Menu-Solusion-Define Loads-Apply-Spectrum-Base PSD Excit/Node PSD Excit

这个施加步骤很关键：基础激励就默认加载在定义的约束点上；节点激励就默认模态分析时所加的力或压力作用的节点

（5）计算PSD参与因子

*Table no. of PSD table

指定所要计算的PSD谱编号

*Base or Node Excitation

设置PSD激励谱的类型是基础激励还是节点激励

命令（PFACT, TBLNO, Excit,Parcor）

（6）设置输出控制

位移解Load Step3

速度解Load Step4

加速度解Load Step5

（7）开始求解。

4.扩展模态

*只选择有明显意义的模态进行扩展；

*扩展后才能合并；

*选择应力计算；

5.合并模态

合并模态前要重新进入ANSYS求解器

随机振动分析的合并模态操作与单点响应谱分析不同之处在于随机振动分析的合并方法只有PSD一种，在分析对话框中需要指定需要合并的模态数；

6.观察结果

随机振动分析结果写入结果文件jobname.rst中，包括

*模态振型

*基础激励静力解

*位移解、速度解和加速度解

可用POST1和POST26观察结果

（1）通用后处理器POST1

*读入jobname.MCOM文件；

*显示结果

（2）POST26

*存储频率向量

STOR，PSD

*定义变量

*计算响应PSD并保存为变量*获得响应曲线

命令PLV AR 画出曲线

* 还可计算协方差

得到任意变量间的关系

ANSYS有限元分析实例

有限元分析 一个厚度为20mm的带孔矩形板受平面内张力，如下图所示。左边固定，右边受载荷p=20N/mm作用，求其变形情况 200 100P 20 一个典型的ANSYS分析过程可分为以下6个步骤： ①定义参数 ②创建几何模型 ③划分网格 ④加载数据 ⑤求解 ⑥结果分析 1定义参数 1.1指定工程名和分析标题 (1)启动ANSYS软件，选择File→Change Jobname命令，弹出如图所示的[Change Jobname]对话框。

(2)在[Enter new jobname]文本框中输入“plane”，同时把[New log and error files]中的复选框选为Yes，单击确定 (3)选择File→Change Title菜单命令，弹出如图所示的[Change Title]对话框。 (4)在[Enter new title]文本框中输入“2D Plane Stress Bracket”，单击确定。 1.2定义单位 在ANSYS软件操作主界面的输入窗口中输入“/UNIT,SI” 1.3定义单元类型 (1)选择Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete命令，弹出如图所示[Element Types]对话框。 (2)单击[Element Types]对话框中的[Add]按钮，在弹出的如下所示[Library of Element Types]对话框。

(3)选择左边文本框中的[Solid]选项，右边文本框中的[8node 82]选项，单击确定，。 (4)返回[Element Types]对话框，如下所示 (5)单击[Options]按钮，弹出如下所示[PLANE82 element type options]对话框。 (6)在[Element behavior]下拉列表中选择[Plane strs w/thk]选项，单击确定。 (7)再次回到[Element Types]对话框，单击[close]按钮结束，单元定义完毕。 1.4定义单元常数 (1)在ANSYS程序主界面中选择Main Menu→Preprocessor→Real Constants→Add/Edit/Delete命令，弹出如下所示[Real Constants]对话框。 (2)单击[Add]按钮，进行下一个[Choose Element Type]对话框，选择[Plane82]单

ansys分析实例

阶梯轴分析步骤及结果 第一步：打开ansys点击File>Clear Database and Start new,选着Read file 点击OK弹出Verify对话框，点击Yes.开始新的分析，

点击File>Change Jobname修改工作文件名，输入zhou， 点击File>Change Title修改文件标题shang ji lian xi。 第二步：ANSYS Main Menu，点击Preferences弹出References for GUI Filtering对话框，选择Structural点击OK. 第三步：ANSYS Main Menu，点击Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete弹出Element Types对话框，点击add按钮，弹出Library of Element Types对话框，选着Solid>Tet

10node 92 点击OK.关闭Element Types对话框 第四步：ANSYS Main Menu，点击Preprocessor>Material Props>Material Models弹出Define Material Nodel Behavior对话框，在Material Models Available栏选择Structural>Linear>Elastic>Isotropic弹出Linear Isotropic Properties for Mater…..对话框，在EX 框输入2E+007点击OK

第五步：ANSYS Main Menu，点击Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder>Solid Cylinder弹出Solid Cylinder对话框，在Radius输入0.7978，Depth输入10，点击OK生成圆 柱体。 第六步：在菜单栏点击WorkPlane>Offset WP by increments…..弹出Offset WP对话框，平

ansys实例分析

实验三：大件运输车 车轴结构有限元分析 一、实验内容：车轴的主要设计条件为两端轴承约束，内套承受45t 的载荷， 其它条件见设计图纸和技术资料。要求给出车轴第四强度当量应力计算结果。 二、实验步骤： 1、新建一个Static Structural项目，右击geometry导入模型 新建材料库进入ＥｎｇｉｎｅｅｒＤａｔａ输入各个材料属性 在网上查找材料性能参数，并输入（未找到XL330的参数，下面的数值为估计值）

(Tensil Ulitimate Strength) 输入上表中的数据 7、双击Geometry进入DM，点击Generate生成几何体，8、点击新建平面命令，新建Plane 4，在Details窗口中Type下拉菜单中选择From Cicle/Ellipse 9、选择如图所示的边作为Base Edge，点击Generate,生成Plane 410、再点击新建平面命令，新建Plane 5，在Details窗口中Type下拉菜单中选择From Plane 11、以Plane4作为Base Plane，在Transform 1下拉菜单中选择Rotate about X，输入90°，点击Generate生成Plane 512、点击Slice命令，选择Base Plane 为Plane 5，选择Targets 为两个内环13、将两个内环分为四段 14、将下面的两个环合为一个Part，按住Ctrl键，选中下面的两个环，右击选择Form New Part

关闭DM，双击Model进入Mechanical为模型添加材料 根据要求，轴头为40Cr，内套为20钢，内环为XL330，箱体板为Q345

Ansys谱分析实例地震位移谱分析

二．地震位移谱分析 如图所示为一板梁结构，试计算在Y方向地震位移谱作用下的构件响应情况。板梁结构相关参数见下表所示。 相应谱 板梁结构 (模型图) 进行题目2的分析。第一步是建立实体模型（如图4），并选择梁单元和壳单元模拟梁

和板进行求解。建此模型并无特别的难处，只要定义关键点正确，还有就是在建模过程当中注意对全局坐标系的运用，很容易就能做出模型。 此题的难点在于对梁和板的分析求解。进行求解，首先进行的就是模态分析，约束好六条梁，就可以进行模态的分析求解了。模态分析后，相应的就进行频谱分析，在输入频率和位移后开始运算求解。此后进行模态扩展分析，最后进行模态合并分析。分析完后，再对结果进行查看。通过命令Main Menu>General Postproc>List Results>Nodal Solution查看节点位移结果、节点等效应力结果（图5）及反作用力结果（图6）。通过图片我们看清晰的看到梁和板的受力情况及变形情况，在板与梁的连接处，板所受的应力最大，这些地方较容易受到破坏，故可考虑对其进行加固。而梁主要是中间两层变形较大，所以在设计时应充分考虑材料的选用及直径的大小。 1.指定分析标题 1．选取菜单路径Utility Menu | File | Change Jobname，将弹出Change Jobname (修改文件名)对话框。 2．在Enter new jobname (输入新文件名)文本框中输入文字“CH”，为本分析实例的数据库文件名。单击对话框中的“OK”按钮，完成文件名的修改。 3．选取菜单路径Utility Menu | File | Change Title，将弹出Change Title (修改标题)对话框。 4．在Enter new title (输入新标题)文本框中输入文字“response analysis of a beam-shell structure”，为本分析实例的标题名。单击对话框中的“OK”按钮，完成对标题名的指定。

谱分析实例

第五章谱分析 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 第三节：如何进行响应谱分析 第一节：谱分析的定义及目的 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其它随机激励的响应。 它在进行下述设计时要用到谱分析： - 建筑物框架及桥梁 -太空船部件 - 飞机部件 - 承受地震或其他不稳定结构或部件 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； -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。 第二节：基本概念和术语的理解 主题包括： 频谱的定义 响应谱如何用于计算结构对激励的响应： -参与系数 -模态系数 -模态组合 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、位移和力。

例如：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f1，f2，f3及f4，而且f1

ANSYS分析实例

一、问题描述 简支外伸梁（图1），截面尺寸如图所示，E=210GPa ， =0.33，求A 点位移。 1000N 63 0.3 0.4 A 图1 杆系结构图 二、分析与建模 1、定义单元类型 菜单路径 Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete ，弹出图2 所示的“Element Types ”对话框。 图2 “Element Types ”对话框 单击【Add 】，在弹出的“ Library of Element Types ”对话框中选择，Beam 大类的3D 2 node 188类型的单元，即Beam188。 图3 “Library of Element Types ”对话框

2、定义实常数 菜单路径Main Menu>Preprocessor>Real Constants>Add/Edit/Delete，弹出图4所示的“Real Constants”对话框。单击【Add】按钮，在“Element Type for Real Constants”对话框中选择单元类型中的Beam188单元，单击【OK】。 说明Beam188为已经定义实常数的单元，这里不用设臵。 图4 “Real Constants”对话框图5 “Element Type for Real Constants”对话框3、定义材料属性 菜单路径Main Menu>Preprocessor>Material Props> Material Models，弹出图6所示的“Define Material Model Behavior”对话框。 按照Structural>Linear>Elastic>Isotropic的顺序在上述对话框的右侧进行选择,在弹出的“Linear Isotropic Properties for Material Number 1”对话框中设臵，令EX=210e9，PRXY=0.33。 图6 “Define Material Model Behavior”对话框

ANSYS谱分析的实例——板梁结构

谱分析的实例——板梁结构 一单点响应谱分析的算例 某板梁结构如图3所示，计算在Y方向的地震位移响应谱作用下整个结构的响应情况。板梁结构结构的基本尺寸如图 3所示，地震谱如表5所示，其它数据如下： 1.材料是A3钢，相关参数如下： 杨氏模量=2e11N/m 2泊松比=0.3密度=7.8e 3Kg/m 3 2.板壳： 厚度=2e-3m 3.梁几何特性如下： 截面面积=1.6e-5 m 2惯性矩=64/3e-12 m 4宽度=4e-3m高度=4e-3m 图3板梁结构模型（mm）

谱表 1GUI方式分析过程 第1步：指定分析标题并设置分析范畴 1、取菜单途径Utility Menu>File>Change Title。 2、输入文字“Single-point response analysis of a shell-beam structure”，然后单击OK。 第2步：定义单元类型 1、选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/ Delete，弹出Element Types对话框。 2、单击Add，弹出Library of Element Types对话框。 3、在左边的滚动框中单击“Structural Shell”。 4、在右边的滚动框中单击“shell63”。 5、单击Apply。 6、在右边的滚动框中单击“beam4”。 7、单击OK。 8、单击Element Types对话框中的Close按钮。 第3步：定义单元实常数 1、选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Real Constants，弹出Real Constants对话框。 2、单击Add，弹出Element Type for Real Constants对话框。

ANSYS瞬态分析实例

例题：一根钢梁支撑着集中质量并承受一个动态载荷（如图1所示）。钢梁长为L，支撑着一个集中质量M。这根梁承受着一个上升时间为t1的值为F1 的动态载荷F（t）。梁的质量可以忽略，确定产生最大位移响应时的时间t max 和响应y max。 图1 钢梁支撑集中质量的几何模型 材料特性：弹性模量为2e5MPa，质量为M＝0.0215t，质量阻尼为8； 几何尺寸为：L＝450mm，I＝800.6mm4，h＝18mm； 载荷为：F1＝20N，t1＝0.075s GUI操作方式： 1．定义单元类型：Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，出现一个对话框，单击“Add”，又出现一个对话框，在对话框左面的列表栏中选择“Structural Beam”，在右面的列表栏中选择“2D elastic 3”，单击“Apply”，在对话框左面的列表栏中选择“Structural Mass”，在右边选择“3D mass 21”，单击“OK”，在单击“Options”，弹出对话框，设置K3为“2-D W/O rot iner”，单击“OK”，再单击“Close”。 2．设置实常数：Main Menu>Preprocessor>Real Constants> Add/Edit/Delete，出现对话框，单击“Add”，又弹出对话框，选择“Type1 BEAM3”，单击“OK”，

又弹出对话框，输入AREA为1，IZZ＝800.6，HEIGHT＝18，单击“OK”，在单击“Add”，选择Type 2 MASS21，单击“OK”，设置MASS为0.0215，单击“OK”，再单击“Close”。 3．定义材料属性：Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Modls，出现对话框，在“Material Models Available”下面的对话框中，双击打开“Structural>Linear>Elastic>Isotropic”，又出现一个对话框，输入弹性模量EX＝2e5，泊松比PRXY＝0，单击“OK”，单击“Materal>Exit”。 4．建立模型： 1）创建节点：依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>In Active CS，在弹出对话框中，依次输入节点的编号1，节点坐标x＝0，y ＝0，然后单击“Apply”，输入节点编号2，节点坐标x＝450/2，y＝0，然后单击“Apply”，输入节点编号3，节点坐标x＝450，y＝0。单击“OK”。2）创建单元：依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements >Auto Numbered>Thru Nodes，弹出拾取框，拾取节点1和2，2和3，单击“OK”。 3）指定单元实常数：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements> Elem Attributes，弹出对话框，设置TYPE为2，REAL为2，单击“OK”。4）创建单元：依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements >Auto Numbered>Thru Nodes，弹出拾取框，拾取节点2，单击“OK”。5．定义分析类型：Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis，弹出对话框，选择Trasiernt，单击“OK”，又弹出对话框，选择Reduced，单击“OK”。6．设置分析选项：Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options，弹出对话框，单击“OK”。

ANSYS响应谱分析实例-平板结构

!ANSYS响应谱分析 !响应谱分析实例-平板结构 finish /CLEAR /FILENAME,example,1 /PREP7 /TITLE, DYNAMIC LOAD EFFECT ON SIMPLY-SUPPORTED THICK SQUARE PLATE ! 定义单元类型 ET,1,SHELL281 ! 定义厚度 SECTYPE,1,SHELL SECDATA,1,1,0,5 ! 定义材料属性 MP,EX,1,200E9 MP,NUXY,1,0.3 MP,ALPX,1,0.1E-5 MP,DENS,1,8000 ! 定义模型 N,1,0,0,0 N,9,0,10,0 FILL NGEN,5,40,1,9,1,2.5 N,21,1.25,0,0 N,29,1.25,10,0 FILL,21,29,3 NGEN,4,40,21,29,2,2.5 EN,1,1,41,43,3,21,42,23,2 EGEN,4,2,1 EGEN,4,40,1,4 FINISH /SOLU ANTYPE,MODAL ! 定义分析类型为模态分析 MODOPT,REDUC MXPAND,16,,,YES SFE,ALL,,PRES,,-1E6 ! 施加面载荷 D,ALL,UX,0,,,,UY,ROTZ ! 施加约束 D,1,UZ,0,0,9,1,ROTX D,161,UZ,0,0,169,1,ROTX D,1,UZ,0,0,161,20,ROTY D,9,UZ,0,0,169,20,ROTY

NSEL,S,LOC,X,.1,9.9 NSEL,R,LOC,Y,.1,9.9 M,ALL,UZ ! 选择主自由度 NSEL,ALL SOLVE *GET,F,MODE,1,FREQ FINISH /SOLU ANTYPE,SPECTR ! 定义分析类型 SPOPT,PSD,2,ON ! 利用前两阶模态并计算应力PSDUNIT,1,PRES ! 定义功率谱为面载荷谱DMPRAT,0.02 PSDFRQ,1,1,1.0,80.0 PSDVAL,1,1.0,1.0 LVSCALE,1 ! 比例使用载荷因子PFACT,1,NODE PSDRES,DISP,REL PSDCOM SOLVE FINISH /eof /POST1 SET,3,1 ! 读取位移 /VIEW,1,2,3,4 PLNSOL,U,Z PRNSOL,U,Z FINISH /SOLUTION ANTYPE,HARMIC ! 重新定义求解类型HROPT,MSUP ! 利用模态叠加法HROUT,OFF,ON KBC,1 HARFRQ,1,80 DMPRAT,0.02

ANSYS结构力分析实例

基于图形界面的桁架桥梁结构分析(step by step) 下面以一个简单桁架桥梁为例，以展示有限元分析的全过程。背景素材选自位于密执安的"Old North Park Bridge" (1904 - 1988)，见图3-22。该桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁分别采用3 种不同型号的型钢，结构参数见表3-6。桥长L=32m,桥高H=5.5m。桥身由8 段桁架组成，每段长4m。该桥梁可以通行卡车，若这里仅考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的质量为4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化为P1 ，P2 和P3 ，其中P1= P3=5000 N, P2=10000N，见图3-23。 图3-22 位于密执安的"Old North Park Bridge" (1904 - 1988) 图3-23 桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半) 表3-6 桥梁结构中各种构件的几何性能参数 解答以下为基于ANSYS 图形界面(Graphic User Interface , GUI)的菜单操作流程。 (1) 进入ANSYS（设定工作目录和工作文件）

程序→ANSYS →ANSYS Interactive →Working directory（设置工作目录）→Initial jobname （设置工作文件名）:TrussBridge →Run →OK (2) 设置计算类型 ANSYS Main Menu：Preferences… →Structural →OK (3) 定义单元类型 ANSYS Main Menu：Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete... →Add…→Beam: 2d elastic 3 →OK（返回到Element Types窗口）→Close (4) 定义实常数以确定梁单元的截面参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants…→Add/Edit/Delete →Add…→select Type 1 Beam 3 →OK →input Real Constants Set No. : 1 , AREA: 2.19E-3，Izz: 3.83e-6(1号实常数用于顶梁和侧梁) →Apply →input Real Constants Set No. : 2 , AREA: 1.185E-3，Izz: 1.87E-6 (2号实常数用于弦杆) →Apply →input Real Constants Set No. : 3, AREA: 3.031E-3，Izz: 8.47E-6 (3号实常数用于底梁) →OK (back to Real Constants window) →Close (the Real Constants window) (5) 定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX: 2.1e11, PRXY: 0.3(定义泊松比及弹性模量) →OK →Density (定义材料密度) →input DENS: 7800, →OK →Close（关闭材料定义窗口） (6) 构造桁架桥模型 生成桥体几何模型 ANSYS Main Menu：Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →NPT Keypoint number：1，X，Y，Z Location in active CS：0，0 →Apply →同样输入其余15个特征点坐标（最左端为起始点，坐标分别为(4,0), (8,0), (12,0), (16,0), (20,0), (24,0), (28,0), (32,0), (4,5.5), (8,5.5), (12,5.5), (16.5.5), (20,5.5), (24,5.5), (28,5.5)）→Lines →Lines →Straight Line →依次分别连接特征点→OK 网格划分 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Attributes →Picked Lines →选择桥顶梁及侧梁→OK →select REAL: 1, TYPE: 1 →Apply →选择桥体弦杆→OK →select REAL: 2, TYPE: 1 →Apply →选择桥底梁→OK →select REAL: 3, TYPE:1 →OK →ANSYS Main Menu：Preprocessor →Meshing →MeshTool →位于Size Controls下的Lines：Set →Element Size on Picked →Pick all →Apply →NDIV：1 →OK →Mesh →Lines →Pick all →OK (划分网格) (7) 模型加约束 ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural→Displacement →On Nodes →选取桥身左端节点→OK →select Lab2: All DOF(施加全部约束) →Apply →选取桥身右端节点→OK →select Lab2: UY(施加Y方向约束) →OK (8) 施加载荷 ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Force/Moment →On Keypoints →选取底梁上卡车两侧关键点（X坐标为12及20）→OK →select Lab: FY，Value: -5000 →Apply →选取底梁上卡车中部关键点（X坐标为16）→OK →select Lab: FY，Value: -10000 →OK →ANSYS Utility Menu：→Select →Everything (9) 计算分析 ANSYS Main Menu：Solution →Solve →Current LS →OK (10) 结果显示 ANSYS Main Menu：General Postproc →Plot Results →Deformed shape →Def shape only →OK（返回到Plot Results）→Contour Plot →Nodal Solu →DOF Solution, Y-Component of Displacement →OK（显示Y方向位移UY）(见图3-24(a))

Ansys建模分析实例

Project1 超静定桁架的有限元建模与分析1、模型 计算分析模型如图所示。 载荷：1.0e8N 图1 超静定桁架的计算分析模型 2、分析目的 利用ANSYS建模，分析超静定桁架的在外力下的变形。熟悉ANSYS的建模、网格划分、载荷约束和计算结果分析的过程。 3、建立模型 在ANSYS中，选择Link 2D spar 1的平面杆单元，定义材料参数。建立几何模型，根据几何模型划分网格，其划分完网格的模型如

图2所示 图 2 网格模型 4、载荷工况 1)分别给桁架的非公共端施加X、Y向的约束。 2)在桁架的公共端施加沿Y方向1.0e8 N的载荷。 5、约束处理 在ANSYS中，按载荷工况中的要求施加载荷。其模型如下图3

所示。 图 3 模型约束 6、结果评价 首先分析桁架的变形，其变形如图4和图5下所示。

图 4 变形图 由图可知，桁架最大变形DMX=0.112e-03m。 其DOF Solusion-Y向变形如图5 DOF Solution-Y图5 DOF Solution-Y所示

图 5 DOF Solution-Y 从图中可以看出铰接的应力较为集中，是桁架的危险区域。Project2 超静定梁的计算分析1、模型 计算分析模型如图6所示：

梁承受均布载荷：1.0e5 Pa 图6超静定梁的计算分析模型 2、分析目的 利用ANSYS建模，分析超静定桁架的在外力下的变形。熟悉ANSYS的建模、网格划分、载荷约束和计算结果分析的过程。 3、建立模型 在ANSYS中，选择Beam tapered 44单元，定义材料参数。建立几何模型，根据几何模型划分网格，其划分完网格的模型如错误！未找到引用源。和错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。所示。

如何进行ANSYS谱分析

如何进行ANSYS谱分析 谱是谱值和频率的关系曲线，反映了时间-历程载荷的强度和频率之间的关系。 响应谱代表系统对一个时间-历程载荷函数的响应，是一个响应和频率的关系曲线。 谱分析是一种将模态分析结果和已知谱联系起来的计算结构响应的分析方法，主要用于确定结构对随机载荷或随时间变化载荷的动力响应。谱分析可分为时间-历程分析和频域的谱分析。时间-历程谱分析主要应用瞬态动力学分析。谱分析可以代替费时的时间-历程分析，主要用于确定结构对随机载荷或时间变化载荷（地震、风载、海洋波浪、喷气发动机推力、火箭发动机振动等）的动力响应情况。谱分析的主要应用包括核电站（建筑和部件），机载电子设备（飞机/导弹），宇宙飞船部件、飞机构件，任何承受地震或其他不规则载荷的结构或构件，建筑框架和桥梁等。 功率谱密度（Power Spectrum Density）：是结构在随机动态载荷激励下响应的统计结果，是一条功率谱密度值-频率值的关系曲线，其中PSD可以是位移PSD、速度PSD、加速度PSD、力PSD等形式。数学上，PSD-频率关系曲线下面的面积就是方差，即响应标准偏差的平方值。 ANSYS谱分析分为3种类型： *响应谱分析（SPRS OR MPRS） ANSYS响应谱分为单点响应谱和多点响应谱，前者指在模型的一个点集（不局限于一个点）定义一条响应谱；后者指在模型的多个点集定义多条响应谱。 * 动力设计分析（DDAM） 动力分析设计是一种用于分析船舶装备抗震性的技术 *随机振动分析（PSD） 随机振动分析主要用于确定结构在具有随机性质的载荷作用下的响应。 与响应谱分析类似，随机振动分析也可以是单点的或多点的。。在单点随机振动分析时，要求在结构的一个点集上指定一个PSD；在多点随机振动分析时，则要求在模型的不同点集上指定不同的PSD。 一单点响应谱分析 基本步骤 （1）建立模型 （2）求得模态解 （3）求得谱解 （4）扩展模态 （5）合并模态

ansys实例命令流-谱分析命令流

/FILNAME, Beam,1 ！定义工作文件名。 /TITLE, Beam Analysis ！定义工作标题。/PREP7 !定义单元。 ET,1,BEAM188 !定义材料属性。 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,2.1e5 MPDATA,PRXY,1,,0.3 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,1,,7.9e-6 ! 定义杆件截面■200。 SECTYPE, 1, BEAM, RECT, , 0 SECOFFSET, CENT SECDATA,10,10,0,0,0,0,0,0,0,0 !建立几何模型。 K,1, ,, , K,2,350,, , !生成立柱。 LSTR, 1, 2 !以上完成几何模型。 !以下进行网格划分。 FLST,5,1,4,ORDE,1 FITEM,5,1 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1, , ,50, , , , ,1 !定义单元大小。!分配、划分平板结构。 LMESH, 1 !分析类型施加载荷并求解。 FINISH /SOLUTION ANTYPE,2 ！定义分析类型及求解设置。MSAVE,0 ！模态提取方法。

MODOPT,LANB,10 EQSLV,SPAR MXPAND,10, , ,0 ！模态扩展设置。 LUMPM,0 PSTRES,0 MODOPT,LANB,10,0,0, ,OFF MXPAND,10,0,0,1,0.001, !施加约束。 FLST,2,2,3,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,-2 /GO DK,P51X, , , ,0,ALL, , , , , , !求解。 FINISH /SOL /STATUS,SOLU SOLVE !定义谱分析。 FINISH /SOLUTION ANTYPE,8 SPOPT,PSD,10,1 PSDUNIT,1,DISP,386.4, PSDFRQ,1, ,13.8,40,50.6,73,120 !定义谱—频率表。PSDFRQ,1, ,134,178,233, , PSDV AL,1,1,4,0.6,3,5 PSDV AL,1,6,2,6, , FLST,2,2,1,ORDE,2 !施加谱。 FITEM,2,1 FITEM,2,-2 D,P51X,UX,1.0 PFACT,1,BASE, !计算PSD激励参与系数。PSDRES,DISP,REL !设置输出选项。PSDRES,VELO,OFF PSDRES,ACEL,OFF

ANSYS反应谱分析内幕

A N S Y S反应谱分析内幕-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

ANSYS反应谱分析内幕ANSYS结构振型分解反应谱分析有如下内容： 1）首先要定义好加速度反应谱。这里需要注意的是，规范上给的是地震影响系数谱曲线，这个曲线的函数值是以地面加速度为单位的。而我们在用这个软件算的时候就需要给出绝对的加速度值，这个绝对加速度值当然就是要在地震影响系数的基础上再乘上一个地面加速度。而地面加速度也并不一定是9.8，这与我们使用的单位制有关，如果是N/M/S，就应该是9.8，如果是N/MM/S就应该是9800。 2）求振型。一定要是相对质量矩阵进行归一化，当然modopt 命令默认的方法就可以了，为什么要这样呢，从ANSYS文档式17-110就可以看出，这个式子是求振型参与系数的，显然这个式子里面不是完整的求振型参与系数的式子，它少了分母，但是，由于对振型相对质量矩阵进行了归一化，这个分母就等于1了，这就是为什么必须要对振型相对质量进行归一化的原因了。在这一步中，可以这样理解，程序只进行了一次特征值求解，即只求出了周期和振型。如果需要看某个振型的“内力/应力/反力”，就需要对其进行模态扩展。模态扩展其实就是相当于对将“振型位移”看作“强制位移”进行静力的分析而得到静力分析的结果。

3）求谱解。其实在这一步中，程序只做了一件事，那就是求模态系数。模态系数的算法在ANSYS文档里有说明，对于不同的激励谱（位移谱、加速度谱、力谱），其算法不一样，对于加速度谱，它等于模态参与数/模态频率的平方*谱值（模态频率的平方是弧度/秒，开始 的时候我老是验算不过去这个式子，总是差一个40左右的系数，就是没有注意它的单位制，原来（2*3.14159）^2就约等于40），而详细的说明见ANSYS文档式17-120～17-126。总而言之，模态系数描述的是某个模态对的结构总的响应的贡献。顺便指出，模态参与系数是某个模态对结构发生给定单位方向位移的贡献，这个东东可查阅的资料比较多，这里就不多说了。 4）模态扩展。关于它的意思，在2）中已说过了，其实这一步也可以放在2）中执行，效果是一样的。 5）模态组合。其实如果在2）中进行了模态扩展，可以把每一个模态看作一个“荷载工况”，那么就可以看到每一个“荷载工况”下的“应力/内力/反力”了。那么现在，我们又知道了每一个“荷载工况”的“工况组合系数”——模态系数，我们就可以将它们“组合”起来了。这里的“组合”当然不是简单的线组合了，而是基于概念理论的srss、cqc等组合。那么在这一步里面，程序其实也就做了一件事，那就是生成了一个以mcom为后缀的命令流文件，这个文件完全可以用记事本儿打开看看，里面全是工况运算，其实，就是进行工况的组合

ANSYS案例分析.

汽车悬挂系统模态分析 悬挂系统就是指由车身与轮胎间的弹簧和避震器组成整个支持系统。悬挂系统应有的功能是支持车身，改善乘坐的感觉，不同的悬挂设置会使驾驶者有不同的驾驶感受。外表看似简单的悬挂系统综合多种作用力，决定着轿车的稳定性、舒适性和安全性，是现代轿车十分关键的部件之一。 令 1235001.62N/m,k 37918.42N/m k ==，121.4, 1.7l m l m ==，m=1440.57kg 。，2=4742.7k g m zz I ?，112 E=1.9110/N m ? 采用2D 的计算模型，使用梁单元2-D Elastic Beam Elements (BEAM3)来等效车身，使用弹簧单元Spring-Damper Elements (COMBIN14)来等效车体的前后悬架支撑，使用质量块单元Structural Mass Element (MASS21)来等效车身质量。 (1) 进入ANSYS （设定工作目录和工作文件） file → Change Jobname → Vehicle suspension system

(2)设置计算类型 ANSYS Main Menu:Preferences…→Structural →OK (3)定义单元类型 ANSYS Main Menu:Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete... Add→Solid Beam→2d elastic 3,Apply;后选择Combination：Spring-damper 14→Apply; 然后选择Structural Mass：3D mass 21→OK.选择Type 2 COMBIN14，单击Options，将K3设定为2-D longitudinal，→OK；选择Type 3 MASS21 单击Options…→K3 设定为 2-D w rot inert

Ansys-谱分析实例(地震位移谱分析)

二．地震位移谱分析如图所示为一板梁结构，试计算在Y方向地震位移谱作用下的构件响应情况。板梁结构相关参数见下表所示。 板梁结构几何参数和材料参数 相应谱 板梁结构 (模型图) 进行题目2的分析。第一步是建立实体模型（如图4），并选择梁单元和壳单元模拟梁和板进行求解。建此模型并无特别的难处，只要定义关键点正确，还有就是在建模过程当中注意对全局坐标系的运用，很容易就能做出模型。 此题的难点在于对梁和板的分析求解。进行求解，首先进行的就是模态分析，约束好六条梁，就可以进行模态的分析求解了。模态分析后，相应的就进行频谱分析，在输入频率和位移后开始运算求解。此后进行模态扩展分析，最后进行模态合并分析。分析完后，再对结果进行查看。通过命令Main Menu>General Postproc>List Results>Nodal Solution查看节点位移结果、节点等效应力结果（图5）及反作用力结果（图6）。通过图片我们看清晰的看到梁和板的受力情况及变形情况，在板与梁的连接处，板所受的应力最大，这些地方较容易受到破坏，故可考虑对其进行加固。

而梁主要是中间两层变形较大，所以在设计时应充分考虑材料的选用及直径的大小。 1.指定分析标题 1．选取菜单路径Utility Menu | File | Change Jobname，将弹出Change Jobname (修改文件名)对话框。 2．在Enter new jobname (输入新文件名)文本框中输入文字“CH”，为本分析实例的数据库文件名。单击对话框中的“OK”按钮，完成文件名的修改。 3．选取菜单路径Utility Menu | File | Change Title，将弹出Change Title (修改标题)对话框。4．在Enter new title (输入新标题)文本框中输入文字“response analysis of a beam-shell structure”，为本分析实例的标题名。单击对话框中的“OK”按钮，完成对标题名的指定。 2.定义单元类型 1．选取菜单路径Main Menu | Preprocessor | Element Type | Add/Edit/Delete，将弹出Element Types (单元类型定义)对话框。单击对话框中的“ADD…”按钮，将弹出Library of Element Types (单元类型库)对话框。 2．在左边的滚动框中单击“Structural Shell”，选择结构壳单元类型。在右边的滚动框中单击“Elastic 4node 63”，使其高亮度显示，选择4 节点弹性壳单元。在对话框中单击“APPLY”按钮，完成对这种单元的定义。 3．接着继续在Library of Element Types (单元类型库)对话框的左边滚动框中单击“Structural Beam”，在右边的滚动框中单击“3D elastic 4”，使其高亮度显示，选择3 维弹性梁单元。单击对话框中的“OK”按钮，完成单元定义并关闭Library of Element Types (单元类型库)对话框。单击Element Types (单元类型定义)对话框中的“CLOSE“按钮，关闭对话框中，完成单元类型的定义。 3.定义单元实常数 1．选取菜单途径Main Menu | Preprocessor | Real Constants，将弹出Real Constants (实常数定义)对话框。单击对话框中的“ADD…”按钮，将弹出Element Type for Real Constants (选择定

ANSYS 典型实例分析

成绩工程硕士研究生课程实验分析报告 课程名称：机械中的有限元方法 任课教师：燕松山 学生姓名：戴弘 年级：2013级 学生编号：1049721301212 专业：机械工程 时间：2013年12月25日

实验一ANSYS典型实例分析 如图所示，使用ANSYS分析平面带孔平板，分析在均布载荷作用下板内的应力分布。已知条件：F＝20N/mm，L＝200mm，b＝100mm，圆孔半径r＝20，圆心坐标为（100，50），E＝200Gpa。板的左端固定。 图1-2带孔平板模型 1．问题描述 实例类型：ANSYS结构分析。 分析类型：线性静力分析。 单元类型：PLANE82 ANSYS功能示例：实体建模包括基本的建模操作，布尔运算和网格细化；施加均布载荷；显示变形后形状和应力等值线图、单元信息列表；基本的结果验证技巧。 ANSYS帮助文件：在ANSYS Structural Analysis Guide了解Structural Static Analysis 分析知识，在ANSYS Elements Reference部分了解Plane82单元的详细资料。 2．建立有限元模型 1)．建立工作目录并添加标题 以Interactive方式进入ANSYS，File菜单中设置工作文件名为Plane、标题为plane。 2)．创建实体模型 （1）创建矩形 通过定义原点、板宽和板高定义矩形：GUI：PreProcessor> Modeling>Create>Areas>Rectangle>By2Corners 弹出Rectangle by2corners对话框，如右图填写，点击OK， 得如下图所示的矩形：