谐响应
ANSYS的谐响应分析只计算结构的稳态受迫振动，而不考虑发生在激励开始时瞬态振动，谐响应分析能够预测结构的持续动力特性，从而验证结构能否克服共振、疲劳、以及其他受迫振动引起的有害效果
结构在受迫振动中的能量响应是其他响应（位移、速度、加速度等）之源，结构的能量共振是其他响应产生突变和共振之源。当激励荷载的频率与结构系统自振频率很接近时，结构的能量响应会出现非常大的突变，即能量共振，能量共振的幅度受结构阻尼比的影响。阻尼比越小，能量共振峰越陡峭，而对应的结构振幅就越大。因此结构阻比在受迫振动中是不容忽视的。
阻尼是动力分析的一大特点，也是动力分析中容易引起困惑之处，由于它影响动力响应的衰减，因此对于谐响应分析十分重要。阻尼的本质和表现是相当复杂的，相应的模型也很多。ANSYS提供了强大又丰富的阻尼输入，比例阻尼、材料阻尼、恒定阻尼比，振型阻尼和单元阻尼。
谐响应分析有三种求解方法：完全法（容易使用，求解精度高，允许非对称矩阵，可定义各种类型荷载，但不能分析有预应力存在的谐响应）、缩减法（可以考虑预应力，由于采用主自由度求解，结果不如完全法精确）和模态叠加法（计算速度更快，可以使解按结构频率聚集，可以包含预应力效果，但不能施加非零位移约束）。
应用ANSYS的谐响应分析求解该线性结构承受正弦波动下系统的响应。利用ANSYS提供的正弦函数方式输入实际的谐波激励，并利用后处理功能得到幅值—相位方式的输出结果。
应用ANSYS的谐响应分析可以很好的计算和分析周期载荷作用下结构的受迫振动问题，有效的克服了常规结构设计软件在这方面的欠缺。
通过ANSYS的计算表明：增大设备扰力作用方向建筑区的刚度可以有效的减少振动影响，从而限制楼层振幅。
在工作主频段（0—50HZ）以内，所选节点谐响应曲线光滑，振动幅值很小，不会产生共振，结构设计符合要求
在某一频率附近，出现明显峰值，说明外力频率与固有频率相同或接近时会发生共振。
如条件允许，可进一步提高工作频率，那么为防止共振现象发生，所选频率应该远离共振区
结构的动态特性分析属于动力分析范畴，主要包括模态分析，谐响应分析，瞬态动力分析和谱分析。
谐响应分析定义与应用
谐响应分析的定义与应用 2009-11-14 09:43 任何持续的周期载荷将在结构系统中产生持续的周期响应（谐响应）。谐响应分析是用于确定线性结构在承受随时间按正弦（简谐）规律变化的载荷时的稳态响应的一种技术。分析的目的是计算出结构在几种频率下的响应并得到一些响应值（通常是位移）对频率的曲线。从这些曲线上可以找到“峰值”响应，并进一步观察峰值频率对应的应力。该技术只计算结构的稳态受迫振动，而不考虑发生在激励开始时的瞬态振动。（见图1）。谐响应分析使设计人员能预测结构的持续动力特性，从而使设计人员能够验证其设计能否成功地克服共振、疲劳，及其它受迫振动引起的有害效果。 图1（a）典型谐响应系统。F0及ω已知，u0和Φ未知。 （b）结构的瞬态和稳态动力学响应。 谐响应分析是一种线性分析。任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。分析中可以包含非对称系统矩阵，如分析在流体─结构相互作用中问题（参见<
ANSYS谐响应分析命令流
/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。 ANTYPE,2 ！定义分析类型及求解设置。MSAVE,0 ！模态提取方法。MODOPT,LANB,40 EQSLV,SPAR
MXPAND,40, , ,0 ！模态扩展设置。 LUMPM,0 PSTRES,0 MODOPT,LANB,40,0,0, ,OFF !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 /STA TUS,SOLU SOLVE !以下进入谐响应分析模式。 *AFUN,DEG !指定角度单位为度。FLST,2,1,1,ORDE,1 FITEM,2,81 /GO FINISH /SOL !重新进入ANSYS求解器。ANTYPE,3 !分析类型为谐响应分析。HROPT,FULL !求解方法为FULL法。HROUT,ON LUMPM,0 EQSLV,FRONT,0, PSTRES,1 !包含了预应力。 !施加载荷。 FLST,2,1,1,ORDE,1 FITEM,2,24 /GO F,P51X,FY,-400*cos(30),-400*sin(30) FLST,2,1,1,ORDE,1 FITEM,2,36 /GO F,P51X,FY,300*cos(5),300*sin(5)
ANSYS中的模态分析与谐响应分析
ANSYS中的模态分析与谐响应分析 作者：未知时间：2010-4-15 8:59:49 模态分析是分析结构的动力特性，与结构受什么样的荷载没有关系，只要给定了质量、弹性模量、泊松比等材料参数，并施加了边界约束就可以得到此状态下的各阶自振频率和振型（也称为模态）。 谐响应分析是分析结构在不同频率的简谐荷载作用下的动力响应，是与结构所受荷载相关的，只是结构所受荷载的都是简谐荷载，而且荷载频率的变化范围在谐响应分析时要给出来。 比如，在ANSYS谐响应分析中要给出这样的语句 FK,3,FX,7071,7071 ！指定点荷载的实部和虚部（或者幅值和相位角） HARFRQ,0,2.5, ！指定荷载频率的变化范围，也就是说只分析结构所受频率从0到2.5HZ之间的荷载 NSUBST,100, ！指定频率从0到2.5之间分100步进行计算 这样，结构所受的这个点荷载的表达式实际上是 F=(7071+i*7071)*exp(i*omiga*t) !式中omiga从0到2.5*2*3.1415926变化 分析得到结果是各点物理量随频率变化的，但物理量的值一般为复数，包括实部的虚部，这可以从后处理LIST结点值看出来。 个人认为进行谐响应分析并不一定要先进行模态分析（也叫振型分析、振型分解等），而直接进行谐响应分析后查看结构的物理量随频率变化曲线时也会看到在结构的自振频率处响应会放大（共振）。如果已经进行过模态分析的话，会发现谐响应分析时的共振频率和模态分析提到的自振频率是一致的。但有些时候模态分析中得到的有些频率在谐响应分析的频响曲线里可能很不明显。因此，只能说在谐响应分析前进行一下模态分析可以对结构的自振特性有个了解，以便验证谐响应分析结果是否合理。 另外，谐响应分析应该是频域分析方法的一个部分。对于相地震那样的时间过程线，直接进行时域分析（ANSYS里用暂态分析）可得到结构随时间的响应。而如果进行频域分析，就应该通过傅立叶变换把时域地震曲线变为由多个简谐荷载的叠加，然后再以此简谐荷载做为谐响应分析时的荷载进行谐响应分析，最后再对谐响应分析得到的结果进行傅立叶逆变换得到时域的结果。不知道这种理解是否正确，我也没有用ANSYS这样做过。如果正确的话，时域分析和频域分析的结果应该是一致的。 模态分析的应用及它的试验模态分析 模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模
现代设计方法-有限元分析报告
中国地质大学研究生课程论文封面 课程名称现代设计方法 教师姓名 研究生姓名 研究生学号 研究生专业机械工程 所在院系机电学院 日期: 2013 年 1 月 8 日
评语 注：1、无评阅人签名成绩无效； 2、必须用钢笔或圆珠笔批阅，用铅笔阅卷无效； 3、如有平时成绩，必须在上面评分表中标出，并计算入总成绩。
有限元分析简介 摘要: ANSYS 软件具有建模简单、快速、方便的特点, 因而成为大型通用有限元程序的代表。对有限元作了一个总体的介绍, 并着重介绍了ANSYS 软件, 简要地叙述了ANSYS 软件的主要技术特点和各部分构成以及其主要的分析功能,从其构成及功能中可以看到,ANSYS 软件的确是工程应用分析的有效工具。 1、有限元分析的基本概念和计算步骤 1.1、有限元分析的基本概念 有人将CAE技术称为当今“科学与技术的完美结合”。这句话说得比较夸张，但不可否认，CAE技术的确是现代产品研发的重要基础技术，其理论性和需要的学科知识厚重而宽广。有限元软件是目前CAE的主流分析软件之一，在全球拥有最大的用户群。有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。 有限元分析的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。 有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元。有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用，例如用多边形（有限个直线单元）逼近圆来求得圆的周长，但作为一种方法而被提出，则是最近的事。有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。
谐响应分析
谐响应分析 1.谐响应分析的定义： 谐响应分析是用于确定线性结构在承受随时间按正弦（简谐）规律变化的载荷时稳态响应的一种技术。分析的目的是计算结构在几种频率下的响应并得到一些响应值对频率的曲线。该技术只计算结构的稳态受迫振动，不考虑结构发在激励开始时的瞬态振动。谐响应分析使设计人员能预测结构的持续动力特性，从而使设计人员能够验证其设计是否能够克服，疲劳，共振，及其他受迫振动应起的有害效果。 谐响应分析是一种线性分析，非线性特性被忽略。 2.谐响应分析的求解方法。 full（完全法） reduced（缩减法） mode superpos'n(模态叠加法) full（完全法）允许定义各种类型的荷载；预应力选项不可用； reduced（缩减法）可以考虑预应力；只能施加单元荷载（压力，温度等） mode superpos'n(模态叠加法)通过对模态分析的道德振型（特征向量）乘以因子并求和来计算出结果的响应。 可以包含预应力，可以考虑振型阻尼，不能施加非零位移 谐响应分析的基本步骤： 完全法分析过程有3个主要步骤：建模，加载求解，结果后处理 1.建立模型
同样非线性行为将被忽略 2.加载求解 *指定分析类型为：harmonic *指定分析选项：包括solution method和dof printout format （解的输出形式）及use lumped mass approx？（质量矩阵形成方式） *在模型上加载：谐响应分析所加的载荷随时间按正弦规律变化。指定一个完整的简谐荷载需要输入3条信息。幅值(amplitude)、相位角(phase angle)、强制频率范围(forcing frequency range) 注意：谐响应分析不能同时计算多个频率的荷载作用，但可以分别计算，后叠加。 *谐响应分析荷载步选项 普通选项：number of substebs(谐响应节数目)，选择加载方式stepped or ramped 动力学选项：频率范围frequence range ，阻尼(damping) 输出控制选项： *开始求解
模态分析与谐响应分析区别联系
模态分析是分析结构的动力特性，与结构受什么样的荷载没有关系，只要给定了质量、弹性模量、泊松比等材料参数，并施加了边界约束就可以得到此状态下的各阶自振频率和振型（也称为模态）。 谐响应分析是分析结构在不同频率的简谐荷载作用下的动力响应，是与结构所受荷载相关的，只是结构所受荷载的都是简谐荷载，而且荷载频率的变化范围在谐响应分析时要给出来。 比如，在ANSYS谐响应分析中要给出这样的语句 FK,3,FX,7071,7071 ！指定点荷载的实部和虚部（或者幅值和相位角） HARFRQ,0,2.5, ！指定荷载频率的变化范围，也就是说只分析结构所受频率从0到2.5HZ之间的荷载NSUBST,100, ！指定频率从0到2.5之间分100步进行计算 这样，结构所受的这个点荷载的表达式实际上是 F=(7071+i*7071)*exp(i*omiga*t) !式中omiga从0到2.5*2*3.1415926变化 分析得到结果是各点物理量随频率变化的，但物理量的值一般为复数，包括实部的虚部，这可以从后处理LIST结点值看出来。 个人认为进行谐响应分析并不一定要先进行模态分析（也叫振型分析、振型分解等），而直接进行谐响应分析后查看结构的物理量随频率变化曲线时也会看到在结构的自振频率处响应会放大（共振）。如果已经进行过模态分析的话，会发现谐响应分析时的共振频率和模态分析提到的自振频率是一致的。但有些时候模态分析中得到的有些频率在谐响应分析的频响曲线里可能很不明显。因此，只能说在谐响应分析前进行一下模态分析可以对结构的自振特性有个了解，以便验证谐响应分析结果是否合理。 另外，谐响应分析应该是频域分析方法的一个部分。对于相地震那样的时间过程线，直接进行时域分析（ANSYS里用暂态分析）可得到结构随时间的响应。而如果进行频域分析，就应该通过傅立叶变换把时域地震曲线变为由多个简谐荷载的叠加，然后再以此简谐荷载做为谐响应分析时的荷载进行谐响应分析，最后再对谐响应分析得到的结果进行傅立叶逆变换得到时域的结果。不知道这种理解是否正确，我也没有用ANSYS这样做过。如果正确的话，时域分析和频域分析的结果应该是一致的。 模态分析的应用及它的试验模态分析 模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模记分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。通常，模态分析都是指试验模态分析。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。 模态分析最终目标在是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。 模态分析技术的应用可归结为一下几个方面： 1) 评价现有结构系统的动态特性； 2) 在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计； 3) 诊断及预报结构系统的故障； 4) 控制结构的辐射噪声； 5) 识别结构系统的载荷。 机器、建筑物、航天航空飞行器、船舶、汽车等的实际振动千姿百态、瞬息变化。模态分析提供了研究各种实际结构振动的一条有效途径。首先，将结构物在静止状态下进行人为激振，通过测量激振力与胯动响应并进行双通道快速傅里叶变换（FFT）分析，得到任意两点之间的机械导纳函数（传递函数）。用模态分析理论通过对试验导纳函数的曲线拟合，识别出结构物的模态参数，从而建立起结构物的模态模型。根据模态叠加原理，在已知各种载荷时间历程的情况下，就可以预言结构物的实际振动的响应历程或响应
有限元谐响应分析报告
谐响应分析实例 如下图所示，弹簧质量系统受力示意1图，载荷F(t)随时间变化如图2所示，起频率变化范围为0到9Hz。弹簧的刚度系数k1=k2=k3=300N/m，质量块M1=M2=1kg，F0=300N。求系统的位移频率响应。 图1 图2 操作过程 1.定义工作文件名和工作标题 （1）定义工作文件名。 GUI：Utility Menu》File》Change Jobname。 弹出下图对话框，在此出现的对话框输入“xie111”，并将“New long and error file”复选框选为“yes”，单击【ok】按钮。
图1定义工作文件名 （2）定义工作标题。 GUI：Utility Menu》File》Change Title命令。 在出现的对话框中输入“xie666”，单击【ok】按钮，如下图。 图2 定义工作标题 2.定义单元格 GUI：Main Menu》Preprocessor》Elements Type》Add/Edit/Delete
在弹出的对话框，单击add按钮，弹出对话框，选择左边滚动窗口中的“Combination”，从而选择右边滚动窗口中的“Spring-damper 14”，“Element type reference number”采用默认1.如图所示单击apply 按钮。在左边滚动栏中继续选择“Structural”及其下的“Mass”，在右边选择“3D mass 21”如图所示。 图3 单元定义对话框
图4 单元设置对话框 3.定义实常数 GUI：Main Menu》Preprocessor》Real Constant》Add/Edit/Delete。弹出Real Constant对话框，单击Add按钮，弹出Element Type for Real Constant对话框，选择“Type 1 COMBIN14”单击ok，弹出对话框，设置单元实常数为1，按ok按钮关闭对话框。 单击RealConstants对话框的Add按钮，弹出Element Type for Real Constant对话框，选择列表中的“Type 2 MASS21”单击ok按钮，弹出如图对话框，设置单元实常数为2。单击ok按钮，然后关闭对话框。
谐响应分析
今天我们来谈谈一个看似比较“奇怪”的分析类型——谐响应分析。大多数情况下，谐响应分析通常不“直接”与现实中的工况对应。 对于旋转设备，如汽车的发动机、空调压缩机和飞机的桨叶等，当桨叶高速旋转时，由于结构偏心，会产生一个类似简谐激励的载荷；励频率和转速有关，如果结构的固有频率和激励频率接近，那么此时结构就会发生共振，影响结构的使用，甚至会导致结构破坏。此外，对于舰载电子设备等，在环境试验中，需要通过扫频试验。为了解决这些问题，我们需要用到谐响应分析技术。 从分析的角度看，谐响应分析就是做了一堆等幅值正弦激励下的频响分析；实际上，如果允许激励在不同频率下幅值不同，就变为了频域分析。 从试验的角度看，它对应于“扫频振动”；事实上，谐响应分析很大程度上就是为了对标扫频振动试验。 谐响应分析用于确定线性结构在承受随时间按正弦（简谐）规律变化的载荷时的稳态响应，分析过程中只计算结构的稳态受迫振动，不考虑激振开始时的瞬态振动，谐响应分析的目的在于计算出结构在几种频率下的响应值（通常是位移）对频率的曲线，从而使设计人员能预测结构的持续性动力特性，验证设计是否能克服共振、疲劳以及其他受迫振动引起的有害效果。 计算方法 谐响应分析的输入为：(i)已知大小和频率的谐波载荷(力、压力或强迫位移)；（ii）同一频率的多种载荷，可以是同相或是不同相的。
谐响应分析的输出为：（i）每一个自由度上的谐位移，通常和施加的载荷不同相；（ii）其他多种导出量，例如应力和应变等。 谐响应分析可采用完全法，缩减法，模态叠加法求解。当然，视谐响应分析为瞬态动力学分析的特例，将简谐载荷定义为时间历程的载荷函数，采用瞬态动力学分析的全套方法求解也是可以的，但需要花费较长的计算时间。
有限元模态分析报告实例
ANSYS模态分析实例 5.2ANSYS建模 该课题研究的弹性联轴器造型如下图5.2： 在ANSYS中建立模型，先通过建立如5.2所式二分之一的剖面图，通过绕中轴线旋转建立模拟模型如下图5.3
5.3单元选择和网格划分 由于模型是三给实体模型，故考虑选择三维单元，模型中没有圆弧结构，用六面体单元划分网格不会产生不规则或者畸变的单元，使分析不能进行下去，所以采用六面体单元。经比较分析，决定采用六面体八结点单元SOLID185，用自由划分的方式划分模型实体。课题主要研究对象是联轴器中橡胶元件，在自由划分的时候，中间件2网格选择最小的网格，smart size设置为1，两端铁圈的smart size设置为6，网格划分后模型如图5.4。 5.4边界约束 建立柱坐标系R-θ-Z，如5-5所示，R为径间，Z为轴向
选择联轴器两个铁圈的端面，对其面上的节点进行坐标变换，变换到如图5.5所示的柱坐标系，约束节点R，Z方向的自由度，即节点只能绕Z轴线转 5.5联轴器模态分析 模态分析用于确定设计中的结构或者机器部件振动特性（固有频率和振型），也是瞬态变动力学分析和谐响应分析和谱分析的起点。 在模态分析中要注意：ANSYS模态分析是线性分析，任何非线性因素都会被忽略。因此在设置中间件2的材料属性时，选用elastic材料。 5.5.1联轴器材料的设置 材料参数设置如下表5-1： 表5.1材料参数设置 表5.1材料参数设置 铁圈1 中间件2 铁圈3 泊松比0.3 0.4997 0.3 弹性模量Mpa 2E5 1.274E3 2E5 密度kg/m 7900 1000 7900 5.5.2联轴器振动特性的有限元计算结果及说明 求解方法选择Damped方法，频率计算结果如表5-2，振型结果为图5.6： 表5.2固有频率 SET TEME/FREQ LOAO STEP SUBSTEP CUMULATIVE 1 40.199 1 1 1 1 73.63 2 1 2 2 3 132.42 1 3 3 4 197.34 1 4 4
workbench12.0悬臂梁的谐响应分析(具体步骤)(完整资料).doc
【最新整理，下载后即可编辑】 workbench12.0悬臂梁的谐响应分析（具体步骤） 在这个例子中将以一个悬臂梁的谐激励振动为例介绍在Workbench中进行谐响应分析的方法。 1、选择材料以及定义参数 这里我们只是演示一下谐响应分析的具体步骤，因而材料和参数，我们选择默认的，也就是系统提供的，也就是在此不做任何的操作，直接进入下面的建模。 2、建立模型 要进行谐响应分析，必须先进行模态分析，因此在项目管理界面中拖入一个Modal分析模块，然后点击左键拖动一个Harmonic Response模块至Modal分析模块的Model上方，释放左键，这样程序会自动共享Modal的材料属性，几何体及网格划分结果至Harmonic Response模块中。 右键单击A分析下的Geometry，选择New Geometry，下面将利用Workbench的Design Modeler来建立问题的几何模型。 按正常的方法建立模型（在这里随便说一下，workbench提供了比ansys经典界面更加方便的建模模块，从而大大地节省了功夫。）双击A分析下的Geometry，选择millimeter毫米单位制
点击sketching，出现下面的界面 然后点击Z轴，即在x-y面上作图 接着点击circle 其实这里设置不设置对称都行，不影响分析效果，我们设置一下长度 点击dimensions 然后直接在图形中点击两条线，会出现两个尺寸D2
接着修改尺寸，如下图所示D2=40mm 然后点击extrude 接着在输入Depth=400mm 最后点击Generate 至此模型建立完毕
ansys谐响应分析
问题描述 本实例是对如下图所示的有预应力的吉他弦进行谐响应分析。形状均匀的吉他弦直径为d ，长为l 。在施加上拉伸力F1后紧绷在两个刚性支点间，用于调出C 音阶的E 音符。在弦的四分之一长度处以力F2弹击此弦，要求计算弦的一阶固有频率f1，并验证仅当弹击力的频率为弦的奇数阶固有频率时才会产生谐响应。 几何尺寸：l ＝710mm c ＝165mm d ＝0.254mm 材料特性：杨氏模量EX ＝1.9E5 Mpa ，泊松比PRXY ＝0.3，密度DENS ＝7.92E-9Tn/mm 3 。 载荷为：F1＝84N F2＝1N 取弹击力的频率范围为从0到2000Hz ，并求解频率间隔为2000/8＝250Hz 的所有解，以便观察在弦的前几阶固有频率处的响应，并用POST26时间－历程后处理器绘制出位移响应与频率的关系曲线。 一．选取菜单路径Utility Menu | File | Change Jobname ，将弹出Change Jobname (修改文件名)对话框，如图13.2所示。在Enter new jobname (输入新文件名)文本框中输入文字“CH13”，然后单击对话框中的ok 按钮，完成对本实例数据库文件名的修改。 选取菜单路径Main Menu | Preference ，将弹出Preference of GUI Filtering (菜单过滤参数选择)对话框，单击Structural(结构)选项使之被选中，以将菜单设置为与结构分析相关的选项。单击按钮，完成分析范畴的指定。 二.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。单击对话框中的按钮，将会弹出Library of Element Types (单元类型库)对话框 2．在图13.4所示的对话框左边的滚动框中单击“Structural Link ”，选择结构连接单元类型。接着在右边的滚动框中单击“2D Spar 1”,使其高亮度显示,选择2维弹性单元。单击对话框中的按钮，关闭单元类型库(Library of Element Types)对话框。 3．在Element Types (单元类型定义)对话框中的已定义单元类型列表框中将会列出定义的单元类型为：“Type 1 LINK1”。单击对话框中的按钮，关闭Element Types (单元类型定义)对话框，完成单元类型的定义。 三．定义材料性能和实常数 选取菜单路径Main Menu | Preprocessor | Material Props | Material Models ，2．依次双击Structural ， Linear ，Elastic 和Isotropic ，将弹出1号材料的弹性模量EX 和泊松比PRXY 的定义对话框。在EX 文本框中输入1.9E5，PRXY 文本框中输入0.3。定义材料的弹性模量为1.9E5Mpa ，泊松比为0.3。单击对话框中的ok 按钮，关闭对话框。接着双击Density ， 在DENS 文本框中输入7.92E-9，设定1号材料密度为7.92E-9Tn/mm 3 。单击ok 按钮，完成
ANSYS基础教程——应力分析报告
ANSYS基础教程——应力分析 关键字：ANSYS 应力分析 ANSYS教程 信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享 应力分析是用来描述包括应力和应变在的结果量分析的通用术语，也就是结构分析，应力分析包括如下几个类型:静态分析瞬态动力分析、模态分析谱分析、谐响应分析显示动力学，本文主要是以线性静态分析为例来描述分析，主要容有：分析步骤、几何建模、网格划分。 应力分析概述 ·应力分析是用来描述包括应力和应变在的结果量分析的通用术语，也就是结构分析。 ANSYS 的应力分析包括如下几个类型: ●静态分析 ●瞬态动力分析 ●模态分析 ●谱分析 ●谐响应分析 ●显示动力学 本文以一个线性静态分析为例来描述分析步骤,只要掌握了这个分析步骤，很快就会作其他分析。 A. 分析步骤 每个分析包含三个主要步骤:
·前处理 –创建或输入几何模型 –对几何模型划分网格 ·求解 –施加载荷 –求解 ·后处理 –结果评价 –检查结果的正确性 ·注意！ANSYS 的主菜单也是按照前处理、求解、后处理来组织的；
·前处理器(在ANSYS中称为PREP7)提供了对程序的主要输入； ·前处理的主要功能是生成有限元模型，主要包括节点、单元和材料属性等的定义。也可以使用前处理器PREP7 施加载荷。 ·通常先定义分析对象的几何模型。 ·典型方法是用实体模型模拟几何模型。 –以CAD-类型的数学描述定义结构的几何模型。 –可能是实体或表面，这取决于分析对象的模型。 B. 几何模型 ·典型的实体模型是由体、面、线和关键点组成的。 –体由面围成，用来描述实体物体。 –面由线围成，用来描述物体的表面或者块、壳等。 –线由关键点组成，用来描述物体的边。 –关键点是三维空间的位置，用来描述物体的顶点。
有限元总结
动力学分析 1、模态分析用来确定结构的振动特性； 2、瞬态动力学分析用来计算结构对随时间变化载荷的响应。 3、谐分析用来确定结构对稳态简谐载荷的响应 4、谱分析用来确定结构在多种频率的瞬态激励下的响应。 5、随机振动分析用来确定结构对随机振动的影响。 6、运动方程:[][][] M u C u K u F ++= M-结构质量矩阵；u”’-节点加速度矢量；C-结构阻尼矩阵；u’-节点速度矢量；K-结构刚度矩阵；u-节点位移矢量；F-随时间变化的载荷函数。 7、对于瞬态分析使用时间积分在离散的时间点上计算系统方程，求解之间时间的变化成为时间积分步长ITS，通常ITS越小，计算结果越精确。 8、在ANSYS中有以下6种提取模态的方法 （1）Block Lanczos法（2）子空间法（3）Power Dynamic法（4）缩减法（5）不对称法（6）阻尼法 9、求解谐响应和瞬态响应-模态叠加法 10、瞬态分析：如果需要知道系统随时间变化（或不变）的载荷和边界条件时的响应，就需要需要进行瞬态分析。 11、稳态分析和瞬态分析最明显的区别在于加载和求解的过程不同。 12、ATS（自动时间步长）可以简化ITS（时间积分步长）的选择。 13、求解接触非线性问题常用方法： （1）罚函数法-允许侵入-用一个弹簧施加接触条件 （2）拉格朗日乘子法-不允许侵入-增加一个附加自由度 14、阻尼是一种能量耗散机制，它使振动随时间减弱并最终停止。可分类：脸型阻尼、滞后或固体阻尼、库伦或干摩擦阻尼。 15、求解简写运动方程的三种方法：完整发、缩减法、模态叠加法。 16随机振动分析的输入值： （1）结构的自然频率及模态 （2）功率谱密度曲线 17、随机振动分析的输出值：以1σ位移和应力表示最可能出现的结构响应
ANSYS动力学分析报告
第5章动力学分析 结构动力学研究的是结构在随时间变化载荷下的响应问题，它与静力分析的主要区别是动力分析需要考虑惯性力以及运动阻力的影响。动力分析主要包括以下5个部分：模态分析：用于计算结构的固有频率和模态。 谐波分析（谐响应分析）：用于确定结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。 瞬态动力分析：用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应，并且可涉及上述提到的静力分析中所有的非线性性质。 谱分析：是模态分析的应用拓广，用于计算由于响应谱或PSD输入（随机振动）引起的应力和应变。 显式动力分析：ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学和复杂的接触问题。 本章重点介绍前三种。 【本章重点】 ?区分各种动力学问题； ?各种动力学问题ANSYS分析步骤与特点。 5.1 动力学分析的过程与步骤 模态分析与谐波分析两者密切相关，求解简谐力作用下的响应时要用到结构的模态和振
型。瞬态动力分析可以通过施加载荷步模拟各种何载，进而求解结构响应。三者具体分析过程与步骤有明显区别。 5.1.1 模态分析 1.模态分析应用 用模态分析可以确定一个结构的固有频率利振型，固有频率和振型是承受动态载荷结构设计中的重要参数。如果要进行模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析，固有频率和振型也是必要的。可以对有预应力的结构进行模态分析，例如旋转的涡轮叶片。另一个有用的分析功能是循环对称结构模态分析，该功能允许通过仅对循环对称结构的一部分进行建模，而分析产生整个结构的振型。 ANSYS产品家族的模态分析是线性分析，任何非线性特性，如塑性和接触(间隙)单元，即使定义也将被忽略。可选的模态提取方法有6种，即Block Lanczos(默认)、Subspace、Power Dynamics、Reduced、Unsymmetric、Damped及QR Damped，后两种方法允许结构中包含阻尼。 2.模态分析的步骤 模态分析过程由4个主要步骤组成，即建模、加载和求解、扩展模态，以及查看结果和后处理。 (1)建模。指定项目名和分析标题，然后用前处理器PREP7定义单元类型、单元实常数、材料性质及几何模型。必须指定杨氏模量EX(或某种形式的刚度)和密度DENS(或某种形式的质量)，材料性质可以是线性或非线性、各向同性或正交各向异性，以及恒定或与温
范例 - 谐响应分析理论求解与ANSYS求解
虽然在ANSYS中进行谐响应分析是一个很简单的过程，只需要几行代码就可以实现。很多朋友根据书上或者网上已有的分析代码稍作修改就可以进行分析了。但是其中很多概念是否理解了呢，得到的结果有什么实际意义呢。下面通过介绍一个单自由度的弹簧振子的谐响应分析理论求解，然后在ANSYS中求解。通过两种结果的对比，以解释一些概念。这个例子是Help手册中的VM86，很多振动学的教材中都会有这样的例子。 1.问题描述 如上图是一个典型的单自由度弹簧振子系统。假设此系统承受谐激励载荷 。其中为激励载荷的幅值，为载荷的周期。 2.理论基础 此系统的动力方程为： (1) 这个方程的求解方法很多，下面介绍一种最常用的求解方式：方程两边同除以，得到
(2) 如果令， 则上式可以写成： (3) 这个方程的解分为两部分，一部分为齐次方程的解，就是阻尼系统的自由振动响应，自由振动响应随时间衰减，最后消失，所以自由振动响应也叫瞬态响应。另一部分是特解，也就是强迫振动响应。不会随时间衰减，所以称为稳态响应。 由于系统是线性系统，瞬态响应和稳态响应可分别求解，然后合成为系统的总响应。下面介绍如何求解系统的稳态响应，即方程(3)的特解。 由于激振力为简谐力，可以证明系统的稳态响应也是简谐的，并且与激振力有同样的频率。设系统的稳态响应有如下形式： (4) 其中，和分别是系统响应的幅值和相位。将式(4)代入方程式(3)，可得 (5) 利用三角函数关系 故有，
(6) 求解上式可得到 (7) 这样就得到了系统稳态响应的幅值和相位角 对于方程(3)的齐次方程的解，也就是瞬态解这里只是给出求解结果，以后有机会再写详细的求解过程。 有阻尼系统的自由振动方程为： (8) 工程中阻尼一般比较小，此方程的解可以表示为： 于是振动微分方程的(1)的解为： 画出此响应曲线如下图：
谐响应分析
[结构分析]（原创）谐响应分析总结[复制链接] 一什么是谐响应分析？ 确定一个结构在已知频率的正弦（简谐）载荷作用下结构响应的技术。谐响应分析的局限性 1.所有载荷必须随时间按正弦变化 2.所有载荷必须有相同的频率 3.不允许有非线性特性 4.不计算瞬态效应 可以通过瞬态动力学分析来克服这些限制，即将简谐载荷表示为有时间历程的载荷函数。 二输入： 1. 已知大小和频率的谐波载荷（力、压力和强迫位移）； 2. 同一频率的多种载荷，可以是同相或不同相的。 三输出： 1. 每一个自由度上的谐位移，通常和施加的载荷不同相； 2. 其它多种导出量，例如应力和应变等。 四谐响应分析用于设计： 1. 旋转设备（如压缩机、发动机、泵、涡轮机械等）的支座、固定装置和部件； 2. 受涡流（流体的漩涡运动）影响的结构，例如涡轮叶片、飞机机翼、桥和塔等 五为什么要作谐响应分析？
1. 确保一个给定的结构能经受住不同频率的各种正弦载荷（例如：以不同速度运行的发动机）； 2. 探测共振响应，并在必要时避免其发生（例如：借助于阻尼器来避免共振）。 六谐波载荷的本性 1. 在已知频率下正弦变化； 2. 相角y允许不同相的多个载荷同时作用，y缺省值为零； 3. 施加的全部载荷都假设是简谐的，包括温度和重力。 七复位移 在下列情况下计算出的位移将是复数 1. 具有阻尼 2. 施加载荷是复数载荷（例如：虚部为非零的载荷） 3. 复位移滞后一个相位角y（相对于某一个基准而言） 4. 可以用实部和虚部或振幅和相角的形式来查看 八模型 1. 只能用于线性单元和材料，忽略各种非线性； 2. 记住要输入密度； 3. 注意：如果ALPX（热膨胀系数）和DT均不为零，就有可能不经意地包含了简谐热载荷。为了避免这种事情发生，请将ALPX设置为零。如果参考温度[TREF]与均匀节点温度[TUNIF]不一致, 那么DT 为非零值。 九施加谐波载荷并求解
ansys分析的一些心得
1做了布尔运算后要重画图形（删除实体）时：需拾取Utility Menu>Plot>Replot 2标点的输入是在英文状态下，“,”。 3线段中点的建立：Modling>Creat>Keypoints>Fill between kps 4还不会环形阵列。 5所谓杆系结构指的是长度远远大于其他方向尺寸（10：1）的构件组成的结构，如连续梁，桁架，钢架等。 6静力学分析的结果包括结构的位移，应变，应力和反作用力等，一般是使用POST1处理（普通后处理器）和查看这些结果。 7干系结构的静力学分析—平面桁架的建模，用NODE（节点），ELEMENT(元素)创建。复杂体积的建模一般用KPS(关键点)，LINE（Straight line—直线），再生成面，再生成体。8如果输入的数据单位是国际单位制单位，则输出的数据单位也是国际制单位。 9创建正六边形：Creat>Areas>Polygon>Hexagon.指定中心和半径。 10由面沿线挤出体：Modling>Operate>Extrude>Areas>Along Lines. 11Ansys中没有Undo命令.需及时保存数据库文件. 12Def Shape Only:只显示变形图.Def + Undeformed:显示未变形的图.Def + Udef egde:显示未变形的图形的边界. 13用等高线显示：Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu. 14模态分析用于分析结构的振动特性，即确定结构的固有频率和振型，它也是谐响应分析，瞬态动力学分析以及谱分析等其他动力学分析的基础。 15Ansys的模态分析是线型分析。任何非线型分析，例如，塑性，接触单元等，即使被定义了也将被忽略。 16平面桁架：Beam(2D elastic 3) 厚壁圆筒：Solid(8 node 13)>Options(K3—Plane strain) 17一般材料的弹性模量（EX）：2e11.泊松比(PRXY)：0.3.密度：7800 18做完静力学分析后，再做模态分析时，要再次求解，同时预应力效果也应该打开（PSTRES,on）.可以在命令行中输入：pstres,on 也可以用菜单路径：Solution>Analysis Type>Analysis Options. 19弹簧阻尼器单元：Combination-Spring damper 14. 20接触问题属于状态非线性问题，是一种高度非线性行为，需要较多的计算资源。接触问题有两个基本类型：刚体-柔体的接触，柔体-柔体的接触（许多金属成型的接触问题）。 在刚体-柔体的接触问题中，有的接触面与它接触的变形体相比，有较大的刚度而被当做刚体。而柔体-柔体的接触，是一种更普遍的类型，此时两个接触体具有近似的刚度，都为变形体。 21Ansys的接触方式： 1 点-点接触：过盈装配问题是用点点接触单元模拟面面接触的典型例子。 2 点-面接触：不必预先知道准确的接触位置，接触面之间也不需要保持一致的网格， 并且允许有较大的变形和相对滑动。典型实例：模拟插头插入插座里。 3 面-面接触：刚性面作为目标面，柔性面作为接触面。 22 打开自动时间步长：Solution>Load Step Opts>Time Frequenc>Time And Substps. 23 屈曲分析是一种用于确定结构开始变得不稳定时的临界载荷和屈曲模态形状分析的技术。 24 打开预应力效果：Solution> Analysis Type>Analysis Options.在弹出的对话框中的sstif pstres下拉列表框中选择Prestress ON.单击OK. 25 交叠面：Modling>Opreat>Boolearns>Overlap>Areas.
第15章 谐响应分析
第15章 谐响应分析 第1节 基本知识 一、谐响应分析的概念及有限元基本方程 谐响应分析，是确定结构在已知频率的简谐载荷作用下结构响应的技术。它只是计算结构的稳态受迫振动，发生在激励开始时的振动不在谐响应分析中考虑。谐响应分析是一种线性分析，若指定了非线性单元，作为线性单元处理，其输入材料性质可以是线性或非线性、各向同性或正交各项异性、温度恒定的或温度相关的，必须指定材料的弹性模量和密度（或某种形式的刚度和质量）。谐响应分析可以对有预应力结构进行分析。谐响应分析施加载荷必须是随时间按正弦规律变化，相同的频率的多种载荷可以是同相或不同相的，其输出为每一个自由度上的谐位移和多种导出量，如：应力、应变、单元应力、反作用力等，在分析结果写入jobname.RST 文件中，可以用POST1和POST26观察分析结果，与模态分析不同，其结果为真实值。 用于谐响应分析的运动方程为： [][][]}{}{}{}{)())((21212F i F u u K C i M +=+++-ωω 其中：式中[M]为质量矩阵；[C]为阻尼矩阵；[K]为刚度矩阵。 若在结构中定义了阻尼，响应将与载荷异步，所有结果将是复数形式并以实部和虚部存储，施加的是异步载荷，同样产生复数结果。谐响应分析可以应用于旋转设备的支座、固定的装置和部件，如：压缩机、发动机、泵和涡轮机械等的支座，受涡流影响的结构，如：涡轮叶片、飞机机翼、桥和塔等。 二、谐响应分析的方法 ANSYS 提供了各种分析类型和分析选项，使用不同方法ANSYS 软件会自动配置相应选择项目，常用的分析类型和分析选项，如表15-1所示。
ANSYS在进行谐响应分析中可以采用三种方法，即Full(完全)法、Reduced（缩减）法和Mode Superposition（模态叠加）法，如表15-2、表15-3所示。 在谐响应分析中，所有施加的载荷以规定的频率（或频率范围）变化，“载荷”包括位移约束、作用力、压强等，如果要施加重力和热载荷，同样将其视作简谐变化的载荷，谐波载荷施加时包括振幅和相位角、频率、载荷加载形式（Stepped或Ramped），振幅为载荷值，相角是在两个或两个以上谐波载荷间的相位差，单一载荷不需相角。ANSYS不能直接输入振幅和相角，而是规定实部和虚部的分量，如 F1real=F1max (F1max为F1的振幅) F1imag=0 F2real=F2max cosф(.F2max为F2的振幅) F2imag= F2max sinф 图15-1 不同相角两个简谐载荷示意图 在谐响应分析中，通常采用一个载荷步，可以采用若干子步，且每个子步具有不同的频率范围，若干子步载荷可按线性变化施加也可按阶梯变化施加，但由于载荷值代表的是最大振幅，故通常是阶梯加载。