瞬态动力学分析08

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1、§3.8.2自动时间步长自动时间步长（也称作时间步长优化）试图按响应频率和非线性效果来调整求解期间的积分时间步长。此特征的主要好处是可以减少子步的总数，从而节省计算机资源。同理，采用自动时间步长可以大大减少可能需要进行重新分析（调节时间步长，非线性，等）的次数。如果存在非线性，自动时间步长还会带来另外一个好处：适当地增加载荷并在达不到收敛时回溯到先前收敛的解（二分法）。可以用命令AUTOTS激活自动时间步长。（关于存在非线性时采用自动时间步长的情况参见“非线性分析”。）虽然对于所有分析都激活自动时间步长似乎是一个好

2、主意，但在有些情况下自动时间步长也可能是无益的（甚至可能是有害的）：•只是在结构的局部有动力学行为的问题（例如涡轮叶片和轮毂组件），这时系统部件的低频能量部分远远高于高频部分。•受恒定激励的问题（如地震载荷），在这种情形下当不同频率被激活时时间步长趋于连续变化。•运动学问题（刚体运动），在这种情形下刚体运动对响应频率项的贡献将占主导地位。§3.&3阻尼大多数系统屮存在阻尼，而且在动力学分析屮应当指定阻尼。在ANSYS程序可以指定五种形式的阻尼：•Aplha和Beta阻尼（Rayleigh阻尼）•和材料相关的阻尼•恒

3、定的阻尼比•振型阻尼•单元阻尼在ANSYS/Professional程序中只有恒定阻尼比和振型阻尼可用。可以在模型中指定多种形式的阻尼，程序按所指定的阻尼之和形成阻尼矩阵［C］。下表列出了在不同结构分析中可用的阻尼类型。不同分析类型可用的阻尼分析类型a,B阻尼[ALPHAD,BETAD]材料相关阻尼[MP,DAMP]恒定阻尼比[DMPRAT]振型阻尼[MDAMP]单元阻尼[3](C0MBIN7等)静力学分析N/A/AN/AN/AN/A模态分析无阻尼No[5]No[5]No[5]No有阻尼YesYesNoNoYes

4、谐响应分析完全法YesYesYesNoYes缩减法YesYesYesNoYes模态叠加法Yes[6]Yes[4,6]Yes[7]Yes[7]Yes[6]瞬态分析完全法YesYesNoNoYes缩减法YesYesNoNoYes模态叠加法Yes[6]Yes[4,6]Yes[7]Yes[7]Yes[6]谱分析SPRS,MPRS[2]Yes[l]YesYesYesNoDDAM[2]Yes[1]YesYesYesNoPSD[2]YesNoYesYesNo屈曲分析N/AN/AN/AN/AN/A子结构YesYesNoNoYesN

5、/A表示不能使用[1]表示只可用B阻尼，不可用a阻尼[2]表示阻尼只用于模态合并，不用于计算模态系数[3]表示包括超单元阻尼矩阵[4]表示如果经模态扩展转换成了振型阻尼[5]表示如果指定了，程序会计算出一个用于随后的谱分析的有效阻尼比[6]表示如果使用QR阻尼模态提取方法[MODOPT,QRDAMP],在前处理或模态分析过程中指定任何阻尼，但ANSYS在执行模态叠加分析时将忽略任何阻尼。[7]如果你使用QR阻尼模态提取方法[MODOPT,QRDAMP],DMPART和MDAMP不能使用。1.Alpha阻尼和Beta

6、阻尼Alpha阻尼和Beta阻尼用于定义瑞利（Rayleigh）阻尼常数a和B。阻尼矩阵是在用这些常数乘以质量矩阵［M］和刚度矩阵［K］后计算出来的。命令ALPHAD和BETAD分别用于确定瑞利（Rayleigh）阻尼常数Q和B。通常Q和B的值不是直接得到的，而是用振型阻尼比看计算出来的。占是某个振型i的实际阻尼和临界阻尼Z比。如果嗎是模态i的固有角频率，则a和B满足下列关系：百=在许多实际问题中，Alpha阻尼（或称质量阻尼）可以忽略（。二0）o这种情形下，可以由已知的看和6计算出B：由于在一个载荷步中只能输入一

7、个B值，因此应该选取该载荷步中最主要的被激活频率来计算B值。为了确定对应给定阻尼比§的a和B值，通常假定Q和BZ和在某个频率范围内近似为恒定值（见图5）。这样，在给定阻尼比§和一个频率范围（Ji〜3j后，解两个并列方程组便可求得a和B。但尼比图5瑞利阻尼Alpha阻尼在模型中引入任意大质量时会导致不理想的结果。一个常见的例子是在结构的基础上加一个任意大质量以方便施加加速度谱（用大质量可将加速度谱转化为力谱）。Alpha阻尼系数在乘上质量矩阵后会在这样的系统中产牛非常大的阻尼力，这将导致谱输入的不精确，以及系统响应的

8、不精确。Beta阻尼和材料阻尼在非线性分析中会导致不理想的结果。这两种阻尼要和刚度矩阵相乘，而刚度矩阵在非线性分析中是不断变化的。由此所引起的阻尼变化有时会和物理结构的实际阻尼变化相反。例如，存在由塑性响应引起的软化的物理结构通常相应地会呈现出阻尼的增加，而存在Beta阻尼的ANSYS模型在出现塑性软化响应时则会呈现出阻尼的降低。1.和材料相关的阻尼和材料相