【正文】 即0周期加速度)加速度值。剛性響應(yīng)影響rigid response effect，模態(tài)包含中高頻區(qū)，建議使用Gupta法。六、隨機振動分析隨機振動分析是另外一種譜分析方法，其目的是為了確定結(jié)構(gòu)靜態(tài)屬性的響應(yīng)，通常1σ標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi)的位移應(yīng)力響應(yīng)。許多過程分析都會涉及到隨機振動分析，如生產(chǎn)線上的零件，公路上行駛的車輛，飛行中的飛機，發(fā)射中的太空飛船等等。隨機振動分析包含所有時間的所有頻率，在各個頻率下的振幅是隨時間變化的。雖然在給定的頻率下，激勵的振幅是不斷變化的，當(dāng)對于大多數(shù)過程，其平均值是趨于穩(wěn)定的。因此隨機激勵可以通過功率密度取消PSD進行描述?？偟念l率范圍可以分為多個單獨的頻率范圍稱為bin，激勵平方后求每個bin的平均值，然后再除以bin的寬度，單位為RMS2/Hz。位移，速度，加速度激勵間的關(guān)系為：假設(shè)和限制l 結(jié)構(gòu)沒有隨機屬性l 沒有隨時間變化的剛度，阻尼等l 沒有隨時間變化的力和約束l 輕微的阻力，遠小于慣性和彈性力事實上，大多數(shù)隨機過程都遵循高斯分布，%,%,%。由于隨機分布近似正態(tài)分布，高σ的分布其出現(xiàn)的幾率是非常小的，因此3σ可作為分析得上限。根據(jù)理論分析對于多個PSD的計算結(jié)果通過SRSS進行組合。輸入PSD曲線時，綠色表示合理的準(zhǔn)確的，黃色表示結(jié)果并不考慮合理性，紅色表示建議修改輸入的PSD載荷。為了得到更好的PSD曲線，可以選擇improved Fit 求解設(shè)置模態(tài)階數(shù)：insignificant modes：如果選擇Yes，mode significant設(shè)為0表示選擇所有的模態(tài)，選擇1表示不選擇模態(tài)，任何小于significant level的模態(tài)表示對結(jié)果無貢獻。support 邊界條件必須在模態(tài)分析中定義?？梢暂斎胍韵聨追NPSD多個PSD可以同時施加，結(jié)果用SRSS疊加。七、瞬態(tài)分析瞬態(tài)分析是時程分析，可以包含慣性，阻尼，非線性等因素。進行瞬態(tài)分析前一般先進行以下鋪墊工作：l 簡化，對模型進行適當(dāng)簡化使求解更容易l 非線性，如果存在非線性，可以先進行靜態(tài)分析評估其影響l 模態(tài)分析，可以先進行模態(tài)分析得到結(jié)構(gòu)自然頻率和振型來評估動態(tài)行為，其中自然頻率可以用來計算時間步長。程序在求解以上方程時采用Newmark time或HHT兩種方法：時間步長：Newmark的計算方法如下：其中a0至a5是γ和?t的函數(shù)，γ是數(shù)值阻尼可以通過程序直接輸入。newmark參數(shù)α和δ通過以下公式計算：求解技術(shù)ANSYS求解瞬態(tài)分析時共有兩種方法The Full Method和The Modesuperposition method，其對比如下Full Method允許所有的非線性，接受絕大多數(shù)的載荷形式。非線性主要包含以下幾種形式，接觸非線性、幾何非線性(大變形)、材料非線性。Full Method允許所有的五種接觸方式，其中Bonded 和 No separation是線性接觸只需一個迭代步，其余是非線性接觸。非線性求解采用NewtonRaphson方法：載荷步Load steps：用來定義具有不同變化趨勢的載荷，如下圖中的Fa和Fb子步substeps:用來定義載荷增長數(shù)進行迭代求解，如下圖中的Fa1和Fb1求解設(shè)置full transient主要包含以下設(shè)置：時間步長time step是一個非常重要的參數(shù)，決定了求解的準(zhǔn)確性和收斂性，往往需要足夠小來描述結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)，建議先進行模態(tài)分析。程序默認采用自動時間步長auto time stepping，選擇合適的inital，minium，maximum時間步長是非常重要的。auto time stepping可以在minium和maximum時間步長范圍內(nèi)自動調(diào)節(jié)每個迭代的時間步長，當(dāng)收斂困難時減小時間步長，相反則增加時間步長，有利于提高求解效率，因此建議選擇自動時間步長。maximum time基于準(zhǔn)確度設(shè)置，minimum time一般取initial time的1/100或1/1000,initial time 一般按下式估算其中fresponse是可取最高階模態(tài)的頻率time integration：標(biāo)志著求解是否包含瞬態(tài)效應(yīng)(如慣性),程序默認為ON,如果設(shè)為OFF,程序?qū)⒉挥嬎闼俣软棧虼俗枘崃?.求解類型有Direct(Sparse)和Iterative(PCG)兩種：216。 Direct更易收斂，建議用在非線性模型中216。 Iterative更有效率，建議用在線性彈性行為為主導(dǎo)的實體模型中Large Deflection 如果設(shè)為ON,剛度矩陣會考慮大偏轉(zhuǎn)、大扭轉(zhuǎn)、大應(yīng)變進行實時調(diào)整，分析會包含stress stiffening effect和spin softening effect。收斂準(zhǔn)則，默認的收斂準(zhǔn)則在大多數(shù)情況下都是適用的，對于某些特殊情況，用者可以增大或減小。Line Search，對于加強收斂式有益的，以下情況你可以考慮激活Line Search選項：結(jié)構(gòu)受力載荷，結(jié)構(gòu)是薄弱的展現(xiàn)出增強剛度如釣魚竿，收斂式振蕩的。Stabilization，Nonlinear stabilization technique通過增加一個人工阻尼來幫助加快收斂，選擇off關(guān)閉，選擇Constant能量發(fā)散率和阻尼系數(shù)在每個載荷步都為常量，選擇Reduce能量發(fā)散率或阻尼系數(shù)從開始到最后一個載荷步線性減小到0.Numerical Damping通過設(shè)置一個數(shù)值阻尼來抑制高頻噪聲， method， method。Initial Conditions 即t=0時的狀態(tài)，可以直接設(shè)置初始速度，也可以通過2個steps設(shè)置位移和時間，1step end ，time integration設(shè)為OFF，則初始速度為5mm/s，再設(shè)置2step 的end time 30s，此時time integration設(shè)為ON,，具體如下圖所示。模態(tài)疊加法Mode superposition Method模態(tài)疊加法計算更快占用資源更少，允許更頻率相關(guān)的阻尼。對上面方程用模態(tài)分析求得的結(jié)果進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和解耦得到：減少求解的自由度也就減少了求解方程的數(shù)目，求解更快。要點：l 需先進行模態(tài)分析l 只允許線性行為l 時間步長是固定的l 結(jié)果的準(zhǔn)確度取決于展開的模態(tài)階數(shù)求解設(shè)置：u Substeps 或time step值是恒定的，auto time step是不可用的，time integration默認開啟u 阻尼并不是顯示計算，由式ξid=g+α2ωi+βωi2直接計算阻尼比u 所有的接觸都只按Bonded或No separation處理u 如果接觸有間隙，非線性接觸將是自由的，線性接觸取決了pinball值u include residual vector 當(dāng)外部載荷影響結(jié)構(gòu)的高階頻率時，開啟include residual vector有利于提高計算的準(zhǔn)