ansys結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析-資料下載頁(yè)
2025-07-15 17:43本頁(yè)面
【正文】 。粘性阻尼的大小與速度相關(guān)， ANSYS預(yù)設(shè)二者之間成正比，亦即 其中 [C] 稱為阻尼系數(shù) (damping coefficient)。當(dāng)結(jié)構(gòu)物在空氣中緩慢運(yùn)動(dòng)時(shí)，阻尼系數(shù)通常很小，所以 FD幾乎可以忽略。但是當(dāng)結(jié)構(gòu)物在液體中運(yùn)動(dòng) (如油、水 )，或在空氣中運(yùn)動(dòng)速度很快時(shí)， FD必須加以考慮。 ? ? ? ?? ?xD ?CF ?（ 3）結(jié)構(gòu)與另一個(gè)固體之間的摩擦，稱為干摩擦阻尼或庫(kù)侖阻尼 (dry friction or Column damping)。該摩擦力通常與結(jié)構(gòu)的速度無(wú)關(guān)，而是與相互接觸面的正向力成正比。在 ANSYS中要模擬這個(gè)現(xiàn)象，通常是將各種形式的接觸單元 (Contact elements)置于接觸面之間，而摩擦系數(shù)則是接觸單元的輸入數(shù)據(jù)之一。 Ansys中阻尼矩陣的計(jì)算 ANSYS中計(jì)算阻尼矩陣 (Damping matrix)的方程如下： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?112 ( 1 4 )meNNmc j j j kjk??? ? ? ? ????????? ?? ??? ? ? ? ? ? ? ??????? ????????? ????C M K K C C14式中，整體結(jié)構(gòu)的阻尼矩陣 [C] 是由 5大項(xiàng)組合而成的： (1) α阻尼(α[M])是假設(shè)阻尼項(xiàng)是整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量矩陣乘以一個(gè)系數(shù) α，也就是假設(shè)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量越大，阻尼就越大。很顯然地 α阻尼項(xiàng)是考慮結(jié)構(gòu)和周遭流體的摩擦現(xiàn)象，即質(zhì)量越大，摩擦就會(huì)越大； (2) β阻尼項(xiàng) ((β+βc)[K])是假設(shè)阻尼項(xiàng)是整體結(jié)構(gòu)的剛度矩陣乘以一個(gè)系數(shù) (β+βc)，也就是假設(shè)結(jié)構(gòu)的剛性越大，阻尼就越大， β阻尼項(xiàng)是考慮結(jié)構(gòu)材料本身的摩擦現(xiàn)象，即剛性越大，摩擦就會(huì)越大； (3)第 3項(xiàng)的考慮與第 2項(xiàng)是類似的，但是考慮每一種材料可能有不同的 β值； (4)第 4項(xiàng)是輸入個(gè)別元素的阻尼矩陣 (如COMBIN1 MATRIX27等元素）， ANSYS將會(huì)把它們累加起來(lái)； (5) 第5項(xiàng)阻尼是和振動(dòng)頻率有關(guān)的，也就是說(shuō)阻尼的大小和結(jié)構(gòu)振動(dòng)速度有關(guān)。你可以輸入一個(gè)整體結(jié)構(gòu)的阻尼率（ DMPRAT命令輸入），再加上每一個(gè)共振頻率下的阻尼率 (MDAMP命令輸入 )， ANSYS會(huì)自動(dòng)計(jì)算 Cξ。 時(shí)間積分步長(zhǎng) 動(dòng)力分析需要對(duì)時(shí)間進(jìn)行數(shù)值積分，所以需要輸入積分時(shí)間間隔（ integration time step， ITS）。 ITS的選擇不只會(huì)影響計(jì)算效率，也會(huì)影響精確度，也常常會(huì)影響收斂性。以下四個(gè)準(zhǔn)則可以用來(lái)作為選擇 Δt的參考。 響應(yīng) 時(shí)間 最小響應(yīng)時(shí)間 只有 Δt要足夠小才能能捕捉到結(jié)構(gòu)響應(yīng)的細(xì)節(jié)。上圖表示結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，假設(shè)最小的響應(yīng)周期是 f，則 Δt可以為 1/20的 f，亦即 20ft ??(1) 響應(yīng)頻率 (2) 載荷的特性 選擇 Δ t必須要小到能夠精準(zhǔn)地來(lái)描述輸入載荷的特性。若輸入載荷是緩慢變化的，那么 Δ t就不要用太小，如下圖中 0至，輸入載荷是劇烈變化，那么 Δ t必須較小。特別是在階躍載荷時(shí)， Δ t必須很小，如下圖中 。 0 時(shí)間 (s) 外載 (3) 接觸頻率 如果在分析模型中含有接觸單元時(shí)，須考慮數(shù)值計(jì)算中 Δt的選擇問(wèn)題。接觸單元在計(jì)算上是用類似于彈簧來(lái)連接接觸點(diǎn)，所以在運(yùn)動(dòng)時(shí)，接觸單元附近就會(huì)有動(dòng)態(tài)變形。 Δt要小到能夠捕捉到這種行為 ，其準(zhǔn)則為： 30Tt ??其中 T是上述彈簧的自振周期。 (4) 波傳播 當(dāng)外界載荷沖擊到細(xì)長(zhǎng)桿件 (方向沿桿的方向 )時(shí)，桿件在長(zhǎng)度的變形是以縱向波的方式傳遞的。 Δt要足夠小到能夠捕捉到這種彈性波，其準(zhǔn)則為： 其中 Δx是單元的最小尺度，而 c是指彈性波的速度，類似于這類型的波傳播分析均可以參考此準(zhǔn)則。 cxt3???
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