Algor和Ansys沖擊載荷譜計(jì)算比較報(bào)告.docx

Algor和Ansys沖擊載荷譜計(jì)算比較報(bào)告算例描述計(jì)算算例為一截面為圓管（Ro=0.01335m，Ri=0.01124m），長度2m一端固定的梁懸臂梁。在X方向加速度沖擊響應(yīng)譜下，懸臂梁的變形和應(yīng)力。沖擊譜見表1。表1 加速度沖擊響應(yīng)譜序號(hào)周期（S）頻率（1/S）加速度（m/S2）0.0025008000.0066666671508000.01100502.6550.11050.2655110.394100.10.00394懸臂梁固有頻率計(jì)算對(duì)于該模型分別用Algor和Ansys計(jì)算結(jié)構(gòu)固有頻率，共計(jì)算前50階頻率，計(jì)算結(jié)果見表2。由于algor和Ansys計(jì)算的模態(tài)略有不同，表2中的階數(shù)按照algro計(jì)算的確定。其中Ansys計(jì)算的第11，19等模態(tài)很怪見圖1和圖2，是algor中沒有的。而且這兩個(gè)模態(tài)在X方向的響應(yīng)沒有貢獻(xiàn)。從有效的模態(tài)看，高階的模態(tài)偏差比較大，但是，高階模態(tài)的參與系數(shù)都很低，對(duì)響應(yīng)的影響很小。表2 懸臂梁的固有頻率階12345678Algor頻率5.28413E+05.28413E+03.30231E+13.30231E+19.20564E+19.20564E+11.79243E+21.79243E+2Ansys頻率5.28525.285233.06833.06892.34892.348180.28180.28模態(tài)參與系數(shù)61.52018.9406.5303.330階910111213141516Algor頻率2.93888E+22.93888E+24.34696E+24.34696E+25.41343E+26.00194E+26.00194E+27.88754E+2Ansys頻率296.56296.56440.38440.38541.35610.83610.83806.87模態(tài)參與系數(shù)1.60.440.181.2000.9900.21階1718192021222324Algor頻率7.88754E+29.98644E+29.98644E+21.22808E+31.22808E+31.47528E+31.47528E+31.62398E+3Ansys頻率806.871007.31007.31271.11271.11536.91536.91624.2模態(tài)參與系數(shù)1.600.540.140.200.280.100.300階2526272829303132Algor頻率1.73846E+31.73846E+32.01593E+32.01593E+32.30607E+32.30607E+32.60735E+32.60735E+3Ansys頻率1823.51823.52129.62129.62454.12454.12795.72795.7模態(tài)參與系數(shù)0.090.240.180.100.220.020.010.20階3334353637383940Algor頻率2.70645E+32.91835E+32.91835E+33.23777E+33.23777E+33.56441E+33.56441E+3合計(jì)Ansys頻率2707.43153.33153.33525.83525.8模態(tài)參與系數(shù)00.140.040.150.010.040.1098.52圖1 ansys計(jì)算的第11階模態(tài)圖2 ansys計(jì)算的第19階模態(tài)響應(yīng)譜的計(jì)算用algor進(jìn)行響應(yīng)譜分析，響應(yīng)譜輸入函數(shù)是加速度是周期的函數(shù)。將表1的數(shù)據(jù)輸入，計(jì)算的位移響應(yīng)為圖3，應(yīng)力響應(yīng)為圖4。最大位移64.8865mm，最大應(yīng)力188.2MPa。圖3 algor計(jì)算的加速度響應(yīng)位移圖4 algor計(jì)算加速度響應(yīng)的應(yīng)力用Ansys進(jìn)行響應(yīng)譜分析，響應(yīng)譜輸入函數(shù)是加速度是頻率的函數(shù)。將表1的數(shù)據(jù)輸入，計(jì)算的位移響應(yīng)為圖5，應(yīng)力響應(yīng)為圖6。最大位移18.957mm，最大應(yīng)力60MPa圖5 Ansys計(jì)算的加速度響應(yīng)位移圖6 Ansys計(jì)算加速度響應(yīng)的應(yīng)力從計(jì)算結(jié)果看，兩個(gè)軟件結(jié)果相差很大。為什么呢？問題分析和解決1. 首先結(jié)構(gòu)的前幾階模態(tài)對(duì)激勵(lì)的響應(yīng)最大，因此，再595赫茲的響應(yīng)譜將主要引起結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。2. Algor和Ansys計(jì)算響應(yīng)譜的輸入差別在于，algor是輸入周期，Ansys輸入的是頻率，周期和頻率的關(guān)系是倒數(shù)關(guān)系。兩個(gè)軟件都是通過輸入離散的點(diǎn)的線性插值完成響應(yīng)譜的計(jì)算。問題就出在這里，加速度響應(yīng)在周期0.1到1的范圍內(nèi)是線性關(guān)系，那么頻率和加速度的關(guān)系就是倒數(shù)關(guān)系了。在我們上面的計(jì)算中也只去了兩點(diǎn)數(shù)據(jù)，這樣在Ansys里面，頻率在1到10的范圍內(nèi)也是線性關(guān)系。我們可以通過圖7看出他們的差別。明顯，按照線性關(guān)系的響應(yīng)譜的數(shù)據(jù)要小很多。所以，上面用Ansys計(jì)算的響應(yīng)就明顯偏小。在Ansys計(jì)算中，如果選擇倒數(shù)關(guān)系輸入響應(yīng)譜，其計(jì)算的結(jié)果響應(yīng)位移和應(yīng)力見圖8 和圖9?？梢钥?