workbench瞬態(tài)動(dòng)力分析

1、Training ManualTraining ManualDYNAMICS 11.0定義： 確定結(jié)構(gòu)在任意隨時(shí)間變化載荷作用下系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)特性的技術(shù)。輸入數(shù)據(jù)： 最一般形式是載荷為時(shí)間的任意函數(shù)；輸出數(shù)據(jù)： 隨時(shí)間變化的位移和其它的導(dǎo)出量，如：應(yīng)力和應(yīng)變。Training ManualDYNAMICS 11.0 基本運(yùn)動(dòng)方程 這是動(dòng)力學(xué)最通常的方程形式，載荷可以是任意隨時(shí)間變化的. 按照求解方法， ANSYS 允許在瞬態(tài)動(dòng)力分析中包括各種類(lèi)型的非線性 大變形、接觸、塑性等等. tFuKuCuM Training ManualDYNAMICS 11.0求解運(yùn)動(dòng)方程求解運(yùn)動(dòng)方程直接積分法直接積分

2、法模態(tài)疊加法模態(tài)疊加法隱式積分隱式積分顯式積分顯式積分完整矩陣法完整矩陣法縮減矩陣法縮減矩陣法完整矩陣法完整矩陣法縮減矩陣法縮減矩陣法Training ManualDYNAMICS 11.0 兩種求解運(yùn)動(dòng)學(xué)方程方法: 模態(tài)疊加法 直接積分法 運(yùn)動(dòng)方程可以直接對(duì)時(shí)間按步積分。在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)（time = 0, Dt , 2Dt, 3Dt,.) ，需求解一組聯(lián)立的靜態(tài)平衡方程（F=ma）； 需假定位移、速度和加速度是如何隨時(shí)間而變化的， (積分方案選擇) 有多種不同的積分方案，如中心差分法，平均加速度法, Houbolt, WilsonQ, Newmark 等.Training ManualDYNA

3、MICS 11.0 時(shí)間積分方案 兩種積分方案 Newmark 和 HHT. 缺省為 Newmark 不同的a 和d 造成積分方案的變化 (隱式 / 顯式 / 平均加速度 ). Newmark 是隱式積分方案. ANSYS/LS-DYNA 利用顯式積分方案. Training ManualDYNAMICS 11.0 時(shí)間積分方案 - HHT 方法 : Newmark 方法是求解方法是求解 t n+1時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方程方程HHT 方法方法 求解中間時(shí)間點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)求解中間時(shí)間點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程然后外推到方程然后外推到 t n+1.(Note: 缺省缺省HHT方法方法 a am = 0 )Traini

4、ng ManualDYNAMICS 11.0 時(shí)間積分方案 - 時(shí)間積分參數(shù), , a, d d, af, am, 通過(guò)求解控制選項(xiàng)輸入 TRNOPT, FULL , , NMK|HHT ! 缺省 Newmark TINTP,GAMMA,ALPHA,DELTA,THETA , , ALPHAF,ALPHAM指定指定 GAMMA 或或ALPHAF/ALPHAM0 a af 0.5 a am Soln Control. Basic 通常的選項(xiàng)用來(lái)將每個(gè)子步的結(jié)果寫(xiě)到結(jié)果文件中去. 可光滑繪制結(jié)果與時(shí)間的關(guān)系曲線. 可能造成結(jié)果文件龐大.Training ManualDYNAMICS 11.0 瞬態(tài)

5、效應(yīng)瞬態(tài)效應(yīng) on/off 用來(lái)設(shè)置初始條件用來(lái)設(shè)置初始條件 階躍或漸進(jìn)載荷階躍或漸進(jìn)載荷 指定阻尼指定阻尼 使用缺省積分參數(shù)值使用缺省積分參數(shù)值 Training ManualDYNAMICS 11.0 阻尼 和b阻尼均可用； 在大多數(shù)情況下，忽略阻尼（粘性阻尼），僅指定b阻尼（由滯后造成的阻尼）：b = 2/w式中 為阻尼比，w 為主要響應(yīng)頻率 （rad/sec）。典型命令典型命令:ALPHAD，BETAD，Training ManualDYNAMICS 11.0 求解器選擇 缺省ANSYS選擇稀疏求解器 對(duì)于大自由度問(wèn)題 (100000 dofs) 使用PCG法Training Manu

6、alDYNAMICS 11.0 初始條件 時(shí)間t = 0時(shí)的條件：u0 ，v0，a0 它們的缺省值為， u0 = v0 = a0 = 0 可能要求非零初始條件的實(shí)例： 飛機(jī)著陸 (v00) 高爾夫球棒擊球 (v00) 物體跌落試驗(yàn) (a00)Training ManualDYNAMICS 11.0 以靜載荷步開(kāi)始 當(dāng)只需在模型的一部分上施加初始條件時(shí)，例如，用強(qiáng)加的位移將懸臂梁的自由端從平衡位置“撥”開(kāi)時(shí)，這種方法是有用的； 用于需要施加非零初始加速度時(shí)。 使用IC 命令 Solution Apply Initial Conditn Define + 當(dāng)需在整個(gè)物體上施加非零初始位移或速度時(shí)I

7、C 命令法是有用的。Training ManualDYNAMICS 11.0 是缺省的初始條件，即如果u0 = v0 = 0 ，則不需要指定任何條件。 在第一個(gè)載荷步中可以加上對(duì)應(yīng)于載荷時(shí)間關(guān)系曲線的第一個(gè)拐角處的載荷。 非零初始位移及/或非零初始速度可以用IC命令設(shè)置這些初始條件。 命令：IC GUI：MainMenuSolution-Loads-ApplyInitial Conditn Define Training ManualDYNAMICS 11.0非零速度是通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)中需指定速度的部分加上小時(shí)間間隔上的小位移來(lái)實(shí)現(xiàn)的。比如如果 v0=0.25，可以通過(guò)在時(shí)間間隔0.004內(nèi)加上0.

8、001的位移來(lái)實(shí)現(xiàn)，命令流如下：.TIMINT,OFF ! Time integration effects offD,ALL,UY,.001 ! Small UY displ. (assuming Y-direction velocity)TIME,.004 ! Initial velocity = 0.001/0.004 = 0.25LSWRITE ! Write load data to load step file (Jobname.S01)DDEL,ALL,UY ! Remove imposed displacements TIMINT,ON ! Time integration e

9、ffects on.Training ManualDYNAMICS 11.0和上面的情形相似，不過(guò)施加的位移是真實(shí)數(shù)值而非“小”數(shù)值。比如，若 u0 = 1.0且v0 = 2.5，則應(yīng)當(dāng)在時(shí)間間隔0.4內(nèi)施加一個(gè)值為1.0的位移：.TIMINT,OFF ! Time integration effects offD,ALL,UY,1.0 ! Initial displacement = 1.0TIME,.4 ! Initial velocity = 1.0/0.4 = 2.5LSWRITE ! Write load data to load step file (Jobname.S01)DDE

10、LE,ALL,UY ! Remove imposed displacementsTIMINT,ON ! Time integration effects on.Training ManualDYNAMICS 11.0需要用兩個(gè)子步NSUBST,2來(lái)實(shí)現(xiàn)，所加位移在兩個(gè)子步間是階躍變化的KBC,1。如果位移不是階躍變化的（或只用一個(gè)子步），所加位移將隨時(shí)間變化，從而產(chǎn)生非零初速度。下面的例子演示了如何施加初始條件 u0 = 1.0， v0 = 0.0：.TIMINT,OFF ! Time integration effects off for static solutionD,ALL,UY,1.

11、0 ! Initial displacement = 1.0TIME,.001 ! Small time intervalNSUBST,2 ! Two substepsKBC,1 ! Stepped loadsLSWRITE ! Write load data to load step file (Jobname.S01)! Transient solutionTIMINT,ON ! Time-integration effects on for transient solutionTIME,. ! Realistic time intervalDDELE,ALL,UY ! Remove di

12、splacement constraintsKBC,0 ! Ramped loads (if appropriate)! Continue with normal transient solution procedures.Training ManualDYNAMICS 11.0可以近似地通過(guò)在小的時(shí)間間隔內(nèi)指定要加的加速度ACEL實(shí)現(xiàn)。例如，施加初始加速度為9.81的命令如下：.ACEL,9.81 ! Initial Y-direction accelerationTIME,.001 ! Small time intervalNSUBST,2 ! Two substepsKBC,1 ! St

13、epped loadsLSWRITE ! Write load data to load step file (Jobname.S01)! Transient solutionTIME,. ! Realistic time intervalDDELE,. ! Remove displacement constraints (if appropriate)KBC,0 ! Ramped loads (if appropriate)! Continue with normal transient solution procedures.Training ManualDYNAMICS 11.0 施加時(shí)

14、間-歷程載荷 時(shí)間- 歷程載荷是隨時(shí)間變化的載荷 這類(lèi)載荷有兩種施加方法：函數(shù)工具表輸入法多載荷步施加法LoadtLoadtLoadtTraining ManualDYNAMICS 11.0 函數(shù)工具 允許施加復(fù)雜的邊界條件. 可通過(guò)函數(shù)編輯器Solution Define Loads Apply Functions Define/Edit 建議: 如果邊界條件可直接用表格輸入，不推薦采用函數(shù)法.Training ManualDYNAMICS 11.0 表輸入法允許定義載荷隨時(shí)間變化的表（用數(shù)組參數(shù)）并采用此表作為載荷；尤其是在同時(shí)有幾種不同的載荷，而每種載荷又都有它自己的時(shí)間歷程時(shí)很方便；例

15、如，要施加下圖所示的力隨時(shí)間變化曲線：1. 選擇 Solution Apply Force/Moment On Nodes，然后拾取所需節(jié)點(diǎn)0.5Forcet22.5101.01.5Training ManualDYNAMICS 11.02. 選擇力方向和 “新表New table”， 然后確定（OK）；3. 輸入表名和行數(shù)（時(shí)間點(diǎn)的數(shù)量），然后確定（OK）；4. 填入時(shí)間和載荷值，然后File Apply/Quit；Training ManualDYNAMICS 11.05. 規(guī)定終止時(shí)間和積分時(shí)間步長(zhǎng) Solution Time/Frequenc Time - Time Step 不必指定

16、載荷的分步或線性條件，這已包含在載荷曲線中6. 激活自動(dòng)時(shí)間步，規(guī)定輸出控制，然后求解（稍后討論）。典型命令典型命令:TIME，! 終點(diǎn)時(shí)間終點(diǎn)時(shí)間DELTIM，0.002，0.001，0.1! 起始起始,最小和最大最小和最大 ITSAUTOTS，ONOUTRES，SOLVETraining ManualDYNAMICS 11.0 多載荷步法 允許將載荷時(shí)間歷程采用多個(gè)載荷步. 不需要數(shù)組參數(shù). 只需簡(jiǎn)單地施加每段載荷并求解或?qū)懗奢d荷步文件 (LSWRITE).Training ManualDYNAMICS 11.0 例如,要施加如圖力時(shí)間曲線 :1.需要三個(gè)載荷步: 一個(gè)是上升漸進(jìn)載荷, 一

17、個(gè)是下降漸進(jìn)載荷,另一個(gè)是階躍載荷.Forcet22.5100.5 1.01.52.定義載荷步 1:在期望的節(jié)點(diǎn)施加力值22.5 單位.指定結(jié)束時(shí)間 (0.5), 積分時(shí)間步長(zhǎng)和漸進(jìn)載荷.激活自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)，指定輸出控制，或求解或?qū)懗奢d荷步 文件.Training ManualDYNAMICS 11.03.定義載荷步 2: 改變力值為 10.0. 指定結(jié)束時(shí)間 (1.0). 不需指定積分時(shí)間步長(zhǎng)或漸進(jìn)載荷. 求解或?qū)懭胼d荷步文件.4.定義載荷步 3: 刪除載荷或設(shè)置其值為 指定結(jié)束時(shí)間 (1.5) 和階躍載荷. 求解或?qū)懭胼d荷步文件Training ManualDYNAMICS 11.0 求解

18、利用SOLVE命令 (或 LSSOLVE 如果是寫(xiě)載荷步文件). 在每個(gè)時(shí)間步，ANSYS基于載荷時(shí)間曲線計(jì)算載荷值.Training ManualDYNAMICS 11.0多載荷步過(guò)程文件： TIME,. ! Time at the end of 1st transient load step Loads . ! Load values at above timeKBC,. ! Stepped or ramped loadsLSWRITE ! Write load data to load step fileTIME,. ! Time at the end of 2nd transient load step Loads . ! Load values at above timeKBC,. ! Stepped or ramped loadsLSWRITE ! Write load data to load step fileTIME,. ! Time at the end of 3rd transient load step Loads . ! Load values at above timeKBC,. ! Stepped or ramped loadsLSWRITE ! Write load data to load step file