ANSYS隨機振動理論

1、§4、5隨機振動（PSD）分析步驟PSDb析包括如下六個步驟：1. 建造模型；求得模態(tài)解；擴展模態(tài)；獲得譜解；合并模態(tài)；觀察結(jié)果。以上六步中，前兩步跟單點響應(yīng)譜分析一樣，后四步將在下面作詳細(xì)講解。ANSYS/Professional產(chǎn)品中不能進(jìn)行隨機振動分析。如果選用GUI交互方法進(jìn)行分析，模態(tài)分析選擇對話框（MODOPt令）中包含有就是否進(jìn)行模態(tài)擴展選項（MXPAND令），將其設(shè)置為YESM可以進(jìn)行下面得：擴展模態(tài)。這樣，第二步（求得模態(tài)解）與第三步（擴展模態(tài)）就合并到一個步驟中進(jìn)行計算。§4、4、9建造模型該步與其它分析類型建立模型得過程相似，即定義工作名、分析得標(biāo)題、

2、單元類型、單元實常數(shù)、材料性質(zhì)、模型幾何形狀等。注意以下兩點：只有線性行為在譜分析中才就是有效得。任何非線性單元均作為線性處理。如果含有接觸單元，那么它們得剛度始終就是初始剛度，不再改變；必須定義材料彈性模量（EK（或其她形式得剛度）與密度（DENS。材料得任何非線性將被忽略，但允許材料特性就是線性得、各向同性或各向異性以及隨溫度變化或不隨溫度變化。§4、5、。獲得模態(tài)解結(jié)構(gòu)得模態(tài)解（固有頻率與振型）就是計算譜解所必須得。模態(tài)分析得具體過程在模態(tài)分析中已經(jīng)闡述過，這里還需注意以下幾點：使用BlockLanczos法（缺?。?、子空間法或縮減法提取模態(tài)。非對稱法、阻尼法、QRffi尼法以

3、及PowerDynamics法對下一步譜分析就是無效得；-所提取得模態(tài)數(shù)目應(yīng)足以表征在感興趣得頻率范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)所具有得響應(yīng)；如果使用GUI交互式方法進(jìn)行分析，模態(tài)分析設(shè)置MODOPN話框得擴展模態(tài)選項置為NO狀態(tài)，那么模態(tài)計算時將不進(jìn)行模態(tài)擴展，但就是可以選擇地擴展模態(tài)（參瞧MXPAND令得SIGNIF輸入項得用法）。否則，將擴展模態(tài)選項置為YES狀態(tài)。,材料相關(guān)阻尼必須在模態(tài)分析中進(jìn)行指定；-必須在施加激勵譜得位置添加自由度約束；求解結(jié)束后退出SOLUTIOlNt理器。§4、5、1擴展模態(tài)無論選用子空間法、BlockLanczos法還就是縮減法，都必須進(jìn)行模態(tài)擴展。關(guān)于模態(tài)擴展，動力

4、學(xué)分析指南一模態(tài)分析部分“擴展模態(tài)”一節(jié)有詳細(xì)講述。另外還需注意以下幾點：-只有擴展后得模態(tài)才能在以后得模態(tài)合并過程中進(jìn)行模態(tài)合并操作；-如果對譜所產(chǎn)生得應(yīng)力感興趣，這時必須進(jìn)行應(yīng)力計算。在缺省情況下，模態(tài)擴展過程就是不包含應(yīng)力計算得，這同時意味著譜分析將不包含應(yīng)力結(jié)果數(shù)據(jù)。-模態(tài)擴展可以作為一個獨立得求解過程，也可以放在模態(tài)分析階段；在模態(tài)擴展結(jié)束之后，應(yīng)執(zhí)行FINISH命令退出求解器（SOLUTION。正如動力學(xué)分析指南一模態(tài)分析部分中講述得那樣，在進(jìn)行模態(tài)分析時執(zhí)行MXPAND令就可以將模態(tài)求解與模態(tài)擴展合并成一步（GUI交互方法與批處理方法）。§4、5、2獲得譜解功率譜密度譜

5、求解時，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫必須包含模態(tài)分析結(jié)果數(shù)據(jù)，以及模態(tài)求解獲得得下歹0文件：JobnameMODEJobnameESAVJobnameEMATJobnameFULL（僅子空間法與BlockLanczos法有）與JobnameRST1、進(jìn)入求解器（/SOLU命令）Command:/SOLU2、定義分析類型與分析選項對于譜分析類型（SPOP而令），選擇功率譜密度（PSD）;若對應(yīng)力結(jié)果感興趣，則打開應(yīng)力計算開關(guān)（SPOP而令設(shè)置為ON只有在擴展模態(tài)過程中要求過計算應(yīng)力，這時才能計算由譜引起得應(yīng)力。3、定義載荷步選項。下面得選項適用于隨機振動：-譜數(shù)據(jù)?功率譜密度（PSD類型Command:PSDUN

6、ITGUI:MainMenu>Solution>Spectrum>-PSD-Settings功率譜密度類型可以就是位移、速度、力、壓力或加速度。在后面得第4、步與第5、步中將指定就是基礎(chǔ)激勵還就是節(jié)點激勵。如果施加壓力功率譜密度，則應(yīng)在模態(tài)分析時就施加壓力。?定義功率譜密度一頻率二維表Command:PSDFREQ,PSDVALGUI:MainMenu>Solution>Spectrum>-PSD-PSDvsFreqMainMenu>Solution>Spectrum>-PSD-GraphTablesPSDFE由PSDVA命令就是用來定義功

7、率譜密度一頻率二維表。第6、步將描述其它功率譜密度激勵得施加方法。執(zhí)行STAT命令可以顯示功率譜密度-阻尼（動力特性選項）這里可以指定下列種類得阻尼：a阻尼（ALPH臨令）、b阻尼（BETADT令）、恒定阻尼比（DMPRAT令）與頻率相關(guān)阻尼比（MDAMP令）。注意，恒定阻尼比就是利用DMPRAT令指定給所有頻率得。如果定義了多種阻尼，ANSYSt計算出對應(yīng)每一頻率得有效阻尼比。注意：若在PSD分析中沒有定義阻尼，即缺省時將使用1%得DMPRAT-Alpha（質(zhì)量）阻尼GUI:MainMenu>SolutionTime/Frequence>DampingLoadStepOpts-B

8、eta（剛度）阻尼Command:BETADGUI:MainTime/FrequenceMenu>Solution>DampingLoadStepOpts恒定阻尼比Command:DMPRATGUI:MainMenu>SolutionTime/Frequence>DampingLoadStepOpts頻率相關(guān)阻尼比Command:MDAMPGUI:MainMenu>SolutionTime/Frequence>DampingLoadStepOpts卜面就是隨機振動分析得步驟:4、在節(jié)點上施加功率譜密度（PSD激勵反之,指定值0、0（或空當(dāng)指定值1、0時，該節(jié)

9、點就施加功率譜密度激勵。值）時，該節(jié)點得功率譜密度激勵將被刪除。激勵得方向由D命令（施加基礎(chǔ)激勵）中UXUYUZ得符號或者F命令（施加節(jié)點激勵）中FXFXFZ得符號來決定。對于節(jié)點激勵，非1、0得值充當(dāng)激勵縮放系數(shù)。對于壓力功率譜密度，引入模態(tài)分析中生成得載荷向量（LVSCAL命令）,也可以使用縮放系數(shù)。注意，基礎(chǔ)激勵只能施加在模態(tài)分析中施加有約束得節(jié)點上。Command:DDKDL或DA（施加基礎(chǔ)激勵）F或FK（施加節(jié)點激勵）LVSCALE施加壓力PSDGUI:MainMenu>Solution>-Loads-Apply>-BasePSDExcit-OnNodes5、開始計

10、算上述PSD#勵縮放系數(shù)在PFAC而令得TBLNCM指定選用哪一個PSg,Excit域指定就是對基礎(chǔ)激勵還就是節(jié)點激勵得計算。Command:PFACTGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts一Spectrum>-PSD-CalculatePF6、定義其它PSD敖勵如果同一模型上有多個PSD敖勵，就按每一個功率譜密度表重復(fù)上面第3、4與5步得過程。然后根據(jù)實際情況確定各激勵問得相關(guān)程度，恰當(dāng)?shù)剡x用下列命令：Command:COVAL共譜值）QDVAL二次譜值）PSDSPL空間關(guān)系）PSDWAV波傳播關(guān)系）GUI:MainMenu>Solut

11、ion>-LoadStepOpts一Spectrum>-PSD-Correlation在使用PSDSP成PSDWAV令時，PFAC於令得Parcor域分別設(shè)置為SPATIAL或WAVE對于多點基礎(chǔ)激勵，由于PSDSPEPSDWAV得關(guān)系可能會大大增加CPU尋計算量。在使用PSDSP四PSDWAV令（例如，F(xiàn)Y不能施加到一個節(jié)點而FZ施加到另外一個節(jié)點）時，節(jié)點激勵與基礎(chǔ)激勵輸入必須就是一致得。PSDSPL與PSDWAV令不能用于壓力PSD析。7、設(shè)置輸出控制項該分析只有一條輸出控制命令PSDRE,*定義寫入結(jié)果文件得輸出數(shù)據(jù)得數(shù)量與格式?？梢杂嬎愠鋈N結(jié)果數(shù)據(jù)：位移解、速度解、或加

12、速度解，每一種解都可以就是絕對值或?qū)τ诨鶞?zhǔn)值得相對值。Command:PSDRESGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts一Spectrum>-PSD-CalcControls下表列出了所有可以獲得得分析結(jié)果。為了限制輸入到結(jié)果文件得數(shù)據(jù)量，在模態(tài)擴展過程中執(zhí)行OUTRE命令進(jìn)行控制。執(zhí)行命令OUTPR,NSOL,ALL將顯示重要得模態(tài)方協(xié)差項得總列表。PS協(xié)析結(jié)果數(shù)據(jù)列表速度求解（PSDRESOr令中LABEL項為VELQ速度、應(yīng)力速度與力速度等相對、絕對或都不就是加速度求解（PSDRES令中LABEL項為ACEL加速度、應(yīng)力加速度與力加速度等

13、相對、絕對或都不就是8、開始求解計算（SOLV盼令）Command:SOLVEGUI:MainMenu>Solution>CurrentLS9、退出求解器（FINISH命令）Command:FINISHGUI:退出求解器§4、5、3合并模態(tài)在求解過程中，模態(tài)合并可以作為獨立步驟，其基本過程如下：1、進(jìn)入求解器Command:/SOLUGUI:MainMenu>Solution2、指定分析類型Command:ANTYPEGUI:MainMenu>Solution>NewAnalysis選項：NewAnalysis（ANTYP命令）選擇新得分析。選項：Ana

14、lysisType：Spectrum（ANTYP確令）選擇譜分析。3、選擇模態(tài)合并方法在隨機振動中，只有PSD莫態(tài)合并方法。該方法將計算結(jié)構(gòu)中得1s位移、應(yīng)力等。如果沒有執(zhí)行PSDCO命令，程序?qū)⒉挥嬎憬Y(jié)構(gòu)得1s響應(yīng)。Command:PSDCOMGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Spectrum>PSD-ModeCombinPSD莫態(tài)合并方法（PSDCOM令）中得SIGNIF與COMODfi項指定參加模態(tài)合并得數(shù)目（PSDCOM）。如果檢驗這兩個選項，記住打印第四步（獲得譜解）中模態(tài)協(xié)方差矩陣，研究趨向于最終結(jié)果得模態(tài)得相對分布。4、開始

15、求解Command:SOLVEGUI:MainMenu>Solution>-Solve-CurrentLS5、退出求解器Command:FINISHGUI:退出求解器。§4、5、4觀察結(jié)果隨機振動分析得結(jié)果都寫入結(jié)果文件JobnameRST它包括如下信息：1、模態(tài)分析結(jié)果中得擴展模態(tài)形狀；2、基礎(chǔ)激勵靜力解（PFACT,BAS的令）；3、如果要求進(jìn)行模態(tài)合并（PSDCO飾令），并且就是利用PSDRE命令設(shè)置得,那么就有下歹0輸出信息：-1s位移解（位移、應(yīng)力、應(yīng)變、力）；-1s速度解（速度、應(yīng)力速度、應(yīng)變速度、力速度）；-1s加速度解（加速度、應(yīng)力加速度、應(yīng)變加速度、力加

16、速度）。先在POST桁處理器中觀察上述信息，然后在POST2處理器中計算響應(yīng)PSD*、5、4、1在POST1后處理器中觀察結(jié)果在觀察結(jié)果之前，先要了解結(jié)果文件中結(jié)果數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如下表所示。注意：如果只定義了節(jié)點PSD激勵，第2載荷步得結(jié)果將就是空得。同樣，如果用PSDRE既令放棄了位移、速度或加速度得求解，對應(yīng)得載荷步也將就是空得。在功率譜密度分析時，將不生成載荷步3、4或5中超單元位移文件（、DSUM）。PSD析結(jié)果數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)載荷步子步內(nèi)容1第1階模態(tài)得擴展了得模態(tài)解12第2階模態(tài)得擴展了得模態(tài)解3第3階模態(tài)得擴展了得模態(tài)解等等等1第1個PSD表得單位靜態(tài)解22第2個PSD表得單位靜態(tài)解等等

17、等311s位移解411s速度解（如果要求了得話）511s加速度解（如果要求了得話）POST佰處理器中觀察結(jié)果得步驟：1. 用SET命令將想要觀察得結(jié)果數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)庫。例如，要讀入1s位移解,執(zhí)行命令：Command:SETGUI:MainMenu>GeneralPostproc>-ReadResults-FirstSet2. 顯示結(jié)果。使用SPRS析中相同得選項來顯示結(jié)果。注意：在隨機振動分析中，"應(yīng)力"并不就是實際得應(yīng)力而就是應(yīng)力得統(tǒng)計值，由PLNSOL#令顯示得節(jié)點平均應(yīng)力可能就是不合理得。*、5、4、2在POST26中計算響應(yīng)PSDs已有了JobnameR

18、S偉JobnamePSD文件，用戶就可以計算并顯示響應(yīng)PSDs結(jié)果文件中得任何信息（位移、速度與加速度）。計算響應(yīng)PSDsW步驟：1、進(jìn)入時間-歷程后處理器Command:/POST26GUI:MainMenu>TimeHistPostPro2、存儲頻率向量。NPTSB是加在固有頻率兩邊以使得頻率向量變得"平滑"得頻率點得數(shù)目（缺省值就是5）。頻率向量保存為1。Command:STORE,PSD,NPTSGUI:MainMenu>TimeHistPostPro>StoreData3、定義保存感興趣結(jié)果（位移、應(yīng)力與反力等）得變量Command:NSOL,ESOU/或RFORCEGUI:Main