第二章 谐响应分析(6)

·指定求解的模态数[HROPT]。此数将决定谐响应分析解的精度。一般地，指定的模态数应当覆盖简谐载荷频率范围的百分之五十以上；

·可以将解按结构的固有频率进行聚集[HROUT]，以得到更光滑、更精确的响应曲线； ·可以选择在各频率处输出一个包含了各阶模态对总响应的贡献的表格[HROUT]。 3.在模型上施加载荷。除下列限制外，谐响应分析中的载荷与完全法中所述的载荷相似。

·只可施加力、加速度和模态分析中生成的载荷向量。可用LVSCALE命令来施加在模态分析中生成的载荷向量；

·如果采用的是由缩减法模态分析得到的振型，力只能加在主自由度上。

4.指定载荷步选项。除了可以指定振型阻尼[MDAMP]外，这一步和缩减法中相应步骤基本一样。参见“瞬态动力学分析”中关于阻尼的详细论述。（记住，正如在模态分中所述，如果使用QR阻尼法提取模态，那么在模态叠加法谐响应分析中定义的任何阻尼都将被忽略）。如果选择了clustering（聚集）选项[HROUT]，就可用命令NSUBST指定分布在固有频率两侧的解的数目。缺省情形下计算出四个解，但是可以指定2到10个解。

5.如果使用分块Lanczos法（缺省）或子空间法进行模态分析（ MODOPT ,LANB或SUBSP），可以利用节点项配合 OUTRES ,NSOL命令限制位移数据写进缩减位移文件Jobname.RFRQ。扩展过程只能处理那些写入.RFRQ文件的单元及其它们的节点上的结果。为了使用该选项，首先执行 OUTRES ,NSOL,NONE命令禁止写入所有项，然后执行 OUTRES ,NSOL,ALL, component 命令指定写入感兴趣的项。重复执行 OUTRES 命令处理其他希望写入.RFRQ文件的节点项。

6.保存数据库备份。 命令：SAVE

GUI：Utility Menu>File>Save as 7.开始求解。 命令：SOLVE

GUI： Main Menu>Solution>-Solve-Current LS

8.如有其他载荷和频率范围（即其他载荷步），重复第3步至第7步。如果希望进行时间历程后处理（在POST26中），则任何两个载荷步之间的频率范围不能发生重叠。 9.离开SOLUTION 命令：FINISH

GUI：关闭Solution菜单

无论采用的模态提取法是子空间法、分块Lanczos法、缩减法、PowerDynamics法或QR阻尼法，模态叠加法谐响应分析的解都被保存到缩减位移文件Jobname.RFRQ中。因此，如果对应力结果感兴趣，就需要对解进行扩展。

§2.6.3扩展模态叠加解

扩展过程的步骤和在缩减法中描述的相同。在采用Reduced特征值提取法时需要模态分析中生成的Jobname.TRI文件。扩展过程的输出包括结构分析结果文件Jobname.RST，其中包含经过扩展的结果。

§2.6.4观察结果

结果由在每个求解所用强制频率处的简谐变化的位移，应力和反作用力组成。可以用POST26或POST1观察这些结果，与缩减法中所述一样。

§2.6.5典型的模态叠加法谐响应分析命令流

下面是用模态叠加法进行谐响应分析的典型输入命令流： !建立模型

/FILNAM,...!指定工作名 /TITLE,...!标题 /PREP7!进入PREP7 ---

---!生成模型 --- FINISH !进行模态求解

/SOLU!进入求解器SOLUTION ANTYPE,MODAL!指定模态分析类型

MODOPT,REDU!指定缩减法提取模态 M,...!指定主自由度 TOTAL,.. D,...!定义约束 SF,...!定义单元载荷 SAVE

SOLVE!开始模态求解 FINISH

!进行模态叠加法谐响应分析 /SOLU!进入求解器

ANTYPE,HARMIC!指定谐响应分析类型

HROPT,MSUP,...!指定模态叠加法和参加计算的模态数目 HROUT,...!输出控制选项 LVSCALE,...!单元载荷的比例系数 F,...!节点载荷

HARFRQ,...!强制频率范围 DMPRAT,...!阻尼比 MDAMP,...!模态阻尼比 NSUBST,...!解的数目 KBC,...!斜坡或阶梯载荷 SAVE

SOLVE!开始求解 FINISH

!检查模态叠加法谐响应分析结果

/POST26

FILE,,RFRQ!后处理文件Jobname.RFRQ NSOL,...!存储节点结果到一个变量 PLCPLX,...!绘制复变量的方式 PLVAR,...!绘制变量曲线 FINISH !扩展结果

/SOLU!重新进入求解器 EXPASS,ON!打开扩展开关 EXPSOL,...!扩展单一解 HREXP,...!扩展解的相位角 SOLVE FINISH !检查扩展解 /POST1

SET,...!读入检查频率的结果 PLDISP,...!画变形形状 PLNSOL,...!画节点结果等值图 --- FINISH

参见《ANSYS命令参考手册》中ANTYPE、MODOPT、M、TOTAL、 HROPT、HROUT、LVSCALE、F、HARFRQ、DMPRAT、MDAMP、NSUBST、KBC、 FILE、NSOL、PLCPLX、PLVAR、EXPASS、EXPSOL、HREXP、SET及PLNSOL等命令的说明。

§2.7有预应力的完全法谐响应分析

有预应力的谐响应分析用于计算有预应力结构的动力学响应，如小提琴的弦。它假设是简谐变化的应力（叠加在预应力上）比预应力本身小得多。

§2.7.1 有预应力的完全法谐响应分析

有预应力完全法谐响应分析首先需要进行预应力结构静力分析之外，其他过程基本上与无预应力完全法谐响应分析相同：

1.创建模型，获取打开预应力效应（[PSTRES,ON]）的静力学分析解。

2.重新进入求解器，获取打开预应力效应（[PSTRES,ON]）的完全法谐响应的解。在静力学分析中生成的文件Jobname.EMAT和Jobname.ESAV必须存在且有效。

§2.7.2有预应力的缩减法谐响应分析

有预应力缩减法法谐响应分析首先需要进行预应力结构静力分析之外，其他过程基本上与无预应力缩减法法谐响应分析相同：

1.建模并在打开预应力效果[PSTRES,ON]的前提下获取静力学分析解。

2.重新进入求解器，获取打开预应力效应（[PSTRES,ON]）的缩减法谐响应分析解。在静力学分析中生成的文件Jobname.EMAT和Jobname.ESAV必须存在。.

§2.7.3有预应力的模态叠加法谐响应分析

为了在模态叠加法谐响应分析中包含预应力效果，应当首先进行有预应力模态分析。参见“模态分析”中的详细说明。在完成了有预应力模态分析后，就可以象一般的模态叠加法分析那样继续进行分析了。

§2.8谐响应分析实例

§2.8.1“工作台-电动机”系统谐响应分析

如图4所示一个“工作台-电动机”系统，当电机工作时由于转子偏心引起电机发生简谐振动，这时电机的旋转偏心载荷是一个简谐激励，计算系统在该激励下结构的响应。要求计算频率间隔为10/10=1HZ的所有解以得到满意的响应曲线，并用POST26绘制幅值对频率的关系曲线。已知条件如下： 电机质量：m=100Kg

简谐激励为：Fx = 100 NFz = 100 N，与Fx落后90度相位角

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