瞬态分析

瞬态分析变截面杆的拉伸分析1主要内容1研究背景和意义2问题描述3数值计算4结果分析5参考文献附录：数值计算程序(即命令流)1研究背景和意义瞬态动力学分析用于确定结构在任意时间随载荷变化作用下响应的一种分析方法，也称为时间历程分析。ANSYS瞬态动力学分析可以考虑材料、接触、几何非线性，也就是说允许各种非线性行为。瞬态动力学分析可采用三种方法：完全（Full）法，缩减（Reduced）法及模态叠加法。Full法采用完整的系统矩阵计算瞬态响应，它是3中方法中功能最强的，允许包含各类非线性特性（塑性、大变形、大应变等）。Reduced法通常采用主自由度和减缩矩阵来压缩问题的规模。主自由度的位移被计算出来后，解可以被扩展到出事的完整DOF集上。ModeSuperposition法通过对模态分析得到的振型（特征值）乘上因子并求和来计算出结构的响应。1研究背景和意义完全法瞬态动力学分析的典型步骤：（1）建造模型；（2）建立初始条件；（3）设置求解控制；（4）设置其他求解选项；（5）施加载荷；（6）存储当前载荷步的载荷设置；（7）重复（3）~（6）定义其他每个载荷步；（8）备份数据库；（9）开始瞬态分析；（10）退出求解器；（11）观察结果。1研究背景和意义1研究背景和意义1研究背景和意义模态叠加法进行瞬态动力分析的基本步骤：（1）建造模型；（2）获取模态解；（3）获取模态叠加法瞬态分析解；（4）扩展模态叠加解；（5）观察结果。2问题描述如图1所示为工作台与其四支撑组成的板-梁结构系统，工作台上表面施加随时间变化的均布压力。计算在下列已知条件下该系统的瞬态响应。图1.工作台及其四支撑组成系统的几何模型及载荷图2问题描述已知条件如下：全部采用A3刚材料，其特性为：弹性模量=2E11（N/m2）,泊松比=0.3，密度=7800kg/m2工作台面板（板壳）：厚度=0.02m工作台四支撑的几何特性：截面面积=2E-4m2惯性矩=2E-8m4宽度=0.01m高度=0.02m压力与时间的关系曲线如图2所示：图2.板上压力——时间关系3数值计算该工作台及其四支撑组成系统的ANSYS有限元瞬态动力分析采用四个节点弹性壳单元SHELL63以及单轴受力单元Beam4进行分析，其受力情况如图2压力——时间关系所示，使用Full法对其求解后，在POST1我们可以对该系统在任意时间的位移及应力分布进行查看；在POST26中确定该系统的动力学响应，即系统随时间变化的位移、应力、应变。3数值计算图2.工作台系统的有限元模型加载图3数值计算图4.节点146的UZ位移结果3数值计算图4.节点146的VonMises应力结果3数值计算图5.工作台系统Z方向位移变化动画显示3数值计算图6.工作台系统VonMises应力变化动画显示5参考文献龚曙光.ANSYS工程应用实例解析.机械工业出版社.2003.周长城、胡仁喜、熊文波.ANSYS11.0基础与典型范例.电子工业出版社.2007附录：数值计算程序(即命令流)/TITLE,13*SET,width,1*SET,length,2*SET,high,-1/PREP7ET,1,SHELL63ET,2,SHELL63ETDEL,2ET,2,BEAM4R,1,0.02,0.02,0.02,0.02,,,R,2,2e-4,2e-8,2e-8,0.01,0.02,,MP,EX,1,2e11MP,PRXY,1,0.3MP,DENS,1,7800RECTNG,0,length,0,width,K,5,0,0,high,K,6,length,0,high,K,7,length,width,high,K,8,0,width,high,LSTR,1,5LSTR,2,6LSTR,3,7LSTR,4,8ESIZE,0.1,0,MSHKEY,0附录：数值计算程序(即命令流)CM,_Y,AREAASEL,,,,1CM,_Y1,AREACHKMSH,'AREA'CMSEL,S,_YAMESH,_Y1CMDELE,_YCMDELE,_Y1CMDELE,_Y2TYPE,2MAT,1REAL,2ESYS,0SECNUM,LPLOTFLST,2,4,4,ORDE,2FITEM,2,5FITEM,2,-8LMESH,P51XFINISH附录：数值计算程序(即命令流)/SOLANTYPE,4TRNOPT,FULLLUMPM,0FLST,2,4,1,ORDE,4FITEM,2,232FITEM,2,242FITEM,2,252FITEM,2,262D,P51X,,,,,,ALL,,,,,DELTIM,0.2,0.05,0.5OUTRES,ERASEOUTRES,ALL,1AUTOTS,1TIME,1ALPHAD,5KBC,0FLST,2,1,5,ORDE,1FITEM,2,1SFA,P51X,1,PRES,10000LSWRITE,1,KBC,1TIME,2FLST,2,1,5,ORDE,1FITEM,2,1附录：数值计算程序(即命令流)SFA,P51X,1,PRES,10000LSWRITE,2,TIME,4FLST,2,1,5,ORDE,1FITEM,2,1SFA,P51X,1,PRES,5000LSWRITE,3,TIME,6FLST,2,1,5,ORDE,1FITEM,2,1SFA,P51X,1,PRES,0LSWRITE,4,LSSOLVE,1,4,1,FINISH/POST26FILE,'file','rst','.'NSOL,2,146,U,Z,UZ_2STORE,MERGEXVAR,1PLVAR,2,PLNS,S,EQVANDATA,0.2,,2,1,108,1,0,1PLNS,U,ZANDATA,0.2,,2,1,108,1,0,1