ANSYS

模态分析求解控制选项模态分析求解控制选项主要包括MODOPT、EXPASS、MXPAND、LUMPM、SUBOPT、RIGID、MSAVE及PSTRES。1.定义模态分析方法命令：MODOPT,Method,NMODE,FREQB,FREQE,PRMODE,NrmkeyMethod-模态分析的模态提取方法，其值可取：=LANB（缺省）：分块兰索斯法；=SUBSP：子空间迭代法；=REDUC：缩减法或凝聚法；=UNSYM：非对称法（不能用于随后的谱分析）；=DAMP：阻尼法（不能用于随后的谱分析）；=QRDAMP：QR阻尼法（不能用于随后的谱分析）；=SX：变换技术求解NMODE-要提取的模态数目。当为子空间迭代法时，能提取的最大模态数目为总自由度的一半。FREQB-感兴趣的频率范围的起点或低端频率。FREQE-结束频率或高端频率.PRMODE-对缩减法定义输出的缩减模态数。Nrmkey-定义模态形状标准化控制。如Nrmkey=OFF（缺省）则相对质量矩阵进行归一化处理，如要进行谱分析或模态叠加分析，应该选择此项。如Nrmkey=ON则相对单位矩阵进行归一化处理，如在后续分析中要获取各阶模态的最大响应则应选择此项。2.定义分析的扩展过程命令：EXPASS,Key其中Key为扩展过程选项，其值可取：=OFF（缺省）：没有扩展过程；=ON：使用扩展。该命令指定模态分析、子结构分析、屈曲分析、瞬态分析和谐分析的扩展过程。其使用方法是必须先明确执行“FINISH”并再次进入求解层/SOLU后执行。3.定义模态扩展数目命令：MXPAND,NMODE,FREQB,FREQE,Elcalc,SIGNIFNMODE-扩展和写入的模态数目。FREQB-感兴趣的频率范围的起点或下限。FREQE-感兴趣的频率范围的终点或低端频率。Elcalc-单元计算控制。如Elcalc=NO（缺省）则不计算单元结果和支承反力；如Elcalc=YES则计算单元结果和支承反力。SIGNIF-仅扩展显著级超过SIGNIF阀值的模态。SIGNIF定义为该模态的模态系数除以所有模态中的最大模态系数。任何低于SIGNIF阀值的模态均不扩展，阀值越高，则扩展的模态数越少。SIGNIF的缺省值为0.001，SIGNIF仅适用于单点或DDAM响应分析中。该命令的缺省设置是扩展模态形状并写入文件，以便检察模态形状而不需再次进入求解层，但单元应力不扩展。对于缩减法、非对称法和阻尼法需要进行扩展分析。4.定义质量矩阵公式命令：LUMPM,Key其中Key为控制参数，如Key=OFF（缺省）则采用与单元相关的质量矩阵公式，即一致质量矩阵；如Key=ON则采用集中质量矩阵，对于细长梁或非常薄的壳体可获得较好的结果。四、瞬态分析求解控制选项瞬态分析求解控制选项除静态分析中的基本选项外主要有TIMINT、KBC、ALPHAD、BETAD、DMPRAT、MDAMP、TRNOPT、TINTP、LVSCALE、DMPEXT、MDPLOT。1.打开瞬态效应命令：TIMINT,Key,LabKey-瞬态效应开关。如Key=OFF不使用瞬态效应（静态或稳态）；如Key=ON计入瞬态效应（质量或惯性）。Lab-瞬态效应应用的自由度标识符，其值主要可取：=ALL（缺省）：应用于所有可用的自由度上。=DTRUC：仅用于结构分析的自由度。该命令缺省时，对静力分析(ANTYPE,STATIC)为关闭状态；对瞬态分析(ANTYPE,TRANS)为打开状态。2.阶跃荷载和斜坡荷载命令：KBC,KEYKEY=0为斜坡荷载，KEY=1为阶跃荷载。当某个荷载步中的子步数大于1时，需要指明荷载是哪种荷载。缺省时下列情况可使用不同的荷载方式，如：使用斜坡荷载：①SOLCONTROL,ON且ANTYPE,STATIC时；②ANTYPE,TRANS且TIMINT,OFF时；③SOLCONTROL,OFF时。使用阶跃荷载：仅在ANTYPE,TRANS且TIMINT,ON时才可使用阶跃荷载。如果指定为斜坡荷载，大部分荷载当为第一次施加时，都是从零到当前荷载步之间的插值。删除荷载则是阶跃荷载方式，但体积荷载是渐变的，因惯性荷载不能删除只能重新设置为0故也是渐变的。表格型边界条件不支持斜坡荷载方式，所以使用时应注意。3.定义质量阻尼系数命令：ALPHAD,VALUE4.定义刚度阻尼系数命令：BETAD,VALUE5.定义常阻尼比命令：DMPRAT,RATIO6.定义振型阻尼命令：MDAMP,STLOC,V1,V2,V3,V4,V5,V67.定义瞬态分析选项命令：TRNOPT,Method,MAXMODE,Dmpkey,MINMODE,MCout,TINTOPT8.定义瞬态积分常数命令：TINTP,GAMMA,ALPHA,DELTA,THETA,OSLM,TOL,--,--,AVSMOOTH,ALPHAF,ALPHAM9.提取模态阻尼系数命令：DMPEXT,SMODE,TMODE,Dmpname,Freqb,Freqe,NSTEPS五、谐分析求解控制选项谐分析也称谐响应分析，其求解有一定的条件，如常刚度、阻尼和质量，所有荷载和约束位移都以相同的频率变化，不考虑瞬态效应，不考虑非线性性质（属于线性分析）但可考虑有预应力的情况等，因此其求解控制选项比较简单，主要相关命令有：HROPT、HROUT、HARFRQ、HREXP及LUMPM、EXPASS。1.定义谐分析选项命令：HROPT,Method,MAXMODE,MINMODE,MCout,DampMethod-谐分析方法，可选择：=FULL（缺省）：完全法；不能用于有预应力的分析。=REDUC：缩减法；可用于有预应力的分析。=MSUP：模态叠加法；=SX：变换求解技术；仅用于DesignXplorerVT产品中=SXRU：仅用于ANSYSDesignXplorerVT产品中Damp-仅用于ANSYSDesignXplorerVT产品中。2.定义谐分析的输出选项命令：HROUT,Reimky,Clust,McontReimky-实部和虚部输出控制。如为ON（缺省）则以实部-虚部方式输出；如为OFF则以振幅-相位方式输出。Clust-仅当采用模态叠加法（HROPT,MSUP）时，频率分割控制参数。如为OFF（缺省）则为均匀分割频率；如为ON则以固有频率分割。Mcont-仅当采用模态叠加法（HROPT,MSUP）时，模态贡献输出控制。如为OFF（缺省）则不输出各频率的模态贡献；如为ON则输出每一频率的模态贡献。命令HARFRQ为谐分析定义低端和高端频率，命令HREXP为谐分析扩展定义相位角等。另外前述的LUMPM、EXPASS、NSUBST等命令也相关。六、谱分析求解控制选项谱分析是一种将模态分析和已知谱联系起来，计算模型位移和应力的分析技术。其过程要用到各种分析方法的具体设置，如单点谱分析设置等。这里仅介绍谱分析的求解控制选项。命令：SPOPT,Sptype,NMODE,ElcalcSptype-谱响应方法，可选择：=SPRS（缺省）：单点响应谱分析；=MPRS：多点响应谱分析；=DDAM：动力设计分析方法；=PSD：随机振动谱，使用功率密度谱分析方法。NMODE-使用模态分析的前NMODE个模态，缺省为所有模态，但不得大于1000。Elcalc-仅当Sptype=PSD时的单元结果计算控制。如为NO（缺省）则不包括应力响应；如为YES则包括应力响应。七、子结构分析求解控制选项子结构求解控制选项主要有：seopt命令及segen、lumpm、eqslv、EXPASS等命令。下面介绍子结构分析选项。命令：SEOPT,Sename,SEMATR,SEPR,SESST,EXPMTHSename-超单元矩阵文件名，其扩展名为SUB，即文件全名为Sename.SUB。SEMATER-矩阵生成控制，其值可选：=1（缺省）：生成刚度矩阵；=2：生成刚度矩阵和质量矩阵；=3：生成刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。SEPR-输出选项，其值可取：=0（缺省）：不输出超单元矩阵和荷载向量；=1：输出超单元矩阵和荷载向量；=2：输出超单元荷载向量但不输出超单元矩阵。SESST-应力刚度控制保存控制，其值可取：=0：不保存应力刚度矩阵；=1：保存应力刚度矩阵。EXPMTH-扩展方法，可选择：=BACKSUB（缺省）：保存为扩展过程所需的三角化矩阵；=RESOLVE：不保存三角化矩阵，在扩展过程中重新形成总刚矩阵。八、估计运行时间对中小规模的分析，一般无需估计求解代价。但对于大规模的分析，因其运行时间很长、生成的文件特大、内存需要很高，为防止运行过程中出现异常终止，应了解求解代价。但ANSYS也不能准确计算上述量值，只能对其进行估算。估计求解代价采用RUNSTAT模块，即用/RUNST先进入该模块。1.输入计算机性能信息命令：RSPEED,MIPS,SMFLOP,VMFLOPMIPS-每秒执行的指令数，以百万条计算，缺省为4。SMFLOP-每秒进行的标量浮点运算，以百万条计，缺省为MIPS/4。VMFLOP-每秒进行的矢量浮点运算，以百万条计，缺省为MIPS/2。上述信息一般用户不易确定，可通过运行ANSYS中的ANSSPD.EXE获得（同时产生一个SETSPEED宏文件）。ANSSPD.EXE在ANSYS安装目录下（如C:\ProgramFiles\AnsysInc\V81\ANSYS\bin\intel\下），这是一个DOS窗口运行的程序，运行它可获得计算机的上述3个参数。它所创建的SETSPEED宏文件仅有一条带参数的RSPEED命令，并且如果VMFLOP小于SMFLOP时，宏文件中这两个参数相等且则采用较小者。例如DELL某款笔记本的测试结果为：MIPS=321，SMFLOP=160，VMFLOP=111；而所创建的宏文件中为：RSPEED,,111,111。2.输入求解所需的迭代数命令：RITER,NITER其中NITER为分析过程中的迭代次数，或线性分析或静态分析的荷载步数，缺省为1。显然该次数并不能事先准确确定，也仅仅是估计值，但此值对估计运行时间影响较大。3.运行时间估计命令：RTIMST该命令无参数，在执行RSPEED和RITER命令后，ANSYS给出估计运行时间列表。如果不输入用户计算机的上述信息，也能采用缺省的参数估计运行时间并给出列表。九、估计文件大小ANSYS可估计以下文件的大小：ESAV、EMAT、EROT、TRI、FULL、RST、RTH、RFL等，文件大小以MB为单位。命令为RFILSZ，无命令参数。该命令列表显示可能生成的文件的大小，并同时给出工作目录所在分区的剩余空间。十、估计内存需求1.估计求解所需内存命令：RWFRNT该命令可给出波前估计值，以及根据不同的求解器而需要的内存。如可给出自由度数目、方程数、求解器估计内存等，还可给出求解内存总空间、在内存中的数据库空间及整个求解所需空间等。2.有限元模型的统计量命令：RSTAT列表显示节点总数、单元总数等。3.内存统计量命令：rmemry对既有内存进行统计并列表显示。可给出临时内存状态、数据库状态及求解内存等。4.上述命令的简捷执行命令：RALL集RSTAT、RWFRNT、RTIMST及RMEMRY命令为一体，可列表显示这些命令的所有信息。