第14章瞬态结构动力分析实例VIP专享

第十四章 瞬态结构动力分析实例 瞬态动力学分析(亦称时间－历程分析)是用于确定承受任意的随时间变化载荷的结构的动力学响应的一种方法。可以用瞬态结构动力学分析确定结构在静载荷，瞬态载荷，和简谐载荷的随意组合作用下随时间变化的位移，应变，应力以及力。瞬态结构动力分析中，载荷和时间的相关性使得惯性力和阻尼作用比较重要。如果惯性力和阻尼作用对于分析的问题不是很重要，就可以用静力学分析代替瞬态结构动力分析。 14.1 问题描述 本实例要用缩减法进行瞬态结构动力学分析以确定对有限上升时间的恒定力的动力学响应。问题的实际结构是一根钢梁支撑着集中质量并承受一个动态载荷。钢梁长为L，支撑着一个集中质量M。这根梁承受着一个上升时间为，最大值为Fτt1的动态载荷F(t)。梁的质量可以忽略，确定产生最大位移响应时的时间及响应。同时要确定梁中的最大弯曲应力maxtmaxybendσ。 求解过程中用不到梁的特性，其截面积可以算 1 个单位值。取加载结束时间为 0.1 秒，以使质量体达到最大弯曲。在质量体的侧向设定一个主自由度。第一个载荷步用于静力学求解。根据本实例的结构关系和载荷分布可以在此模型中使用对称性。在进行后处理时，选定在最大响应时间(0.092 秒)处做扩展计算。已知数据如下： 材料特性：杨氏模量 EX＝2E5 Mpa，质量 M＝0.0215Tn，质量阻尼 ALPHAD＝8, 几何尺寸：L＝450mm I＝800.6mm4 h＝18mm 载荷为：F1＝20N tr＝0.075sec 图 14.1 钢梁支撑集中质量的几何模型 14.2 建立模型 在 ANSYS6.1 中，首先我们通过完成如下工作来建立本实例的有限元模型，需要完成的工作有：指定分析标题，定义材料性能，定义单元类型，定义单元实常数，建立有限元模型等。由于本实例有限元模型比较简单，无需先建立几何模型再对其进行有限元网格划分。同第 11 章的实例一样可以通过生成节点和单元的方法，直接建立有限元计算模型。下面将详细讲解分析过程。 14.2.1 指定分析标题并设置分析范畴 本实例是如图 14.1 所示钢梁支撑集中质量的模型进行瞬态结构动力学分析来确定对有限上升时间的恒定力的动力学响应，仍然属于结构分析范畴。为了在后面进行菜单方式操作时的方便，需要在开始分析时就指定本实例分析范畴为“Structural”。为了数据的存档和以后分析的方便必须养成给分析的问题加标题的习惯。本实例的标题可以命名为：“Transient Response To a Constant Force With a Finite Rise T...