当前位置：首页>>广州有道有限元>>ANSYS有限元分析
ANSYS进行谐波响应分析的模型只能用于线性单元和材料，它忽略各种非线性因素，同时进行谐波响应分析必须输入材料的密度。
注意：如果ALPX（热膨胀系数）和ΔT均不为零，就有可能包含了简谐热荷载。为了避免这种情况发生，应将ALPX设置为0。也就是说，如果施加重力和热荷载，它们也将被当作简谐荷载来考虑
谐响应分析有完整法、缩减法和模态叠加法，ANSYS默认用完整法。各种方法均有各自的特点和适用环境，具体介绍查有关资料。
以下介绍结构在单一荷载作用下的谐响应分析（full法）：
1、建立几何模型，划分单元，方法同其他分析。
2、施加边界条件，方法同其他分析。
3、施加荷载。注意如果是多个荷载同时作用于结构，必须先设置分析类型才能输入每个荷载的相位角。荷载大小代表振幅，由于是单一荷载，没有必要规定相位角，下图1的VALUE2就没必要输入任何数值。如果是多荷载还要规定相位角，相位角可能通过VALUE2来规定。
图 1
4、分析选项
（1）选择分析类型为harmonic：
（2）main menu->solution->analysis type->analysis potions定义基本选项如图2：用完整法分析。
图 2
（3）选择菜单main menu->solution->losd step opts->output ctrls->solu printout 弹出solution printout controls 对话框，设定输出结果内容和形式如图3。
图 3
（4）main menu->solution->load step pots->time/frequence->time and substeps 设定输入荷载步标志及荷载施加形式如图4。
图4中，0表示最低频率，80表示最高频率，因此改分析的频率范围为[0,80]；200表示荷载子步数，同时选择荷载施加方式为stepped。
图 4
至此，完成了有限元模型和分析选项设定的工作，下一步可以输入solve求解。求解结束后可以进入通用后处理和时间后处理进行结果评价，在此不在赘述。
瞬态分析的经典运用是地震时程分析，以下以地震时程分析为例对瞬态分析全过程做一个简单分解。
（1）地震波的获得。
地震波时程曲线的取得应该根据当地地震记录或者相关规定进行取定。本例中的地震波时间历程曲线是在MIDAS的地震波生成器上生成的。
（2）结构阻尼的确定。
在模态分析之前要进行有限元模型的建立。
在进行瞬态分析之前首先对结构进行模态分析，通过模态分析可以得到结构的一阶模态频率和二阶模态频率，把频率转换成圆频率用ω=2πf。模态分析主要是为求解结构阻尼做准备。
一般结构计算中常用的阻尼为rayleigh阻尼，rayleigh阻尼的计算可参看《结构动力学》。
（3）定义一个数组用来保持地震波。需要用到的相关知识：一、数组的定义；二、从文件读入数据到数组。
（4）地震时程求解。
Main menu->solution->analysis type->new analysis 然后选择transient。
Main menu->solution->sol’n controls，弹出solution controls对话框，在basic选项卡中设定输入结果内容和形式如图2-1所示。在transient选项卡中设定瞬态分析时结构的阻尼如图2-2所示。图2-2的alpha对应的是rayleigh阻尼的质量矩阵的系数，beta对应的是刚度矩阵的系数，这两个系数是由前一步的模态分析经代入相关公式求解得到的。
图2-1
图2-2
（5）求解。
由于为多时间段求解，使用循环来求解比较方便。
（6）后处理。
以下是一个例子求解部分的命令流，其他例子可以做相应修改后使用：
!以下为地震时程分析
finish
!读入地震波数据（加速度），在工作目录里面必须存在一个ACC.txt文件用来存储地震波数据。格式为：每行两个数，第一个数为时间，第二个数为加速度，两个数之间用5空格隔开。
!定义参数
i=0 !循环变量
m1=0 !第一阶模态频率/Hz
m2=0 !第二阶模态频率/Hz
w1=0 !第一阶模态圆频率
w2=0 !第二阶模态圆频率
a0=0 !质量矩阵系数，计算阻尼用
a1=0 !刚度矩阵系数，计算阻尼用
e=0.05 !结构阻尼比
!定义数组用来存储地震加速度时程，这里时间点总数为2718。
*dim,acc,array,2718,2
!循环填充数组
*do,i,1,2718,1
*VREAD,ACC(i,1),ACC,txt,,jik,2,1,1,i-1
(d13.10,d13.10)
*enddo
/solution
!模态分析
ANTYPE,2
MODOPT,LANB,20 !模态总数为20
EQSLV,SPAR
MXPAND,20, , ,0 !扩展的模态总数为20
MODOPT,LANB,20,0,0, ,OFF
solve
finish
!进入后处理提取模态
/post1
SET,,, ,,, ,1 !读入第一阶振型
*get,m1,active,0,set,freq,,
SET,,, ,,, ,2 !读入第二阶振型
*get,m2,active,0,set,freq,,
finish
/solution
!瞬态分析
/config,NUMRESLT,3000 !增加结果文件允许存储的时间数，系统默认最大为1000。The /CONFIG command is not valid for the Multiphysics 1, 2, or 3 products.可是我设置不成功，不知道为什么。
/config,nres,3000 !这个可以用
antype,trans
w1=m1*2*3.14159265
w2=m2*2*3.14159265
a0=2*e*(w1*w2)/(w1+w2) !计算质量矩阵系数，公式参看《结构动力学》
a1=2*e/(w1+w2) !计算刚度矩阵系数，参考《结构动力学》
alphad,a0 !定义质量矩阵系数
betad,a1 !定义刚度矩阵系数
trnopt,full !完整法
timint,on
nlgeom,off
nsubst,1,,,1
outres,all,all
allsel,all
*do,i,1,100
acel,ACC(i,2),0,0 !施加X正向的地震加速度
time,ACC(i,1) !定义相应的时间
solve
*enddo
finish
