關(guān)于動(dòng)力學(xué)分析概述清單

2017-09-25  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)


引言

什么是動(dòng)力學(xué)分析?

動(dòng)力學(xué)分析是用來確定慣性(質(zhì)量效應(yīng))和阻尼起著重要作用時(shí)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件動(dòng)力學(xué)特性的技術(shù)。

“動(dòng)力學(xué)特性” 可能指的是下面的一種或幾種類型:

振動(dòng)特性(結(jié)構(gòu)振動(dòng)方式和振動(dòng)頻率)

隨時(shí)間變化載荷的效應(yīng)(例如:對(duì)結(jié)構(gòu)位移和應(yīng)力的效應(yīng))

周期(振動(dòng))或隨機(jī)載荷的效應(yīng)

1、動(dòng)力學(xué)分析通常分析下列物理現(xiàn)象:

振動(dòng) - 如由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械引起的振動(dòng)

沖擊 - 如汽車碰撞,錘擊

交變作用力 - 如各種曲軸以及其它回轉(zhuǎn)機(jī)械等

地震載荷 - 如地震,沖擊波等

隨機(jī)振動(dòng) - 如火箭發(fā)射,道路運(yùn)輸?shù)?/span>

上述每一種情況都由一個(gè)特定的動(dòng)力學(xué)分析類型來處理

2、例子:

1)在工作中,汽車尾氣排氣管裝配體的固有頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)的固有頻率相同時(shí),就可能會(huì)被震散。那么,怎樣才能避免這種結(jié)果呢?

受應(yīng)力(或離心力)作用的渦輪葉片會(huì)表現(xiàn)出不同的動(dòng)力學(xué)特性,如何解釋這種現(xiàn)象呢?

答案:進(jìn)行 模態(tài)分析 來確定結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性

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2)汽車防撞擋板應(yīng)能承受得住低速?zèng)_擊

一個(gè)網(wǎng)球排框架應(yīng)該設(shè)計(jì)得能承受網(wǎng)球的沖擊,但會(huì)稍稍發(fā)生彎曲

解決辦法 :進(jìn)行 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析來計(jì)算結(jié)構(gòu)對(duì)隨時(shí)間變化載荷的響應(yīng)

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3)回轉(zhuǎn)機(jī)器對(duì)軸承和支撐結(jié)構(gòu)施加穩(wěn)態(tài)的、交變的作用力,這些作用力隨著旋轉(zhuǎn)速度的不同會(huì)引起不同的偏轉(zhuǎn)和應(yīng)力

解決辦法 : 進(jìn)行諧分析來確定結(jié)構(gòu)對(duì)穩(wěn)態(tài)簡(jiǎn)諧載荷的響應(yīng)

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4)位于地震多發(fā)區(qū)的房屋框架和橋梁應(yīng)該設(shè)計(jì)能夠承受地震載荷要求。

解決辦法:進(jìn)行譜分析來確定結(jié)構(gòu)對(duì)地震載荷的影響

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5)太空船和飛機(jī)的部件必須能夠承受持續(xù)一段時(shí)間的變頻率隨機(jī)載荷。

解決辦法 :進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)分析來確定結(jié)構(gòu)對(duì)隨機(jī)震動(dòng)的影響。

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3、通用運(yùn)動(dòng)方程如下:

關(guān)于動(dòng)力學(xué)分析概述清單ansys培訓(xùn)課程圖片9不同分析類型是對(duì)這個(gè)方程的不同形式進(jìn)行求解

模態(tài)分析:設(shè)定F(t)為零 ,而矩陣 [C] 通常被忽略;

諧響應(yīng)分析:假設(shè)F(t) 和 u(t) 都為諧函數(shù),例如 Xsin(wt),其中,X 是振幅, w 是單位為弧度/秒的頻率;

瞬間動(dòng)態(tài)分析:方程保持上述的形式。

其中:

[M] =結(jié)構(gòu)質(zhì)量矩陣

[C] =結(jié)構(gòu)阻尼矩陣

[K] =結(jié)構(gòu)剛度矩陣

{F} =隨時(shí)間變化的載荷函數(shù)

{u} =節(jié)點(diǎn)位移矢量

{ } = 節(jié)點(diǎn)速度矢量

{ü} = 節(jié)點(diǎn)加速度矢量

4、如何求解通用運(yùn)動(dòng)方程 ?

兩種主要方法:

模態(tài)疊加法

直接積分法

模態(tài)疊加法

按自然頻率和模態(tài)將完全耦合的通用運(yùn)動(dòng)方程轉(zhuǎn)化為一組獨(dú)立的非耦合方程。

可以用來處理瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析和諧響應(yīng)分析。

直接積分法

直接求解運(yùn)動(dòng)方程

在諧響應(yīng)分析中,因?yàn)檩d荷和響應(yīng)都假定為諧函數(shù),所以運(yùn)動(dòng)方程是以干擾力頻率的函數(shù)而不是時(shí)間的函數(shù)的形式寫出并求解的。

對(duì)于瞬態(tài)動(dòng)力學(xué),運(yùn)動(dòng)方程保持為時(shí)間的函數(shù),并且可以通過顯式或隱式的方法求解。

5、建模要考慮的問題


材料性質(zhì):

需要定義楊氏模量和密度?請(qǐng)記住要使用一致的單位?當(dāng)使用英制單位時(shí),對(duì)于密度,要定義質(zhì)量密度而不是重力密度:

質(zhì)量密度=重力密度(lb/in3) / g (in/sec2)

鋼的密度 = 0283/386 = 73 x 10-4 lb-sec2/in4


6、什么是阻尼?

阻尼是一種能量耗散機(jī)制,它使振動(dòng)隨時(shí)間減弱并最終停止

阻尼的數(shù)值主要取決于材料、運(yùn)動(dòng)速度和振動(dòng)頻率

阻尼可分類如下:

粘性阻尼

滯后或固體阻尼

庫(kù)侖或干摩擦阻尼


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