（原创）谐响应分析总结

2016-10-11 09:35| 发布者: aspen| 查看: 1583| 评论: 31|原作者: venture|来自: 声振论坛

摘要: 什么是谐响应分析？确定一个结构在已知频率的正弦（简谐）载荷作用下结构响应的技术。

一什么是谐响应分析？
确定一个结构在已知频率的正弦（简谐）载荷作用下结构响应的技术。
谐响应分析的局限性
1.所有载荷必须随时间按正弦变化
2.所有载荷必须有相同的频率
3.不允许有非线性特性
4.不计算瞬态效应
可以通过瞬态动力学分析来克服这些限制，即将简谐载荷表示为有时间历程的载荷函数。
二输入：
1. 已知大小和频率的谐波载荷（力、压力和强迫位移）；
2. 同一频率的多种载荷，可以是同相或不同相的。
三输出：
1. 每一个自由度上的谐位移，通常和施加的载荷不同相；
2. 其它多种导出量，例如应力和应变等。
四谐响应分析用于设计：
1. 旋转设备（如压缩机、发动机、泵、涡轮机械等）的支座、固定装置和部件；
2. 受涡流（流体的漩涡运动）影响的结构，例如涡轮叶片、飞机机翼、桥和塔等
五为什么要作谐响应分析？
1. 确保一个给定的结构能经受住不同频率的各种正弦载荷（例如：以不同速度运行的发动机）；
2. 探测共振响应，并在必要时避免其发生（例如：借助于阻尼器来避免共振）。
六谐波载荷的本性
1. 在已知频率下正弦变化；
2. 相角y允许不同相的多个载荷同时作用， y缺省值为零；
3. 施加的全部载荷都假设是简谐的，包括温度和重力。
七复位移
在下列情况下计算出的位移将是复数
1. 具有阻尼
2. 施加载荷是复数载荷（例如：虚部为非零的载荷）
3. 复位移滞后一个相位角y（相对于某一个基准而言）
4. 可以用实部和虚部或振幅和相角的形式来查看
八模型
1. 只能用于线性单元和材料，忽略各种非线性；
2. 记住要输入密度；
3. 注意：如果ALPX（热膨胀系数）和DT均不为零，就有可能不经意地包含了简谐热载荷。为了避免这种事情发生，请将ALPX设置为零。如果参考温度 [TREF]与均匀节点温度 [TUNIF]不一致, 那么DT为非零值。
九施加谐波载荷并求解
1. 所有施加的载荷以规定的频率（或频率范围）简谐地变化
2. “载荷”包括：
位移约束-零或非零的
作用力
压强
注意：如果要施加重力和热载荷，它们也被当作简谐变化的载荷来考虑！
十规定谐波载荷时要包括：
振幅和相角
频率
1. 振幅和相角
（1）载荷值（大小）代表振幅 Fmax
（2）相角 f 是在两个或两个以上谐波载荷间的相位差，单一载荷不需要相角 f 。
（3）ANSYS 不能直接输入振幅和相角，而是规定实部和虚部分量；
例如，施加两个简谐力 F1和 F2 ，其相角相差 f:
F1real = F1max (F1的振幅)F1imag = 0
F2real = F2maxcosfF2imag = F2maxsinf
（4）可以使用APDL语言计算，但要确保角度单位为度（缺省为弧度）。
2. 频率
通过频率范围和在频率范围内的子步数量来规定每秒的循环次数（赫兹）；
例如，在0-50频率范围内有10个子步时将给出在5，10，15...45和50Hz等频率上的解；而同一频率范围只有一个子步时，则只给出50Hz频率上的解
十一观看结果
分三步
post26
绘制结构上的特殊点处的位移-频率曲线
确定各临界频率和相应的相角
post1
观看整个结构在各临界频率和相角时的位移和应力
1. 位移-频率关系曲线
（1）首先定义 POST26 变量节点和单元数据表
用大于等于二的数据识别
变量1包含各频率，并是预先定义了的，所以我们只能从2开始定义。
（2）定义变量
挑选可能发生最大变形的节点，然后选择自由度的方向；
定义变量的列表被更新。
（3）画变量关系曲线
2. 确定各临界频率和相角
（1）用图形显示最高振幅发生时的频率；
（2）由于位移与施加的载荷不同步（如果存在阻尼的话），需要确定出现最大振幅时的相角；
要进行上述工作，首先要选择振幅+相位选项。然后用表列出变量。
（3）下一步就是观看整个模型在该频率和相角下的位移和应力（使用POST1）
3. 观看整个结构的结果
（1）进入POST1，且列出结果综述表，确定临界频率的载荷步和子步序号；
十二谐响应分析和瞬态响应分析
很多问题谐响应分析和瞬态响应分析都可以做，关键取决于你想得到的结果。
1. 一个是频响特性，一个是时域响应，有本质的不同
2. 谐响应分析是频率段扫描，也就是说分析它在一个频率范围内的响应，可以得到在各个频率下的位移（或应力）响应。如果想做单一频率下的响应可以把子步数设为1。如在0-50频率范围内有10个子步时将给出在5，10，15...45和50Hz等频率上的解；而同一频率范围只有一个子步时，则只给出50Hz频率上的解。
3. 瞬态分析是时间历程分析，可以提取一个正弦周期时间段上变化的载荷。计算出结构在这个时间段上的响应。用载荷函数表示正弦载荷加载就ok了。
4. 如果你想得到结构在频率段（或单一频率点）激励下的响应分布，可以用谐响应分析（是在模态分析上的延伸，得到的结果和模态分析的结果类似，这时你得不到在一个载荷作用周期内的位移或应力随时间的变化）。如果你想得到结构（或结构上某点）在载荷作用下位移（或应力）随时间变化可以用瞬态分析。
十三针对谐响应分析的问题
1.谐响应分析能显示应力。
2.谐响应分析的多载荷叠加
首先这些载荷要是同频率的，叠加的其实是它们的振幅（载荷值）。如果相位差为零，2者数值直接相加。如果有相位差，则将其中1振幅表示为复数形式（也就是向另一个方向上分解），具体见十。
另外补充一下：
可能有人认为简谐分析载荷就是正弦变化的，它的频率只有一个，为什么分析的时候可能要输入一个频率段？可以这样举个例子说明：
一个变频电机带动一个偏心轴，给一部件一正弦强制位移激励。变频电机转速变化时，激励频率也随之变化。我们要求出临界频率（共振频率），所以要输入电机的最高和最低转速（频率段）。
二个载荷叠加的问题：
系统中激励数量可能有多个，假如激励是变频电机，谐响应分析中要求他们转速保持一致（频率保持一致），可以有相位差。

[ 本帖最后由 venture 于 2007-8-18 09:27 编辑 ]

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