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[动态分析] 线性动力学分析教程之响应分析--综述

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发表于 2013-4-24 10:04:47 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 法国
打算从这周开始,把线性动力学响应分析的主要分析类型做一个教程。模型选择一根40*20*400的梁。加载在一个基础上(BASE MOTION)。

这个系统包括4个分析:
1)谐响应分析(扫频分析),工程上非常多
2)响应谱分析 (地震,建筑,核工上用比较多)
3)随机振动分析
4)瞬态线性动力学分析(我个人用非常少,也很少看到别人用)
0)另外加一个综述性质的东西简单描述一下。

目的:
1)这些分析工程上比较重要,而且现在都可以很方便的在CAE完成,而因为习惯,很多过去的资料都需要修改INP,让初学者觉得麻烦。所以写一个简单的教程给大家。

2)很多人常常概念不清。分不清楚这些分析的联系和区别。其实从数学上是很好理解的。

计划:
计划1到2个月内完成吧。大约是一周一个分析,另外加上一个综述(基本方程啊,各类型的联系区别什么的)


点评

前排占座支持~  发表于 2013-5-3 23:07
 楼主| 发表于 2013-4-24 10:18:57 | 显示全部楼层 来自 法国
Simdroid开发平台
本帖最后由 iambadman 于 2013-4-24 10:19 编辑

基本方程:

MX ̈+CX ̇+KX=F


4种分析的区别:

1)谐响应分析,频域问题,同一时刻只施加一种频率的载荷
2)响应谱分析,频域问题,同一时刻施加多个载荷
3)随机响应分析,频域问题,同一时候施加多个载荷,但是载荷是随机的,所以采用统计意义的功率谱函数加载。(依然是周期载荷,是统计意义上的周期载荷)

4)瞬态响应分析,时域问题,和前三个明显不同。不是周期载荷。


基本方程的解:

MX ̈+CX ̇+KX=F,该方程是解分为两个部分,瞬态部分和稳态部分,瞬态部分用时域,稳态部分可以用频域,所以谐响应分析,响应谱分析,随机响应分析都可以看成是基本方程的解的稳态部分。

评分

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 楼主| 发表于 2013-4-24 10:21:09 | 显示全部楼层 来自 法国
本帖最后由 iambadman 于 2013-4-24 10:40 编辑

我先占几个位置

模型说明:
悬臂梁,40*20*400,材料为某型号不锈钢,单元为C3D8I,一阶频率101HZ。



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 楼主| 发表于 2013-4-24 10:21:17 | 显示全部楼层 来自 法国
本帖最后由 iambadman 于 2013-4-24 10:47 编辑

我先占几个位置

基本算法:
1) 模态叠加法:采用广义坐标,先计算结果的固有模态
2) 直接法:直接迭代求解,不采用广义坐标,不需要计算模态
本教程系列主要采用模态叠加法,

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 楼主| 发表于 2013-4-24 10:21:22 | 显示全部楼层 来自 法国
本帖最后由 iambadman 于 2013-5-4 12:53 编辑

我先占几个位置

阻尼:

1) 库仑阻尼,物体之间因为接触或者相互滑动产生的阻尼力。在没有液体润滑的情况下都叫做干摩擦(湿摩擦,比如有润滑油的时候其实就是一种粘性阻尼了)
2) 粘性阻尼,气体或者液体中结构的振动,比如空气中,比如水中。
3) 结构阻尼(或者内部阻尼)。弹性材料的内阻尼,即使是在真空中,因为阻尼也会振动衰减,材料内部的分子之间(或者原子)相互摩擦也会消耗能量。

ABAQUS可以定义两种阻尼,粘性阻尼和结构阻尼,库仑阻尼是通过定义摩擦系数来定义的。

看到后面有人提到的几个问题:

1,阻尼参数如何确定:我个人的建议:1,一定要保持阻尼的一致性,甚至宁愿接受误差大,但是同一类分析阻尼系数要严格一样。2,建议参照公司或者同行的参数来选择阻尼参数。3,可以比较仿真和实验大致标定一个阻尼参数,4,可以根据振动衰减测量一个阻尼参数(个人不推荐)。
“由于阻尼只是在结构吸收能量特性意义上的近似,而不是模拟造成这种效果的物理机制,所以确定模型中需要的阻尼数据是很困难的。在某些问题中有时不得不根据工程经验来选取适合的阻尼,偶尔也可以从动态试验中获得这些数据。但通常情况下必须通过查阅参考资料或者凭借经验获得这些数据,在这种情况下,必须十分谨慎地解释模拟结果,并通过参数分析来评估模拟对于阻尼值的敏感性”。

2,有人提到模态阻尼,我们常用的几种ABAQUS阻尼,有瑞利阻尼,模态阻尼,复合阻尼,这三种阻尼可以看成是粘性阻尼。第四种常用的是结构阻尼,他和前面三种是本质是不同的。
系统的结构阻尼特性与结构或者材料的内摩擦机理有关。其他形式的阻尼属于粘性阻尼”。
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发表于 2013-4-26 16:15:40 | 显示全部楼层 来自 甘肃兰州
粘性阻尼的参数怎么确定啊?
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 楼主| 发表于 2013-4-26 16:53:57 | 显示全部楼层 来自 法国
HSK 发表于 2013-4-26 16:15
粘性阻尼的参数怎么确定啊?

和单位过去的数值保持一致,没有的话就给一个工程上的经验值。
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发表于 2013-5-2 17:04:55 | 显示全部楼层 来自 上海
iambadman 发表于 2013-4-24 10:21
我先占几个位置

阻尼:

最常见的好像是模态阻尼
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发表于 2013-5-3 15:48:41 | 显示全部楼层 来自 北京
正好非常需要这方面的例子,期待版主的教程

对于第一个“谐响应分析”
我是土木工程领域,在进行结构试验时,常常通过白噪声扫频和正弦波扫频的方法获得试验模型加速度反应,之后通过软件做FFT或类似的谱分析,可以得到模型的自振频率和阵型。但对于模拟分析领域,之前一直不知道有限元软件也可以做类似的模拟。

之前曾经为了模拟出一个复杂结构的模态(散体结构,有接触问题),采用的是将试验的白噪声作为加速度输入,得到模型相关点的加速度反应,之后导入其他软件进行FFT,得到的模态结果不是很理想。

希望版主的“谐响应分析”能给我一些启示,呵呵
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 楼主| 发表于 2013-5-4 12:39:07 | 显示全部楼层 来自 法国
bingga 发表于 2013-5-2 17:04
最常见的好像是模态阻尼

模态阻尼是一种粘性阻尼,ABAQUS除了结构阻尼一般的其他形式的阻尼大都是粘性阻尼。。
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发表于 2013-6-14 23:29:41 | 显示全部楼层 来自 北京
楼主能讲一下关于随机振动分析中的振动传递分析吗?不胜感激。
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 楼主| 发表于 2013-6-17 09:28:36 | 显示全部楼层 来自 法国
nethulip 发表于 2013-6-14 23:29
楼主能讲一下关于随机振动分析中的振动传递分析吗?不胜感激。

这个问法好像比较偏工程一点?

传递分析在谐响应上提得多一些?随机振动我们也经常提“振动传递”?我猜想这个意思其实是单位载荷(位移,速度,加速度等)下结构的一个响应分析。。其实是一样的。。
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发表于 2013-6-17 12:00:14 | 显示全部楼层 来自 新疆乌鲁木齐
感谢楼主了,小白很需要这样的好文
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发表于 2013-8-20 21:36:24 | 显示全部楼层 来自 江苏南京
感谢楼主,正需要,好好学习下。
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发表于 2013-9-16 13:39:47 | 显示全部楼层 来自 上海
学习学习,楼主继续
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发表于 2013-11-2 21:00:56 | 显示全部楼层 来自 天津
看了楼主的阻尼解释,终于明白了,期待随机振动分析,另外冲击是不是用瞬时响应分析?
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发表于 2013-12-19 22:55:23 | 显示全部楼层 来自 广东江门
楼主好,我用稳态直接法计算一个简单的板的响应时,加0.06的结构阻尼,在3个安装点部位施加0.1mm的振动位移激励,产生的mises应力随频率变化的图中,为什么在共振频率处反而形成一个下降的凹坑?理论上应该共振频率处应力最大,怎么和nastran算的不一样?我感觉abaqus做动态分析没有nastran准。abaqus算出的结果感觉都是错的。不知道为什么
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 楼主| 发表于 2013-12-20 10:18:57 | 显示全部楼层 来自 法国
pengzhuokai 发表于 2013-12-19 22:55
楼主好,我用稳态直接法计算一个简单的板的响应时,加0.06的结构阻尼,在3个安装点部位施加0.1mm的振动位移 ...

估计是你看的实部。你的响应有实部虚部,你去看MAGNITUDE就可以了,在RESULT里面的OPTION里,选择MAG~
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发表于 2013-12-20 21:48:15 | 显示全部楼层 来自 广东江门
今天换成幅值后果然曲线形状对了,跟nastran算的差不多了。谢谢
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发表于 2013-12-27 15:53:43 | 显示全部楼层 来自 黑龙江哈尔滨
楼主我用什么来说爱你,太好了...
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