ansys瞬态分析解析.ppt

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1、ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-2瞬态动力分析瞬态动力分析A.瞬态动力分析的定义和目的瞬态动力分析的定义和目的B.瞬态分析的基本术语和概念瞬态分析的基本术语和概念C.在在ANSYS中如何进行瞬态分析中如何进行瞬态分析D.瞬态分析实例瞬态分析实例ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-3瞬态分析瞬态分析定义和目的定义和目的什么是瞬态动力分析什么是瞬态动力分析? 分析结构在任意随时间变化载荷作用下的响应的技术分析结构在任意随时间变化载荷作用下的响应的技术 输入数据输入数据 作为时间函数的载荷（稍候详细说明）作为时间函数

2、的载荷（稍候详细说明） 输出数据输出数据 随时间变化的位移和其它的导出量，如：应力和应变随时间变化的位移和其它的导出量，如：应力和应变ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-4瞬态分析瞬态分析 定义和目的定义和目的瞬态动力分析用在以下的设计中：瞬态动力分析用在以下的设计中： 承受各种冲击载荷的结构，如承受各种冲击载荷的结构，如:汽车中的门和缓冲器、汽车中的门和缓冲器、建筑框架以及悬挂系统等建筑框架以及悬挂系统等 承受各种随时间变化载荷的结构，如：桥梁、地面移承受各种随时间变化载荷的结构，如：桥梁、地面移动装置以及其它机器部件动装置以及其它机器部件 承受撞击和

3、颠簸的家庭和办公设备，如：便携式电话承受撞击和颠簸的家庭和办公设备，如：便携式电话、笔记本电脑和真空吸尘器等、笔记本电脑和真空吸尘器等ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-5瞬态分析瞬态分析B.术语和概念术语和概念包括的主题如下：包括的主题如下： 运动方程运动方程 求解方法求解方法 积分时间步长积分时间步长ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-6瞬态分析瞬态分析 术语和概念术语和概念运动方程运动方程 瞬态动力分析的运动方程和通用运动方程相同。瞬态动力分析的运动方程和通用运动方程相同。 这是瞬态分析的最一般形式，载荷可为

4、时间的任意函这是瞬态分析的最一般形式，载荷可为时间的任意函数数 在瞬态动力分析中，不同的分析方法允许包括各种类在瞬态动力分析中，不同的分析方法允许包括各种类型的非线性特性（大变形、接触、塑性等）型的非线性特性（大变形、接触、塑性等） tFuKuCuM ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-7瞬态分析瞬态分析- 术语和概念术语和概念求解方法求解方法求解运动方程求解运动方程直接积分法直接积分法模态叠加法模态叠加法隐式积分隐式积分显式积分显式积分完全法完全法缩减法缩减法完全法完全法缩减法缩减法ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手

5、册4-8瞬态分析瞬态分析 术语和概念术语和概念求解方法求解方法 运动方程的两种求解法：运动方程的两种求解法： 模态叠加法（稍候做专题讨论）模态叠加法（稍候做专题讨论） 直接积分法直接积分法 运动方程直接对时间分步积分，并在每个时间点运动方程直接对时间分步积分，并在每个时间点( time = 0, D Dt , 2D Dt, 3D Dt,.)求解一组同时发生的静求解一组同时发生的静态平衡方程态平衡方程 (F=ma) 提供了不同的积分方法：比如提供了不同的积分方法：比如Central difference, Average acceleration, Houbolt, WilsonQ Q, New

6、mark 等等ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-9ANSYS 用用 Newmark积分方法：积分方法：不同的不同的a a和和d d值将导致积分方法的变化（值将导致积分方法的变化（显式显式 /隐式隐式/平均加速度平均加速度 )，ansys可以使用替代参数可以使用替代参数(gamma),只要将只要将设置为大于设置为大于0的数，则方程就是无的数，则方程就是无条件稳定的。通常设置条件稳定的。通常设置为为0.005。Newmark 是一种隐式方法。是一种隐式方法。ANSYS/LS-DYNA 使用显式方法（向前差分时间积分）。见第一章关于使用显式方法（向前差分时间

7、积分）。见第一章关于隐式和显式的讨论。隐式和显式的讨论。 tttutututtutttututtututtutFttuKttuCttuMDDDDDDDDDD)1(2)2/1( ddaa瞬态分析瞬态分析- 术语和概念术语和概念求解方法求解方法ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-10瞬态分析瞬态分析- 术语和概念术语和概念求解方法求解方法求解时即可用缩减结构矩阵，也可用完整结构矩阵。求解时即可用缩减结构矩阵，也可用完整结构矩阵。缩减法缩减法 用于快速求解用于快速求解 不允许非线性不允许非线性 (除间隙之外除间隙之外) 根据主自由度写出根据主自由度写出K、C和

8、和M等矩阵，主自由度是所有自等矩阵，主自由度是所有自由度的一个子集由度的一个子集 缩减的缩减的 K 是精确的，但缩减的是精确的，但缩减的 C 和和 M 是近似的。此外是近似的。此外，还有其它的一些缺陷，但不在此讲座讨论，还有其它的一些缺陷，但不在此讲座讨论完全法完全法 不进行缩减。不进行缩减。 采用完整的采用完整的K、 C 和和 M矩阵矩阵 允许非线性特性允许非线性特性 在本手册中的全部讨论都是基于此种方法在本手册中的全部讨论都是基于此种方法ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-11瞬态分析瞬态分析- 术语和概念术语和概念积分时间步长积分时间步长 积分时间

9、步长（亦称为积分时间步长（亦称为ITS 或或 D Dt ）是时间积分法中的）是时间积分法中的一个重要概念一个重要概念 ITS 是从一个时间点到另一个时间点的时间增量是从一个时间点到另一个时间点的时间增量 D Dt 积分时间步长决定求解的精确度，因而其数值应仔积分时间步长决定求解的精确度，因而其数值应仔细选取细选取 瞬态分析中，对于缩减法和模态叠加法，瞬态分析中，对于缩减法和模态叠加法， ITS 是一是一个常数个常数 瞬态分析中，对于完全法瞬态分析中，对于完全法, 在使用者定义的范围（在使用者定义的范围（以后讨论）内，以后讨论）内，ANSYS能够能够自动调节自动调节时间步长时间步长 ANSYS8

10、0ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-12 积分时间步长（积分时间步长（ITS） 应小到足够获取下列数据：应小到足够获取下列数据： 响应频率响应频率 接触频率（如果存在的话）接触频率（如果存在的话） 波传播效应（如果存在的话）波传播效应（如果存在的话） 非线性响应非线性响应 (塑性、蠕变和接触状态塑性、蠕变和接触状态)瞬态分析瞬态分析- 术语和概念术语和概念积分时间步长积分时间步长ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-13瞬态分析瞬态分析 - 术语和概念术语和概念积分时间步长积分时间步长响应频率响应频率不同类型载荷会在结构中激发不

11、不同类型载荷会在结构中激发不同的自然频率同的自然频率响应频率是载荷引起全部频率的响应频率是载荷引起全部频率的加权频率加权频率ITS应足够小到获取所关心的最高应足够小到获取所关心的最高响应频率响应频率每个循环中有每个循环中有20个时间点应是足个时间点应是足够的，即：够的，即： D Dt = 1/20f式中式中 f 是所关心的响应频率是所关心的响应频率响应周期响应周期ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-14 响应频率响应频率 (接上页接上页) 求解时，完全法给出响应频率和在每个周期的点数求解时，完全法给出响应频率和在每个周期的点数 目的是保持每个周期目的是保

12、持每个周期20个点个点 ANSYS自动增加或减少自动增加或减少ITS来保证每个周期默认有来保证每个周期默认有20个点。个点。 需要加速度结果时需要加速度结果时ITS要更小些要更小些瞬态分析瞬态分析 - 术语和概念术语和概念积分时间步长积分时间步长ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-15瞬态分析瞬态分析- 术语和概念术语和概念积分时间步长积分时间步长接触频率接触频率当两个物体发生接触，间隙或当两个物体发生接触，间隙或接触表面通常用刚度（间隙刚接触表面通常用刚度（间隙刚度）来描述度）来描述 ITS应足够小到获取间隙应足够小到获取间隙“弹弹簧簧”频率频率建议每

13、个循环三十个点，这才建议每个循环三十个点，这才足以获取在两物体间的动量传足以获取在两物体间的动量传递，比此更大的递，比此更大的ITS 会造成能会造成能量损失，并且冲击可能不是完量损失，并且冲击可能不是完全弹性的全弹性的求解过程中，将给出响应频率求解过程中，将给出响应频率和接触频率和接触频率有效质量间隙刚度接触频率mkfmkffITSccc21301ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-16瞬态分析瞬态分析 - 术语和概念术语和概念积分时间步长积分时间步长波传播波传播 由冲击引起。在细长结由冲击引起。在细长结构中更为显著（如下落构中更为显著（如下落时以一端着

14、地的细棒）时以一端着地的细棒） 需要很小的需要很小的ITS ，并且并且在沿波传播的方向需要在沿波传播的方向需要精细的网格划分精细的网格划分 显式积分法（在显式积分法（在ANSY S-LS/DYNA采用）可能采用）可能对此更为适用对此更为适用质量密度弹性模量弹性波速波传播方向上的长度单元尺寸DDEEcLLxcxITS 20/3ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-17非线性响应非线性响应 完全法的瞬态分析能够包含各种非线性特性完全法的瞬态分析能够包含各种非线性特性 非线性特性可以归纳为非线性特性可以归纳为3种类型种类型: 材料非线性材料非线性 (塑性、塑性、

15、,蠕变、蠕变、 超弹性超弹性 ) 几何非线性几何非线性 (大应力、大转角、屈曲大应力、大转角、屈曲) 单元非线性单元非线性 (接触接触, 缆绳缆绳) 在每个时间点，非线性要求迭代求解在每个时间点，非线性要求迭代求解 这些迭代被称为平衡迭代这些迭代被称为平衡迭代瞬态分析瞬态分析 - 术语和概念术语和概念积分时间步长积分时间步长ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-18非线性响应非线性响应(接上页接上页) 一般小的一般小的 ITS 有助于快速收敛有助于快速收敛 塑性、蠕变和摩擦非线性本质上是非保守的。这些非塑性、蠕变和摩擦非线性本质上是非保守的。这些非线性要求

16、精确的加载历程。小的线性要求精确的加载历程。小的ITS有助于精确描述加有助于精确描述加载历程。载历程。 捕捉接触状态也要求小的捕捉接触状态也要求小的ITS瞬态分析瞬态分析 - 术语和概念术语和概念积分时间步长积分时间步长ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-19At time = tAt time = t+Dt非线性响应非线性响应(接上页接上页)球撞击平板例子球撞击平板例子 在大的在大的D Dt时，球穿透平板时，球穿透平板 如果球穿透过多（超过球半径），接触将探测不到如果球穿透过多（超过球半径），接触将探测不到瞬态分析瞬态分析 - 术语和概念术语和概念积分

17、时间步长积分时间步长ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-20 怎样选择一个好的怎样选择一个好的ITS呢？呢？ ANSYS推荐的办法是激活自动时间步长推荐的办法是激活自动时间步长(AUTOTS)，然后提供然后提供D Dtinitial、, D Dtmin和和 D Dtmax。ANSYS用自动时间步用自动时间步长算法决定最优的长算法决定最优的D Dt 值值 例如：如果例如：如果AUTOTS开始时是开始时是D Dtinitial= 1 秒秒, D Dtmin= 0.01 秒秒, 并且并且 D Dtmax= 10 秒秒;ANSYS开始计算时开始计算时ITS=1秒

18、，并且允许秒，并且允许ITS的值在的值在0.01和和10之间变化之间变化 瞬态分析瞬态分析 - 术语和概念术语和概念积分时间步长积分时间步长ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-21 完全瞬态分析时，完全瞬态分析时，AUTOTS默认为打开。缩减法和模默认为打开。缩减法和模态迭加法时，不允许使用态迭加法时，不允许使用AUTOTS AUTOTS 在下列情况下将减少在下列情况下将减少 ITS (不小于不小于D Dtmin): 在响应频率少于在响应频率少于20个点时个点时 求解不收敛求解不收敛 非线性迭代次数增加（收敛缓慢）非线性迭代次数增加（收敛缓慢） 在一个时

19、间步内塑性应变累积超过在一个时间步内塑性应变累积超过15% 蠕变率超过蠕变率超过0.1 如果接触状态将改变如果接触状态将改变 (大部分的接触单元的大部分的接触单元的KEYOPT(7)来控制来控制)瞬态分析瞬态分析 - 术语和概念术语和概念积分时间步长积分时间步长ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-22瞬态分析瞬态分析C.步骤步骤 在此节中只讨论在此节中只讨论FULL方法方法 五个主要步骤：五个主要步骤： 建模建模 选择分析类型和选项选择分析类型和选项 规定边界条件和规定边界条件和初始条件初始条件 施加时间历程载荷并求解施加时间历程载荷并求解 查看结果查看

20、结果ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-23瞬态分析步骤瞬态分析步骤建建 模模模型模型 允许所有各种非线性允许所有各种非线性 必须指定系统的杨式模量或某种形式的刚度必须指定系统的杨式模量或某种形式的刚度 必须指定密度或某种形式的质量必须指定密度或某种形式的质量 其余建模要求同其它分析其余建模要求同其它分析ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-24瞬态分析步骤瞬态分析步骤选择分析类型和选项选择分析类型和选项3 建模建模选择分析类型和选项：选择分析类型和选项： 进入求解器并选择瞬态分析进入求解器并选择瞬态分析 选择完全瞬

21、态求解选择完全瞬态求解 求解选项求解选项- 将在下面讨论将在下面讨论 阻尼阻尼 将在下面讨论将在下面讨论ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-25求解方法求解方法选择大位移或小位移分析方选择大位移或小位移分析方法法 不确定时，选择大位移不确定时，选择大位移瞬态分析法瞬态分析法瞬态分析步骤瞬态分析步骤选择分析类型和选项选择分析类型和选项指定输出控制（后面讨论）指定输出控制（后面讨论）指定加载步结束时的时间指定加载步结束时的时间自动时间步长（后面讨论）自动时间步长（后面讨论）指定初始时当前载荷步最小指定初始时当前载荷步最小和最大值和最大值D DtANSYS80

22、ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-26自动时间步长自动时间步长 在瞬态分析时，自动计算合适的在瞬态分析时，自动计算合适的ITS 建议选中该选项，并且指定最小和最大的建议选中该选项，并且指定最小和最大的ITS值值 如果有非线性，选中如果有非线性，选中“Program Chosen”选项选项注意注意: 总体求解控制选项总体求解控制选项SOLCONTROL缺省为打开。建议不要更改。更缺省为打开。建议不要更改。更重要的是，在两个载荷步之间不要改动该选项重要的是，在两个载荷步之间不要改动该选项瞬态分析步骤瞬态分析步骤选择分析类型和选项选择分析类型和选项ANSYS80ANSYS

23、80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-27输出控制输出控制 用来决定结果文件中写进哪些计算结果。用来决定结果文件中写进哪些计算结果。 使用使用OUTRES命令或主菜单选择命令或主菜单选择Solution Soln Control. Basic 典型的选择是将每个子步的所有结果都写入结果文典型的选择是将每个子步的所有结果都写入结果文件件 允许结果相对时间的拟合曲线图允许结果相对时间的拟合曲线图 可能导致结果文件变大可能导致结果文件变大瞬态分析步骤瞬态分析步骤选择分析类型和选项选择分析类型和选项ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-28打开打开/

24、关闭瞬态效果关闭瞬态效果 对提供初始条件有作对提供初始条件有作用（后面讨论）用（后面讨论）斜坡载荷或阶梯加载斜坡载荷或阶梯加载指定阻尼（后面讨论）指定阻尼（后面讨论）时间积分参数使用缺省值时间积分参数使用缺省值 瞬态分析步骤瞬态分析步骤选择分析类型和选项选择分析类型和选项ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-29瞬态分析步骤瞬态分析步骤选择分析类型和选项选择分析类型和选项阻尼阻尼 阻尼和阻尼和b b阻尼两者均可以用阻尼两者均可以用 在大多数情况下，忽略在大多数情况下，忽略阻尼（粘性阻尼），仅规定阻尼（粘性阻尼），仅规定b b阻尼（由滞后造成的阻尼）阻尼（由

25、滞后造成的阻尼）:b b = 2 /w w式中式中 为阻尼比，为阻尼比，w w 为主要响应频率为主要响应频率 （rad/sec） 材料阻尼材料阻尼(即橡胶即橡胶)和单元阻尼和单元阻尼(即减震器即减震器) 都可以使用。都可以使用。ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-30瞬态分析步骤瞬态分析步骤选择分析类型和选项选择分析类型和选项选择求解器选择求解器 ANSYS默认选择默认选择Sparse求解器求解器 对大的问题对大的问题(100000个自由度个自由度)使用使用PCG求解器求解器 可参考谐波分析中对求解器的说明可参考谐波分析中对求解器的说明ANSYS80AN

26、SYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-31瞬态分析步骤瞬态分析步骤规定边界条件和初始条件规定边界条件和初始条件3 建模建模3 选择分析类型和选项选择分析类型和选项规定边界条件和初始条件规定边界条件和初始条件 在这种情况下边界条件为载在这种情况下边界条件为载荷或在整个瞬态过程中一直荷或在整个瞬态过程中一直为常数的条件，例如：为常数的条件，例如： 固定点（约束）固定点（约束） 对称条件对称条件 重力重力 初始条件将在下面讨论初始条件将在下面讨论ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-32瞬态分析步骤瞬态分析步骤规定边界条件和初始条件规定边界条

27、件和初始条件初始条件初始条件 瞬态分析要求指定初始位移瞬态分析要求指定初始位移(u0)和初始速度和初始速度(v0) 缺省值缺省值 u0= v0 = a0 = 0 可能要求非零初始条件的实例可能要求非零初始条件的实例 飞机着陆装置飞机着陆装置 (v0 0) 高尔夫球棒击球高尔夫球棒击球(v0 0) 物体跌落试验物体跌落试验(u0= v0 =0 , a0 0).ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-33瞬态分析步骤瞬态分析步骤规定边界条件和初始条件规定边界条件和初始条件施加初始条件的两种方法施加初始条件的两种方法: : 以静载荷步开始以静载荷步开始当只需在模型

28、的一部分上施加初始条件时，例当只需在模型的一部分上施加初始条件时，例如，用强加的位移将悬臂梁的自由端从平衡位如，用强加的位移将悬臂梁的自由端从平衡位置置“拨拨”开时，这种方法是有用的开时，这种方法是有用的(u(u0 0，已知已知 v v0 0 =0)=0)用于需要施加非零初始加速度时用于需要施加非零初始加速度时 使用使用ICIC 命令命令Solution Loads- Apply Initial Solution Loads- Apply Initial Conditn Define +Conditn Define +当需在整个物体上施加非零初始位移或速度时当需在整个物体上施加非零初始位移或速

29、度时ICIC 命令法是有用的命令法是有用的ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-34瞬态分析步骤瞬态分析步骤规定边界条件和初始条件规定边界条件和初始条件实例实例 -物体从静止状态下落物体从静止状态下落这种情况这种情况 a0=g （重力加速度）重力加速度）u0 = v0=0采用静载荷步法采用静载荷步法载荷步载荷步1 : 关闭瞬态效应。用关闭瞬态效应。用TIMINT，OFF 命令或命令或Solution Soln Control Transient Transient Effects 采用小的时间间隔，例采用小的时间间隔，例 0.001 采用采用2 个子步个子

30、步， 分步加载分步加载（如果采用线性载荷或一个子步，如果采用线性载荷或一个子步， v0 就将是非零的）就将是非零的） 保持物体静止，例如，固定物体的全部自由度保持物体静止，例如，固定物体的全部自由度 施加等于施加等于 g 的加速度的加速度 求解求解ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-35瞬态分析步骤瞬态分析步骤规定边界条件和初始条件规定边界条件和初始条件 载荷步载荷步 2 : 打开瞬态效应打开瞬态效应 释放物体，例如释放物体，例如， 删除物体删除物体上的上的 DOF 自由度约束自由度约束 规定终止时间，连续进行瞬规定终止时间，连续进行瞬态分析态分析Ace

31、lt0.00050.001Load step 1Application of Temporal AccelerationANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-36瞬态分析步骤瞬态分析步骤规定边界条件和初始条件规定边界条件和初始条件实例实例 将悬臂梁的自由端从平衡位置将悬臂梁的自由端从平衡位置“拨拨”开开这种情况时，在梁的自由端这种情况时，在梁的自由端 u0 0 ， v0=0用静载荷步法。用静载荷步法。载荷步载荷步 1 : 关闭瞬态效应。用关闭瞬态效应。用 TIMINT，OFF 命令或命令或Solution Soln Control Transient Tr

32、ansient Effects 采用小的时间间隔，例如，采用小的时间间隔，例如， 0.001 2个子步个子步， 分步加载（如果采用线性载荷或用一个子步，分步加载（如果采用线性载荷或用一个子步，v0 就将是非零的）就将是非零的） 在梁的自由端施加所要求的非零位移在梁的自由端施加所要求的非零位移 求解求解ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-37瞬态分析步骤瞬态分析步骤规定边界条件和初始条件规定边界条件和初始条件 载荷步载荷步2 : 打开瞬态效应打开瞬态效应 删除强加位移删除强加位移 指定终止时间，连续进行瞬态分析指定终止时间，连续进行瞬态分析ANSYS80A

33、NSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-38瞬态分析步骤瞬态分析步骤规定边界条件和初始条件规定边界条件和初始条件实例实例 - 高尔夫球棒端头的初速度高尔夫球棒端头的初速度假定只对高尔夫球棒端头建模，并且整个端头运动，假定只对高尔夫球棒端头建模，并且整个端头运动，这时初始条件为这时初始条件为v0 0。 同时又假定同时又假定 u0 = a0 = 0在这种情况下使用在这种情况下使用IC 命令法是方便的命令法是方便的1 选择球棒上的全部节点选择球棒上的全部节点2 用用 IC 命令施加初始速度或命令施加初始速度或 选择选择 Solution Loads- Apply Initial

34、Conditn Define + 选用全部节点选用全部节点 选择方向并输入速度值选择方向并输入速度值3 激活全部节点激活全部节点4 规定终止时间，施加其它载荷条件（如果存在的规定终止时间，施加其它载荷条件（如果存在的话），然后求解话），然后求解ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-39瞬态分析步骤瞬态分析步骤规定边界条件和初始条件规定边界条件和初始条件实例实例 承受冲击载荷的固定平板承受冲击载荷的固定平板 此种情况下此种情况下 u0 = v0 = a0 = 0 这些初始条件都是这些初始条件都是ANSYS中的缺省初始条件值，所以中的缺省初始条件值，所以这里不

35、必再规定它们这里不必再规定它们 只施加边界条件和冲击载荷，然后求解只施加边界条件和冲击载荷，然后求解ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-40瞬态分析步骤瞬态分析步骤施加时间施加时间-历程载荷并求解历程载荷并求解3 建模建模3 选择分析类型和选项选择分析类型和选项3 规定边界条件和初始条件规定边界条件和初始条件施加时间施加时间-历程载荷和求解历程载荷和求解 时间时间- 历程载荷是随时间变化的载历程载荷是随时间变化的载荷荷 这类载荷有三种施加方法这类载荷有三种施加方法: 函数工具函数工具 表数组输入法表数组输入法 多载荷步施加法多载荷步施加法LoadtLoa

36、dtLoadtANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-41瞬态分析步骤瞬态分析步骤施加时间施加时间-历程载荷并求解历程载荷并求解函数工具函数工具允许施加复杂的边界条件。选择允许施加复杂的边界条件。选择 Solution Loads-Apply Functions-Define/Edit建议建议 ：如果边界条件可以直接用表数组法表示就不要使用函数工具：如果边界条件可以直接用表数组法表示就不要使用函数工具在在the Basic Analysis Guide中的中的“Applying Loads Using Function Boundary Conditions

37、”可可以得到更多的以得到更多的信息。信息。ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-42瞬态分析步骤瞬态分析步骤施加时间施加时间-历程载荷并求解历程载荷并求解表数组输入法表数组输入法允许定义载荷随时间变化的表（用数组参数）并采用此表作为载荷允许定义载荷随时间变化的表（用数组参数）并采用此表作为载荷很方便，尤其是在同时有几种不同的载荷，而每种载荷又都有它自很方便，尤其是在同时有几种不同的载荷，而每种载荷又都有它自己的时间历程时己的时间历程时例如，要施加下图所示的力随时间变化曲线例如，要施加下图所示的力随时间变化曲线:1. 选择选择Solution Loads-

38、Apply Force/Moment On Nodes,然后拾取所需节点然后拾取所需节点0.5Forcet22.5101.01.5ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-43瞬态分析步骤瞬态分析步骤施加时间施加时间-历程载荷并求解历程载荷并求解2. 选择力方向和选择力方向和 “New table”,然后然后OK3. 输入表名和行数（时间点输入表名和行数（时间点的数量），然后的数量），然后OK4. 填入时间和载荷值，然后填入时间和载荷值，然后File Apply/QuitANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-44瞬态分析步

39、骤瞬态分析步骤施加时间施加时间-历程载荷并求解历程载荷并求解5. 规定终止时间和积分时间步长规定终止时间和积分时间步长 Solution Time/Frequenc Time - Time Step 不必指定载荷的阶梯或线性递增条件，这已包含在载荷曲不必指定载荷的阶梯或线性递增条件，这已包含在载荷曲线中线中6. 激活自动时间步，规定输出控制，然后求解（稍后讨论）激活自动时间步，规定输出控制，然后求解（稍后讨论）ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-45瞬态分析步骤瞬态分析步骤施加时间施加时间-历程载荷并求解历程载荷并求解表加载关键命令流： *dim,zai

40、he,table,5,1,time,force zaihe(1,0)=0,0.5,1.0,1.001,1.5 zaihe(1,1)=0,22.5,10,0,0 *vplot,zaihe(1,0),zaihe(1,1) ！加载 *do, I, 0, 1.5, 0.1 time, I f, node, fz, zaihe(I) solve *enddo0.5Forcet22.5101.01.5ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-46瞬态分析步骤瞬态分析步骤施加时间施加时间-历程载荷并求解历程载荷并求解多载荷步法多载荷步法允许在单个的载荷步中施加载荷允许在单个

41、的载荷步中施加载荷时间曲线中的部分载荷时间曲线中的部分载荷数组参数，只需施加每段载荷并且求解该载荷步或者将其写入一数组参数，只需施加每段载荷并且求解该载荷步或者将其写入一个载荷步文件中个载荷步文件中(LSWRITE)再一次求解再一次求解ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-47瞬态分析步骤瞬态分析步骤施加时间施加时间-历程载荷并求解历程载荷并求解实例实例，施加前面所述的力随时间变化曲线施加前面所述的力随时间变化曲线:1. 对施加方法作出计划，这种情况需用三个对施加方法作出计划，这种情况需用三个载荷步：一个为递增线性载荷，一个为递载荷步：一个为递增线性载荷，

42、一个为递减线性载荷，另一个为阶跃式的撤销载荷减线性载荷，另一个为阶跃式的撤销载荷Forcet22.5100.5 1.01.5定义载荷步定义载荷步 1： 在要求的节点上施加在要求的节点上施加22.5单位的力。单位的力。规定施加此力的终止时间规定施加此力的终止时间 (0.5)，指出时间步长和线性载荷指出时间步长和线性载荷激活自动时间步功能激活自动时间步功能*，规定输出控制规定输出控制 *， 或进行求解，或或进行求解，或将此载荷步写入载荷步文件中将此载荷步写入载荷步文件中 time,0.5 f,node,fz,22.5 nsubst, kbc=0 outres, lswriteANSYS80ANSY

43、S80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-48瞬态分析步骤瞬态分析步骤施加时间施加时间-历程载荷并求解历程载荷并求解3. 定义载荷步定义载荷步2 : 改变力值为改变力值为10.0。 规定终止时间规定终止时间 (1.0)。不必重新指定积分时间步长或线性载不必重新指定积分时间步长或线性载荷条件。荷条件。 求解或将此载荷步写入载荷步文件中。求解或将此载荷步写入载荷步文件中。4. 定义载荷步定义载荷步3 : 删除力或将其值设置为零。删除力或将其值设置为零。 规定终止时间规定终止时间 (1.5) 并阶梯加载。并阶梯加载。 求解或将此载荷步写入载荷步文件中求解或将此载荷步写入载荷步文件中ANS

44、YS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-49瞬态分析步骤瞬态分析步骤施加时间施加时间-历程载荷并求解历程载荷并求解求解求解采用采用 SOLVE 命令（或者，如果已写成命令（或者，如果已写成了结果文件，则采用了结果文件，则采用 LSSOLVE ）在每个时间子步，在每个时间子步，ANSYS 按照载荷按照载荷-时时间曲线计算载荷值间曲线计算载荷值ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-50瞬态分析步骤瞬态分析步骤察看结果察看结果3 建模建模3 选择分析类型和选项选择分析类型和选项3 指定边界和初始条件指定边界和初始条件3 施加时间施加

45、时间-历程载荷并求解历程载荷并求解察看结果察看结果由三步构成由三步构成: 绘制结构中某些特殊点的结果绘制结构中某些特殊点的结果-时间曲线时间曲线 确定临界时间点确定临界时间点(通常是峰值响应通常是峰值响应) 察看在这些临界时间点处整个结构上的结察看在这些临界时间点处整个结构上的结果果采用 POST26，时间-历程后处理器采用 POST1，通用后处理器ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-51瞬态分析步骤瞬态分析步骤 察看结果察看结果- POST26绘制结果绘制结果-时间曲线时间曲线:首先定义首先定义 POST26 的变量的变量 节点或单元数据列表节点或单元

46、数据列表 用一个用一个 2的编号来识别的编号来识别 变量变量 1 含有各时间点，程序自动定义的含有各时间点，程序自动定义的ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-52瞬态分析步骤瞬态分析步骤察看结果察看结果- POST26定义变量定义变量 （接上页）接上页） 拾取那些变形最大的节点，然后选择自由度的方向拾取那些变形最大的节点，然后选择自由度的方向 更新变量定义表更新变量定义表ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-53瞬态分析步骤瞬态分析步骤察看结果察看结果- POST26 变量一旦已定义，就可变量一旦已定义，就可以对它们

47、绘图或列表以对它们绘图或列表在时间范围内的响应曲线图在时间范围内的响应曲线图变量名画变量ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-54瞬态分析步骤瞬态分析步骤察看结果察看结果- POST26确定临界点确定临界点采用各种极值列表（采用各种极值列表（List ExtremesList Extremes）菜单菜单记下发生最小和最大值时的时间点记下发生最小和最大值时的时间点ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-55瞬态分析步骤瞬态分析步骤察看结果察看结果- POST1察看在各临界时间点处整个结构上的结果察看在各临界时间点处整个结构

48、上的结果进入进入 POST1，“By Time/Freq.”读出结果，并输入近似时间值读出结果，并输入近似时间值绘制变形后的形状和应力等值线图绘制变形后的形状和应力等值线图ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-56瞬态分析步骤瞬态分析步骤察看结果察看结果- POST1ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-57瞬态分析结果瞬态分析结果察看结果察看结果- POST1ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-58瞬态分析步骤瞬态分析步骤3 建模建模3 选择分析类型和选项选择分析类型和选项3

49、规定边界条件和初始条件规定边界条件和初始条件3 施加时间施加时间-历程载荷并求解历程载荷并求解3 察看结果察看结果ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-59D:实例实例 瞬态分析瞬态分析 在此实例中，考察一个物块在此实例中，考察一个物块跌落在横梁上并弹起的瞬态跌落在横梁上并弹起的瞬态响应。响应。 详细情况请参阅动力学实例详细情况请参阅动力学实例 (块体反弹，块体反弹， W-25 ).ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-60描述描述:一个一个6x6x1-inch尺寸的物块从尺寸的物块从100inch高处高处落到一长落到

50、一长100inch的梁上。求当此物块在梁的梁上。求当此物块在梁上反弹时的运动图。假设碰撞的间隙接触刚上反弹时的运动图。假设碰撞的间隙接触刚度为度为2000lb/in。梁两端完全固支，唯一的。梁两端完全固支，唯一的载荷为重力加速度，其大小为载荷为重力加速度，其大小为386 in/sec2。物块与梁由相同的材料制成物块与梁由相同的材料制成:杨氏模量杨氏模量 = 1,000,000 psi密度密度 = 0.001 lb-sec2/in4泊松比泊松比 = 0.3瞬态分析实例瞬态分析实例物块反弹物块反弹ANSYS80ANSYS80瞬态分析瞬态分析段志东制作段志东制作培训手册4-61分析步骤指南：分析步骤