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ANSYS动力学分析指南(连载四.完)
发表时间:2007-7-25    作者: 安世亚太  来源: e-works
 

§4.4.4扩展模态

1.将“Expansion Pass dialog box”对话框中的扩展模态选项(expansion pass option)设置为YES。

Command: EXPAND

GUI:Main Menu > Solution > New Analysis-Modal-Expansion pass-On > L.S.Opt-Expansion Pass > Single Expand-Modal-Expand Modes

2.无论使用Block Lanczos法、子空间法还是缩减法,都必须进行模态扩展。关于模态扩展,在《动力学分析指南—模态分析》部分中作为独立的求解过程有详细讲述。另外,还需注意以下几点:

·只选择重要的模态进行扩展(参见MXPAND命令的SIGNIF项的用法)。如果使用GUI交互方法进行模态扩展操作,那么在模态分析阶段应将modal analysis options对话框[MODOPT]中的mode expansion选项设置为NO,以便把模态扩展作为一个独立的求解过程,并放在谱分析完成之后进行;

·只有扩展模态才能在以后的模态合并过程中进行模态合并操作;

·如果对谱所产生的应力感兴趣,这时必须进行应力计算。在缺省情况下,模态扩展过程是不包含应力计算的,同时意味着谱分析将不包含应力结果数据。

·如果需要扩展所有模态,只要在模态求解过程中执行MXPAND命令,就同时进行模态扩展过程。如果使用GUI交互方法,并想扩展所有模态,那么在模态分析阶段应将modal analysis options对话框(MODOPT命令)中的mode expansion选项设置为YES。如果只想扩展有明显意义的模态,就必须将模态扩展作为一个独立求解过程放在谱分析之后进行。

注意:即使进行模态扩展分析,模态分析解都将写进结果文件(Jobname.RST

§4.4.5合并模态

合并模态作为一个独立的求解阶段,包括以下步骤:

1.进入求解器

Command: /SOLU

GUI:Main Menu > Solution

2.指定分析类型

Command: ANTYPE

GUI:Main Menu > Solution > New Analysis

·选项:New Analysis (ANTYPE命令):选择新分析。

·选项:Analysis Type:Spectrum(ANTYPE命令):选择谱分析。

3.选择模态合并方法

对于单点响应谱分析,ANSYS提供了五种模态合并方法:

1)SRSS法(Square Root of Sum of Squares)

2)CQC法(Complete Quadratic Combination)

3)DSUM法(Double Sum)

4)GRP法(Grouping)

5)NRLSUM法(Navam Research Laboratory Sum,NRLSUM)

其中,NRLSUM法是DDAM谱分析中的典型方法。

下列是选用不同模态合并方法的命令:

Command: SRSS \CQC \DSUM \GRP \NRLSUM

GUI:Main Menu > Solution > New Analysis > Spectrum > Analysis Opts - SPRS > Load Step Opts-Spectrum > Spectrum-Single Point-Mode Combin

这些命令允许下面三种类型的响应计算:

·位移(displacement,Label=DISP):位移、应力和载荷等。

·速度(Velocity,Label=VELO):速度、应力速度和力速度。

·加速度(Acceleration,Label=ACEL):加速度、应力加速度和力加速度等。

DSUM法也允许输入地震谱或冲击谱的延续时间。

注意:CQC 法必须定义阻尼。另外,使用了材料相关阻尼(MP, DAMP, ... ),在模态扩展时就必须计算单元结果( 第四步:扩展模态) (MXPAND 命令中Elcalc 选项设置为YES )。

4.开始求解

Command: SOLVE

GUI:Main Menu > Solution > -Solve-Current LS

模态合并时将建立一个POST1命令文件(Jobname.MCOM)。读入这个文件,POST1命令文件将利用模态扩展的结果文件(Jobname.RST)进行模态合并。

文件Jobname.MCOM包含有POST1命令,它们将按指定模态合并方法计算出结构的总响应,获得最大的模态响应。

模态合并方法决定了结构模态响应的合并方式:

·对于位移响应(Label=DISP),将合并每阶模态的位移和应力;

·对于速度响应(Label=VELO),将合并每阶模态的速度和应力速度;

·对于加速度响应(Label=ACEL),将合并每阶模态的加速度和应力加速度。

5.退出求解器

Command: FINISH

GUI:退出求解器。

注意:只要打开模态合并命令(SRSS 、CQC 、GRP 、DSUM 和NRLSUM )的VELO 或ACEL 选项,对位移求解结果进行后处理,再重复模态合并过程,就可以得到除了位移结果之外的速度或加速度计算结果。

§4.4.6观察结果

单点响应谱分析的结果是以POST1命令的形式写入模态合并文件( Jobname.MCOM )中的,这些命令依据(模态合并方法指定的)某种方式合并最大模态响应,最终计算出结构的总响应。总响应包括总的位移(或总速度,或总加速度)以及在模态扩展过程中得到结果---总应力(或总应力速度,或总应力加速度)、总应变(或总应变速度,或总应变加速度)、总的反作用力(或总反作用力速度,或总反作用力加速度)。

使用POST1后处理器观察结果。

注意:如果要利用结果文件直接合并衍生应力(S1 、S2 、S3 、SEQV 和SI ),先读入文件Jobname.MCOM ,再执行SUMTYPE ,PRIN 命令。SUMTYPE ,COMP 命令是缺省命令,只能直接处理单元非平均组合应力,以及计算这些应力的衍生数据。关于SUMTYPE 命令,请参见《动力学分析指南--- 瞬态动力学分析》的“创建和合并载荷工况”一节。

1.读入Jobname.MCOM文件(/INPUT命令)

Command: /INPUT

GUI:Utility Menu > File > Read From

例如:执行下面的/INPUT 命令:

/INPUT,FILE,ECOM! Assumes the default jobname FILE

2.显示结果

1)显示变形形状(PLDISP命令)

Command: PLDISP

GUI:Main Menu > General Postproc > Plot Results > Deformed Shaped

2)等值线显示

Command: PLNSOL 或PLESOL

GUI: Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot-Nodal Solu或Element Solu

使用PLNSOL或PLESOL命令以等值线形式几乎能够显示任意结果项,如:应力(SX、SY、SZ…)、应变(EPELX、EPELY、EPELZ…)和位移(UX、UY、UZ…)。如果在此之前执行过SUMTYPE命令,PLNSOL或PLESOL命令的显示结果将受到SUMTYPE命令设置的影响(SUMTYPE,COMP或SUMTYPE,PRIN)。

使用PLETAB命令能以等值线形式显示单元表数据,用PLLS命令能显示线单元数据。

注意:使用PLNSOL 命令将衍生数据(如应力和应变)进行节点平均化处理,导致不同材料、不同壳厚度或其它不连续性单元共有的节点平均解意义十分模糊。为了避免这种问题,在执行PLNSOL 命令前先使用SELECTING 选择工具将具有相同材料、相同壳体厚度等单元选择出来,再分别执行PLNSOL 命令进行节点平均化处理。

3)向量显示(PLVECT命令)

Command: PLVECT

GUI:Main Menu > General Postproc > Plot Results > Vector Plot-Predefined

4)列表显示

Command:PRNSOL (nodal results)

PRESOL (element-by-element results)

PRRSOL (reaction data)

GUI:Main Menu > General Postproc > List Results > Nodal Solution

Main Menu > General Postproc > List Results > Element Solution

Main Menu > General Postproc > List Results > Reaction Solution

5)其它后处理功能

在POST1后处理器中,还有诸如提取指定路径上的应力分布、将结果转化到不同的坐标系以及对载荷工况进行组合等功能可以使用。具体操作细节参见《动力学分析指南---瞬态动力学分析》。

以上六个步骤系统描述了进行单点响应谱分析的具体过程。

如果采用批处理方式进行单点响应谱分析,还应注意以下两点:

·补上谱载荷的定义命令(SV、SVTYPE、SED和FREQ命令)后,上面的第二步和第三步(即模态求解和求得谱解过程)可以合并到模态分析求解(ANTYPE,MODAL)过程中去。

·补上模态合并命令后,上面的第四步和第五步(即模态扩展和模态合并求解过程)可以合并到模态分析求解(ANTYPE,MODAL且EXPASS,ON)过程中去。

责任编辑:蒋汉桥

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