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瞬态动力学分析02

瞬态动力学分析02瞬态动力学分析02 ?3.4.2.3零初始位移和非零初始速度非零速度是通过对结构中需指定速度的部分加上小时间间隔上的小位移来实现的。比如如果 =0.25，可以通过在时间间隔0.004内加上0.001的位移来实现，命令流如下: ... TIMINT,OFF! Time integration effects off D,ALL,UY,.001! Small UY displ. (assuming Y-direction velocity) TIME,.004! Initial velocity = 0...

瞬态动力学分析02 ?3.4.2.3零初始位移和非零初始速度非零速度是通过对结构中需指定速度的部分加上小时间间隔上的小位移来实现的。比如如果 =0.25，可以通过在时间间隔0.004内加上0.001的位移来实现，命令流如下: ... TIMINT,OFF! Time integration effects off D,ALL,UY,.001! Small UY displ. (assuming Y-direction velocity) TIME,.004! Initial velocity = 0.001/0.004 = 0.25 LSWRITE! Write load data to load step file (Jobname.S01) DDEL,ALL,UY! Remove imposed displacements TIMINT,ON! Time integration effects on ... ?3.4.2.4非零初始位移和非零初始速度和上面的情形相似，不过施加的位移是真实数值而非“小”数值。比如，若 = 1.0且 = 2.5，则应当在时间间隔0.4内施加一个值为1.0的位移: ... TIMINT,OFF! Time integration effects off D,ALL,UY,1.0! Initial displacement = 1.0 TIME,.4! Initial velocity = 1.0/0.4 = 2.5 LSWRITE! Write load data to load step file (Jobname.S01) DDELE,ALL,UY! Remove imposed displacements TIMINT,ON! Time integration effects on ... ?3.4.2.5非零初始位移和零初始速度需要用两个子步[NSUBST,2]来实现，所加位移在两个子步间是阶跃变化的[KBC,1]。如果位移不是阶跃变化的(或只用一个子步)，所加位移将随时间变化，从而产生非零初速度。下面的例子演示了如何施加初始条件 = 1.0， = 0.0: ... TIMINT,OFF! Time integration effects off for static solution D,ALL,UY,1.0! Initial displacement = 1.0 TIME,.001! Small time interval NSUBST,2! Two substeps KBC,1! Stepped loads LSWRITE! Write load data to load step file (Jobname.S01) !transient solution TIMINT,ON! Time-integration effects on for transient solution TIME,...! Realistic time interval DDELE,ALL,UY! Remove displacement constraints KBC,0! Ramped loads (if appropriate) !Continue with normal transient solution procedures ... ?3.4.2.6非零初始加速度可以近似地通过在小的时间间隔内指定要加的加速度[ACEL]实现。例如，施加初始加速度为9.81的命令如下: ... ACEL,,9.81! Initial Y-direction acceleration TIME,.001! Small time interval NSUBST,2! Two substeps KBC,1! Stepped loads LSWRITE! Write load data to load step file (Jobname.S01) !transient solution TIME,...! Realistic time interval DDELE,...! Remove displacement constraints (if appropriate) KBC,0! Ramped loads (if appropriate) !Continue with normal transient solution procedures ... 参见<>中关于命令ACEL、TIME、NSUBST、KBC、LSWRITE、DDELE和KBC的论述。 ?3.4.3设置求解控制设置求解控制涉及定义分析类型、分析选项以及载荷步设置。执行完全法瞬态动力学分析，可以使用最新型的求解界面(称为求解控制对话框)进行这些选项的设置。求解控制对话框提供大多数结构完全法瞬态动力分析所需要的缺省设置，即用户只需要设置少量的必要选项。完全法瞬态动力分析建议采用求解控制对话框，本章将详细进行介绍。如果完全瞬态动力分析需要初始条件，必须在分析的第一个载荷步进行，然后反复利用求解控制对话框为后续荷步设置载载荷步选项(即重复求解的3-6步)。如果不喜欢使用求解控制对话框(Main Menu>Solution>-Analysis Type-Sol"n Control)，仍然可以沿用标准ANSYS求解命令及其对应的菜单路径(Main Menu>Solution>Unabridged Menu>option)。求解控制对话框一般形式参见ANSYS基本分析指南的针对确定的结构分析类型选用特定的求解控制。 ?3.4.3.1使用求解控制对话框选择菜单路径Main Menu>Solution>-Analysis Type-Sol"n Control，就弹出求解控制对话框。下面将详细讲述求解控制对话框各页片夹中的选项。想要知道设置各选项的细节，选择感兴趣的页片夹，然后单击Help按钮。本章还会讲述相关非线性结构分析的一些细节问题。 ?3.4.3.2使用页片夹求解控制对话框包含5各页片夹，各页片夹中分组设置控制选项，并将大多数基本控制选项设置在第一个页片夹中,其他页片夹提供更高级的控制选项。通过各页片夹，轻松达到控制求解过程。打开求解控制对话框，基本页片夹总是处于激活状态，只包含ANSYS分析所需要设置的最少选项。如果基本页片夹已经满足控制要求，其他高级选项只有缺省状态不符合求解控制才需要进一步进行调整。一旦单击任何页片夹中的OK按钮，所有求解控制对话框中选项设置都定义到ANSYS数据库中，同时关闭求解控制对话框。可以是用基本页片夹设置下表中的选项。打开求解控制对话框，选择Basic页片夹，进行设置。基本页片夹选项选项更多信息参见: ANSYS基本分析指南中的定义分析类型和分析设置指定分析类型 ANSYS结构分析指南中 [ ANTYPE , NLGEOM ] 的非线性结构分析 ANSYS基本分析指南中的重启动分析 ANSYS基本分析指南中控制时间设置，包括:载荷步终点时间[ TIME ]，自的跟踪中的时间作用动时间步长[ AUTOTS ]以及载荷步内的子步数 ANSYS基本分析指南中[ NSUBST 或 DELTIM ] 的一般选项 ANSYS基本分析指南中指定写入数据库的求解(结果)数据[ OUTRES ] 的输出控制在瞬态动力学中，这些选项的特殊考虑有: 1)当设置 ANTYPE 和 NLGEOM 时，如果执行一个新分析希望忽略大位移效应，如大变形、大转角和大应变，就选择小位移瞬态。如果希望考虑大变形(如弯曲的长细杆件)或大应变(如金属成型)，就选择大位移瞬态。如果希望重启动一个失败的非线性分析，或者前面完成一个静态预应力分析或完全法瞬态动力分析，而后希望继续下面的时间历程计算，就可以选择重启动当前分析。 2)当设置时，记住该载荷步选项(瞬态动力学分析中也称为时间步AUTOTS 长优化)基于结构的响应增大或减小积分时间步长。对于多数问题，建议打开自动时间步长与积分时间步长的上下限。通过 DELTIM 和 NSUBST 指定积分步长上下限，有助于限制时间步长的波动范围;更多信息参见 Automatic Time 。缺省值为不打开自动时间步长。 Stepping 3) NSUBST 和 DELTIM 是载荷步选项，用于指定瞬态分析积分时间步长。积分时间步长是运动方程时间积分中的时间增量。时间积分增量可以直接或间接指定(即通过子步数目)。时间步长的大小决定求解的精度:它的值越小，精度就越高。使用时应当考虑多种因素，以便计算出一个好的积分时间步长，详情参见积分时间步长章节。 4)当设置 OUTRES 时，记住下面注意事项: 在完全法瞬态动力分析，缺省时只有最后子步(时间点)写入结果文件( )为了将所有子步写入，需要设置所有子步的写入频率。同时，Jobname.RST 缺省时只有1000个结果序列能够写入结果文件。如果超过这个数目(基于用户的 OUTRES 定义)，程序将认为出错终止。使用命令 /CONFIG ,NRES 可以增大限制数(参见ANSYS基本分析指南中的内存和配置章节)。 ?3.4.3.3使用瞬态页片夹利用瞬态页片夹设置其中的瞬态动力选项。有关设置这些选项的具体信息，打开求解控制对话框，选择瞬态页片夹，然后单击Help按钮。瞬态页片夹选项选项更多信息参见: 指定是否考虑时间积分效应ANSYS结构分析指南中“执行非线性瞬 [ TIMINT ] 态分析” ANSYS基本分析指南中“突变—渐变载荷” 指定采用渐变加载还是突变加载方式[ KBC ] ANSYS基本分析指南中“突变或渐变载荷” 指定质量和刚度阻尼 [ ALPHAD , ANSYS结构分析指南中“阻尼” BETAD ] 定义积分参数[ TINTP ] ANSYS, Inc. Theory Reference 在完全法瞬态动力学中，这些选项的特殊考虑有: 1) TIMINT 是动力载荷步选项，用于指定是否打开时间积分效应[ TIMINT ]。对于需要考虑惯性和阻尼效益的分析，必须打开时间积分效应(否则当作静力进行求解)，所以缺省值为打开时间积分效应。进行完静力分析之后接着进行瞬态分析时，该选项十分有用;也就是说，前面的载荷步必须关闭时间积分效应。 2) ALPHAD (alpha或mass，damping)和 BETAD (beta或stiffness，damping)是动力载荷步选项，用于指定阻尼。大多数结构中都存在某种形式的阻尼，必须在分析中考虑进来。 3) TINTP 是动力载荷步选项，用于指定瞬态积分参数。瞬态积分参数控制Newmark时间积分技术，缺省值为采用恒定的平均值加速度积分算法。 ?3.4.3.4使用求解选项页片夹求解选项页片夹选项用于完全法瞬态分析的具体设置完全与结构分析指南静力分析中一致。详情参见结构分析中使用求解选项页片夹。 ?3.4.3.5使用非线性页片夹非线性页片夹选项用于完全法瞬态分析的具体设置完全与结构分析指南静力分析中一致。详情参见结构分析中使用非线性页片夹。 ?3.4.3.6使用高级非线性页片夹除弧长法选项外，其他高级非线性页片夹选项均可以用于完全法瞬态分析，设置方法与静力分析完全一致。详情参见结构分析中高级非线性页片夹。 ?3.4.4设置其他求解选项还有一些选项并不出现在求解控制对话框中，因为他们很少被使用，而且缺省值很少需要进行调整。ANSYS提供有相应的菜单路径用于设置它们。这里提到的许多选项是非线性选项，详情参见非线性结构分析。 ?3.4.4.1应力刚化效应利用 SSTIF 命令可以让包括18X家族单元在内的一些单元包含应力刚化效应。要确定单元是否具有应力刚化效应算法，请参阅《 ANSYS单元参考手册》中单元说明。缺省时，如果 NLGEOM (几何大变形)设置为ON则应力刚化效应为打开。在一些特殊条件下，应当关闭应力刚化效应: ?应力刚化仅仅用于非线性分析。如果执行线性分析[ NLGEOM ,OFF]，应当关闭应力刚化效应; ?在分析之前，应当预计机构不会因为屈曲(分岔，突然穿过)破坏。一般情况下，包含应力刚化效应能够加速非线性收敛特性。记住上述要点，在某些特殊计算中出现收敛困难时，可以关闭应力刚化效应，例如局部失效。命令: SSTIF GUI:Main Menu>Solution>Unabridged Menu>Analysis Options 本文系e-works专稿，未经授权严禁转载

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