第三章 瞬态动力学分析(2)

·网格密度应当密到足以确定感兴趣的最高阶振型；

·对应力或应变感兴趣的区域比只考察位移的区域的网格密度要细一些； ·如果要包含非线性特性，网格密度应当密到足以捕捉到非线性效应。例如，塑性分析要求在较大塑性变形梯度的区域有合理的积分点密度（即要求较密的网格）；

·如果对波传播效果感兴趣（例如，一根棒的末端准确落地），网格密度应当密到足以解算出波动效应。基本准则是沿波的传播方向每一波长至少有20个单元。

§3.4.2建立初始条件

在执行完全法瞬态动力学分析之前，用户需要正确理解建立初始条件和正确使用载荷步。

瞬态动力学分析顾名思义包含时间函数的载荷。为了定义这样的载荷，用户需要将载荷—时间关系曲线划分成合适的载荷步。载荷—时间曲线上的每个“拐角”对应一个载荷步，如图3.1所示。

图3.1载荷—时间关系曲线

第一个载荷步通常被用来建立初始条件，然后为第二和后继瞬态载荷步施加载荷并设置载步选项。对于每个载荷步，都要指定载荷值和时间值，同时指定其它的载荷步选项，如采用阶梯加载还是斜坡加载方式施加载荷以及是否使用自动时间步长等。然后，将每个载荷步写入载荷步文件，最后一次性求解所有载荷步。 施加瞬态载荷的第一步是建立初始条件（即零时刻时的情况）。瞬态动力学分析要求给定两种初始条件（因为要求解的方程是两阶的）：初始位移（

和初始速度（

）。如果没有进行特意设置，

和

）都被假定为0。初始加速

《ansys动力响应分析指南》第三章 瞬态动力学分析

度（ ）一般假定为0，但可以通过在一个小的时间间隔内施加合适的加速度

载荷来指定非零的初始加速度。

下面的段落描述了如何施加不同组合形式的初始条件。

§3.4.2.1零初始位移和零初始速度 这是缺省的初始条件，即如果 = = 0，则不需要指定任何条件。在第一个载荷步中可以加上对应于载荷/时间关系曲线的第一个拐角处的载荷。 §3.4.2.2非零初始位移及/或非零初始速度

可以用IC命令设置这些初始条件。

命令：IC

GUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply>Initial Condit’n>Define 注意：不要定义矛盾的初始条件。例如，在某单一自由度处定义了初始速度，则在所有其它自由度处的初始速度将为0.0 ，潜在地会产生冲突的初始条件。在大多数情形下要在模型的每个未约束自由度处定义初始条件。如果这些条件对各自由度是不同的，那么就可以较容易地明确指定初始条件，如下所述。 关于TIMINT和IC命令的说明参见<<ANSYS命令参考手册>>。

§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

《ansys动力响应分析指南》第三章 瞬态动力学分析

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

...

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

= 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 = 1.0， = 2.5，则应当在时间间隔0.4内施加一个值为1.0的位移：

《ansys动力响应分析指南》第三章 瞬态动力学分析

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

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...

参见<<ANSYS命令参考手册>>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。

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