有限元基础理论课件 第8章 瞬态分析

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第8章 瞬态动力学分析 章 8.1 瞬态动力学分析概述瞬态动力学分析(也称时间历程分析) 瞬态动力学分析(也称时间历程分析)用于受任意随时间变 化载荷的结构动力学响应。 化载荷的结构动力学响应。

8.2 瞬态动力学分析方法8.2.1完全法(full method)。 完全法( 完全法 )。 采用完整的系统矩阵计算瞬态响应。功能最强，允许包含各类非线性特 采用完整的系统矩阵计算瞬态响应。功能最强， 塑性、大变形、接触)。 性(塑性、大变形、接触)。 优点: 优点 容易使用，不必关心和选取主自由度； 容易使用，不必关心和选取主自由度； 允许包含各类非线性； 允许包含各类非线性； 在一次处理过程中计算出所有的位移和应力； 在一次处理过程中计算出所有的位移和应力； 允许施加各种类型的载荷； 允许施加各种类型的载荷； 允许采用实体模型上所加的载荷。 允许采用实体模型上所加的载荷。

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第8章 瞬态动力学分析 章8.2.2模态叠加法(mode superposition method)。 模态叠加法( 模态叠加法 )。 通过对模态分析得到的振型(特征值) 通过对模态分析得到的振型(特征值)乘上因子并求和来计 算出结构的响应。 算出结构的响应。特点: 特点 比Full法快，开销小； 法快， 法快 开销小； 整个瞬态分析过程中时间步长必须保持恒定，不允许用自动时间步长； 整个瞬态分析过程中时间步长必须保持恒定，不允许用自动时间步长； 唯一允许的非线性是点-点接触； 唯一允许的非线性是点 点接触； 点接触 不允许非零位移。 不允许非零位移。

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第8章 瞬态动力学分析 章8.2.3缩减法(Reduced method)。 缩减法( 缩减法 )。 采用主自由度和缩减矩阵来压缩问题的规模。 采用主自由度和缩减矩阵来压缩问题的规模。主自由度处的位移计算出来 扩展到初始的完整DOF集上。 集上。 后，扩展到初始的完整 集上 特点: 特点 法快， 比Full法快，开销小； 法快 开销小； 所有载荷必须施加在用户定义的自由度上，不能在实体模型和单元上施 所有载荷必须施加在用户定义的自由度上， 加载荷； 加载荷； 整个瞬态分析过程中时间步长必须保持恒定，不允许用自动时间步长； 整个瞬态分析过程中时间步长必须保持恒定，不允许用自动时间步长； 唯一允许的非线性是点-点接触； 唯一允许的非线性是点 点接触； 点接触 不允许非零位移； 不允许非零位移； 初始解只计算出主自由度的位移。要得到完整的位移、 初始解只计算出主自由度的位移。要得到完整的位移、应力和力的解需 进行扩展处理。 进行扩展处理。

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第8章 瞬态动力学分析 章8.3Full法瞬态动力

学分析基本步骤 法瞬态动力学分析基本步骤前处理(建立模型、划分网格) 前处理(建立模型、划分网格) 建立初始条件； 建立初始条件； 设置求解控制； 设置求解控制； 设置求解选项； 设置求解选项； 施加载荷(不随时间变化的载荷和边界条件); 施加载荷(不随时间变化的载荷和边界条件); 设定载荷步和变化载荷； 设定载荷步和变化载荷； 瞬态求解； 瞬态求解； 后处理。 后处理。

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第8章 瞬态动力学分析 章前处理(建立模型、划分网格) 前处理(建立模型、划分网格) 可以采用各种非线性； 可以采用各种非线性； 建立初始条件； 建立初始条件； 第一个载荷步通常被用来建立初始条件。初始条件应该是零时刻的情况， 第一个载荷步通常被用来建立初始条件。初始条件应该是零时刻的情况，但 由于求解时间必须大于零，所以初始条件一般设定一个小的时间， 由于求解时间必须大于零，所以初始条件一般设定一个小的时间，也可在瞬 态分析中的第一载荷步中设置。 态分析中的第一载荷步中设置。 设置求解控制； 设置求解控制； 指定在载荷步的载荷发生变化的形式是阶跃(默认的)载荷还是斜坡载荷； 指定在载荷步的载荷发生变化的形式是阶跃(默认的)载荷还是斜坡载荷； 阶跃 斜坡载荷 设定此步载荷步的子步数目，可以打开自动子步来优化。 设定此步载荷步的子步数目，可以打开自动子步来优化。 设置求解选项； 设置求解选项； 预应力； 预应力； 阻尼； 阻尼； 质量矩阵的形式。 质量矩阵的形式。

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第8章 瞬态动力学分析 章施加载荷(不随时间变化的载荷和边界条件); 施加载荷(不随时间变化的载荷和边界条件); 为考虑惯性力的影响，需设置材料的密度； 为考虑惯性力的影响，需设置材料的密度； 其它载荷施加与静力分析一样。 其它载荷施加与静力分析一样。 设定载荷步和变化载荷； 设定载荷步和变化载荷； Time,… KBC,… Loads,… Lswrite,i 瞬态求解； 瞬态求解； 多载荷步求解:Solution->Solve->From LS Files; 多载荷步求解 APDL: lssolve,i,j

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第8章 瞬态动力学分析 章后处理 时间历程后处理 定义变量，提取数据，绘制变量的时间变化曲线(在实例中讲解) 定义变量，提取数据，绘制变量的时间变化曲线(在实例中讲解) 实例1(静力分析) 实例 (静力分析)

实例1(瞬态分析，方法 ) 实例 (瞬态分析，方法1)

实例1(瞬态分析，方法2) 实例 (瞬态分析，方法 )

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第8章 瞬态动力学分析 章共振(瞬态分析，方法1) 共振(瞬态分析，方法 )

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第8章 瞬态动力学分析 章共振(瞬态分析，方法2) 共振

(瞬态分析，方法 )

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第8章 瞬态动力学分析 章

实例1(静力分析) 实例 (静力分析)

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第8章 瞬态动力学分析 章

最大节点应力时间历程(step) ) 最大节点应力时间历程( stepped) 最大节点应力时间历程( 最大节点应力时间历程( )

瞬态分析(第六步，力最大) 瞬态分析(第六步，力最大)

方法1最大节点应力时间历程( 方法 最大节点应力时间历程(ramped) 最大节点应力时间历程 )

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第8章 瞬态动力学分析 章

方法2最大节点应力时间历程( 方法 最大节点应力时间历程(ramped) 最大节点应力时间历程 )