ANSYS谐响应分析关键技术点

一、什么是谐响应分析　

确定一个结构在已知频率的正弦（简谐）载荷作用下结构响应的技术。
谐响应分析的局限性
1.所有载荷需随时间按正弦变化
2.所有载荷需有相同的频率
3.不允许有非线性特性
4.不计算瞬态效应
可以通过瞬态动力学分析来满足这些条件，即将简谐载荷表示为有时间历程的载荷函数。
二、输入
1. 已知大小和频率的谐波载荷（力、压力和强迫位移）；
2. 同一频率的多种载荷，可以是同相或不同相的。
三、输出
1. 每一个自由度上的谐位移，通常和施加的载荷不同相；
2. 其它多种导出量，例如应力和应变等。
四、谐响应分析用于设计
1. 旋转设备（如压缩机、发动机、泵、涡轮机械等）的支座、固定装置和部件；
2. 受涡流（流体的漩涡运动）影响的结构，例如涡轮叶片、飞机机翼、桥和塔等。
五、为什么要作谐响应分析
1. 确保一个给定的结构能经受住不同频率的各种正弦载荷（例如：以不同速度运行的发动机）；
2. 探测共振响应，并在必要时避免其发生（例如：借助于阻尼器来避免共振）。
六、谐波载荷的本性
1. 在已知频率下正弦变化；
2. 相角y允许不同相的多个载荷同时作用， y缺省值为零；
3. 施加的全部载荷都假设是简谐的，包括温度和重力。
七、复位移
在下列情况下计算出的位移将是复数
1. 具有阻尼
2. 施加载荷是复数载荷（例如：虚部为非零的载荷）
3. 复位移滞后一个相位角y（相对于某一个基准而言）
4. 可以用实部和虚部或振幅和相角的形式来查看
八、模型
1. 只能用于线性单元和材料，忽略各种非线性；
2. 记住要输入密度；
3. 注意：如果ALPX（热膨胀系数）和DT均不为零，就有可能不经意地包含了简谐热载荷。为了避免这种事情发生，请将ALPX设置为零。如果参考温度 [TREF]与均匀节点温度 [TUNIF]不一致, 那么DT为非零值。
九、施加谐波载荷并求解
1. 所有施加的载荷以规定的频率（或频率范围）简谐地变化
2. “载荷”包括：位移约束-零或非零的、作用力、压强
注意：如果要施加重力和热载荷，它们也被当作简谐变化的载荷来考虑！
十、规定谐波载荷时要包括振幅、相角和频率
1. 振幅和相角
（1）载荷值（大小）代表振幅 Fmax；
（2）相角 f 是在两个或两个以上谐波载荷间的相位差，单一载荷不需要相角f ；
（3）ANSYS不能直接输入振幅和相角，而是规定实部和虚部分量；
例如，施加两个简谐力 F1和 F2 ，其相角相差 f:
F1real = F1max   F1的振幅；F1imag = 0
F2real = F2maxcosf；Fimag = F2maxsinf
（4）可以使用APDL语言计算，但要确保角度单位为度（缺省为弧度）。
2. 频率
通过频率范围和在频率范围内的子步数量来规定每秒的循环次数（赫兹）；
例如，在0-50频率范围内有10个子步时将给出在5，10，15...45和50Hz等频率上的解；而同一频率范围只有一个子步时，则只给出50Hz频率上的解
十一、谐响应分析和瞬态响应分析
很多问题谐响应分析和瞬态响应分析都可以做，关键取决于你想得到的结果。
1. 一个是频响特性，一个是时域响应，有本质的不同
2. 谐响应分析是频率段扫描，也就是说分析它在一个频率范围内的响应，可以得到在各个频率下的位移（或应力）响应。如果想做单一频率下的响应可以把子步数设为1。如在0-50频率范围内有10个子步时将给出在5，10，15...45和50Hz等频率上的解；而同一频率范围只有一个子步时，则只给出50Hz频率上的解。
3. 瞬态分析是时间历程分析，可以提取一个正弦周期时间段上变化的载荷。计算出结构在这个时间段上的响应。用载荷函数表示正弦载荷加载就ok了。
4. 如果你想得到结构在频率段（或单一频率点）激励下的响应分布，可以用谐响应分析（是在模态分析上的延伸，得到的结果和模态分析的结果类似，这时你得不到在一个载荷作用周期内的位移或应力随时间的变化）。如果你想得到结构（或结构上某点）在载荷作用下位移（或应力）随时间变化可以用瞬态分析。