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谐响应分析--

谐响应分析

[结构分析]（原创）谐响应分析总结[复制链接]
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.所有载荷必须随时间按正弦变化
2.所有载荷必须有相同的频率
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克服这些限制，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；

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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：
振幅和相角
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。

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（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=F2maxcosfF2imag=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
十一观看结果
分三步
post26
绘制结构上的特殊点处的位移-频率曲线
确定各临界频率和相应的相角
post1
观看整个结构在各临界频率和相角时的位移和应力
1.位移-频率关系曲线
（1）首先定义POST26变量节点和单元数据表
用大于等于二的数据识别
变量1包含各频率，并是预先定义了的，所以我们只能从2开始
定义。（2）定义变量
挑选可能发生最大变形的节点，然后选择自由度的方向；
定义变量的列表被更新。
（3）画变量关系曲线
2.确定各临界频率和相角
（1）用图形显示最高振幅发生时的频率；

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（2）由于位移与施加的载荷不同步（如果存在阻尼的话），需要
确定
出现最大振幅时的相角；
要进行上述工作，首先要选择振幅+相位选项。然后用表列出变量。
（3）下一步就是观看整个模型在该频率和相角下的位移和应力（使用
POST1）
3.观看整个结构的结果
（1）进入POST1，且列出结果综述表，确定临界频率的载荷步
和子步序号；
十二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