模態(tài)疊加瞬態(tài)分析

在本課程中,我們討論了用于解決瞬態(tài)分析問題的模態(tài)疊加法,以及影響解的精度的關鍵因素。讓我們總結一下每節(jié)課的要點。
模態(tài)疊加瞬態(tài)分析入門
- 暫態(tài)分析是通過考慮慣性和阻尼的時間效應來研究系統(tǒng)在特定時間段內行為的變化。瞬態(tài)分析可以采用兩種方法求解:全解法和模態(tài)疊加法。
- 全解方法直接利用全質量、剛度和阻尼矩陣求解耦合運動方程。由于它直接求解耦合方程,沒有任何假設條件,因此每個時間步的解都相對昂貴。
- 模態(tài)疊加法?利用模態(tài)坐標?和模態(tài)振型的線性組合將運動控制方程轉化為?的替代形式。?由于將耦合運動方程轉化為模態(tài)形式,比全解方法更高效。
- 由于MSUP方法是線性的,它不允許包含由接觸、塑性和大撓度引入的非線性。
- 模態(tài)分析是MSUP方法的前提,應與瞬態(tài)分析相銜接。
Ansys Mechanical中瞬態(tài)振動的預測
- 當系統(tǒng)受到突然的、非周期的激勵時,通常會產生瞬態(tài)振動。
- 模態(tài)疊加法是預測結構對這些類型載荷響應的有效方法。
- 它可以用來回答諸如"響應的峰值幅度會是多少? "和"什么時候會發(fā)生? "以及"響應衰減需要多長時間? "等問題。?
- ?MSUP方法允許大多數載荷類型,并且由于求解是在廣義坐標下進行的,只有當作為基礎激勵時,位移和加速度載荷才有效。
- 在MSUP方法中,輸入是由荷載組成的激勵,荷載是時間的函數。它們可以定義為a )隨時間變化的常數b )基于封閉形式的數學函數;c )可以根據表格數據中輸入的值而變化。
利用Msup瞬變得到準確結果
- ?MSUP瞬態(tài)是一種計算效率高的求解方法,但為了得到準確的結果,我們應該意識到四個關鍵的考慮因素。
- 影響瞬態(tài)求解精度的第一個因素是網格密度。如果使用較粗的網格,則無法準確捕捉結構的較高頻率。因此,網格密度越高,瞬態(tài)解越精確。
- 第二個需要考慮的因素是用于求解瞬態(tài)分析的時間步長,應該足夠小,以準確捕捉系統(tǒng)的瞬態(tài)響應。當采用較大的時間步長時,峰值響應會被遺漏,振動中的高階頻率將無法分辨。
- 使用精細的網格密度和較小的時間步長以犧牲計算成本為代價,因此需要在數值精度和計算成本之間取得平衡。
- 數值精度的第三個關鍵考慮是模態(tài)解中包含的模態(tài)數。為了避免模態(tài)截斷誤差,模態(tài)解中應包含足夠數量的模態(tài)。
- 在某些情況下,盡管包含了大量的模式,仍然很難捕獲局部響應。在這種情況下,殘差向量可以用來捕捉準確的響應,盡管在模態(tài)解中包含更少的模態(tài)。
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