第一十四章 瞬态动力学分析

14.3.1  建立有限元网格模型

    根据实际问题的特点，对所分析的问题进行初步计划；建立反映真实物理情况的CAD模型或简化的CAD模型，并对其划分有限元网格；定义单元类型、单元选项、实常数、截面特性和材料特性。

    在进行瞬态动力学分析时，要注意如下内容：

    1）可以使用线性和非线性单元。

    2）必须指定杨氏模量EX（或某种形式的刚度）和密度DENS（或某种形式的质量）。

    3）材料特性可以是线性的或非线性的、各向同性的或各向异性的、恒定的或和温度有关的。

    4）对于网格密度，要注意：

    ① 网格密度应当密到足以确定感兴趣的最高阶振型；
    ② 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密一些；
    ③ 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）。

14.3.2  设置求解控制选项

    进行瞬态动力学分析时，应定义分析类型为瞬态分析（ANTYPE,TRANS），再通过求解控制对话框设置求解选项，如图14-1和图14-2所示。

图14-1  Solution Controls对话框-Basic选项卡

    Basic选项卡用于设置分析选项、时间控制和结果文件控制。图14-1中定义了小变形的瞬态动力学分析，求解时间为0.1，开启自动时间步长控制，初始子步为100，最大子步为500，最小子步为50，将所有求解数据写入结果文件，写入频率为每个子步。

    Transient选项卡主要用于设置瞬态动力选项。图14-2中开启了时间积分效应，采用阶跃载荷加载，阻尼系数ALPHA=0.075，BETA=0.025。

    一般地，对于线性瞬态动力学分析，仅需设置Basic选项卡和Transient选项卡。

图14-2  Solution Controls对话框-Transient选项卡

14.3.3  施加边界条件及载荷

    ANSYS通常的约束、力/力矩、面载荷、体载荷和惯性载荷在瞬态动力学分析中都能运用，所有载荷都是时间的函数，请读者参阅第4章有关施加载荷的内容。

14.3.4  建立初始条件

    瞬态动力学分析要求给定两种初始条件（因为要求解的方程式（14-1）是两阶的）：初始位移和初始速度，详见第14.5.3节。

14.3.5  求解

    在执行求解命令之前，可将当前模型进行备份，以便以后可恢复模型。

    执行求解命令：

    /SOLU
    SOLVE

    或者采用GUI方式提交求解：

    Main Menu > Solution > Solve > Current LS / From LS Files

    后者用于求解多载荷步。

14.3.6  查看结果

    瞬态动力学分析结果数据与静力分析基本相同，不同的是：所有数据都是时间的函数，且包含速度和加速度解。

    可以用普通后处理器POST1和时间历程后处理器POST26进行后处理，查看结果。POST1用于对整个模型在某一时刻的结果进行检查；POST26用于跟踪整个载荷作用时间历程上的特定结果。