第一十六章 随机振动分析

    【例16-1】 板壳-梁结构单点随机振动分析。

16.6.1  问题描述

    板壳-梁结构模型如图15-4所示，计算结构在Y方向位移功率谱密度谱（见表16-1）作用下的响应。已知条件如下：

    板壳厚度为0.005m。
    梁截面为正方形，长=宽=0.01m。
    所有材料均为钢，其特性：杨氏模量为2.1×1011Pa，泊松比为0.3，密度为7850kg/m³。

表16-1  功率谱密度谱

    说明：本例采用国际单位制。

16.6.2  随机振动分析求解控制

    1）在例15-1完成模态分析之后，退出后处理器，GUI方式为Main Menu > Finish。
    2）定义分析类型为谱分析，GUI方式为Main Menu > Solution > Analysis Type > New Analysis。
    3）设置随机振动分析求解选项，GUI方式为Main Menu > Solution > Analysis Type > Analysis Options，选择PSD，设置求解所需的模态数为12，开启计算单元结果选项，如图16-2所示。

16.6.3  设置阻尼

    GUI方式为Main Menu > Solution > Load Step Opts > Time/Frequenc > Damping，设置恒定阻尼比为0.02，即2%，如图16-3所示。

图16-3  Damping Specifications对话框 

16.6.4  载荷定义

    1）设置载荷选项，GUI方式为Main Menu > Solution > Load Step Opts > Spectrum > PSD > Settings，设置PSD类型为Displacement，即地震位移谱，激振方向由SEDX，SEDY，SEDZ控制，PSD谱1为Y方向，故应设置SEDX=0，SEDY=1，SEDZ=0，激振点集为BASE1，其余按默认设置，如图16-4所示。

图16-4  Settings for PSD Analysis对话框

    2）按同样的方法设置激振点BASE2，如图16-5所示。

    3）设置PSD数据，GUI方式为Main Menu > Solution > Load Step Opts > Spectrum > PSD > PSD vs Freq，弹出Table for PSD vs Frequency对话框（见图16-6），保持默认设置，单击OK按钮，弹出PSD vs Frequency Table，按图16-7输入频率-谱值数据。

图16-5  Settings for PSD Analysis对话框

图16-6  Table for PSD vs Frequency对话框

图16-7  PSD vs Frequency Table对话框

    说明：也可用命令流方式输入频率-谱值数据，如下：

    PSDFRQ,1,,0.5,1.0,2.4,3.8,17    !定义频率
    PSDFRQ,1,,18,20,32
    PSDVAL,1,1.0E-5,2.0E-5,1.6E-5,2.0E-5,0.5E-5  !定义谱值
    PSDVAL,1,1.0E-5,1.5E-5,1.0E-5

16.6.5  计算参与系数

    GUI方式为Main Menu > Solution > Load Step Opts > Spectrum > PSD > Calculate PF，保持默认设置，单击OK按钮，ANSYS将计算参与系数，可以在ANSYS输出窗口看到计算结果，如图16-8和图16-9所示。

图16-8  计算参与系数

图16-9  参与系数

16.6.6  设置输出控制选项

    GUI方式为Main Menu > Solution > Load Step Opts > Spectrum > PSD > Calc Controls，弹出PSD Calculation Controls对话框，依次将Displacement solution、Velocity solution、Acceleration solution设置为Absolute，如图16-10所示。

图16-10  PSD Calculation Controls对话框

16.6.7  合并模态

    GUI方式为Main Menu > Solution > Load Step Opts > Spectrum > PSD > Mode Combine，设置阈值为0.0001，模态阶数为12，如图16-11所示。

图16-11  合并模态对话框