响应谱分析(Response Spectrum)是一种频域分析,从频域的角度计算结构的最大响应,其输入载荷为不稳定振动载荷的位移频谱、速度频谱、加速度频谱(最常用),如地震、飞行噪音、飞行过程、导弹发射等。
响应谱分析计算结构各阶振型在给定的载荷频谱下的最大响应,需要首先进行模态分析计算结构的固有频率和振型。本文以某型号太空望远镜为例,详细讲解Ansys Workbench冲击响应谱分析流程,步骤如下所述。
1 构建几何模型
在Solidworks环境下,构建太空望远镜几何模型,如下图所示。点击菜单栏中的“工具“,选择Ansys Workbench,将几何模型传输至Ansys Workbench的Germetry中。
Ansys Workbench冲击响应谱分析流程图
3 生成几何模型
4 添加材料属性
关闭DM界面,返回Workbench流程界面。双击Engineering Data,右击空白处选择Engineering Data Sources,点击General Materials,添加所需材料,如下图所示。
添加材料属性
2) 展开Connections,点击Contacts,设置Tolerance Type为Value(0.1),右击Contacts,选择Create Automatic Connections,生成若干绑定接触对,如下图所示。
设置接触关系
6 约束模态分析
1) 首先进行模态分析,以确定频率范围、模态数量和振型信息。此外,为使约束点输入激励与试验条件保持一致,并防止与上一级振动结构产生动力耦合作用,采用大质量法进行冲击响应谱分析。参加前期文章:Ansys Workbench动力学分析中的大质量法。
2) 点击Geometry,添加Point Masst,选择太空望远镜安装界面,点击Apply,输入质量Mass和坐标。右击Point Mass,选择Promote to Remote Point,模型树中出现Remote Points,展开后下方出现Point Mass-Remote Point,如下图所示。
1) 展开Response Spectrum ,单击Analysis Settings,设置Number Of Modes To Use为All(具体按工程需要酌情考虑选取)、Spectrum Type为Single Points,Modes Combination Type为SRSS,Calculate Acceleration为Yes。
分析设置
2) 点击模型树中的Response Spectrum,展开Environment中的RS Base Excitation,添加加速度谱激励RS Acceleration,设置基础激励Boundary Condition为All Supports,设置Load Data和Direction,如下图所示。
设置冲击响应谱激励
3) 右击Solution,依次添加位移Directional、加速度Directional Acceleration、等效应力Equivalent Stress等,并在下方面板中设置Geometry为All Bodies(或单个结构件),Orientation与激励方向保持一致,其余保持默认。