从Workbench左侧工具箱中,将瞬态结构或瞬态结构 (Samcef) 或瞬态结构(ABAQUS)模板拖动到项目原理图中,或者直接双击。
接触、铰接和弹簧在瞬态结构分析中都适用。在瞬态结构分析中,可以在拉/压弹簧中指定阻尼系数属性,该属性将产生与速度成正比的阻尼力。Samcef和ABAQUS求解器仅支持接触、弹簧和横梁,不支持铰接。
如网格类型和密度选择中所述,在接触面上需要提供足够的网格密度,以允许接触应力以平滑方式分布;关注应力或应变的区域需要相对精细的网格;如果要包含非线性,网格应该能够捕获非线性的影响。
控制瞬态分析中的时间步长(初始、最小以及最大时间步长),还允许创建多个分析步。对于不同时间点加载或卸载,或者想更改分析设置(如某个分析步的时间步长)等情况下,多分析步十分有用。
瞬态解的精度取决于积分时间步长(ITS,the integration time step)。时间步长越小,精度越高;时间步长过大会引入误差,从而影响更高阶模式的响应,从而影响整体响应。但时间步长太小会浪费计算资源和时间。
一般时间步长应足够小,以解析结构的运动。通用的经验是,在响应频率f下,每个周期(T=1/f)使用大约20个点,即ITS=T/20。若需要更准确的速度或加速度结果,则ITS值取更小值。
对于给定的载荷-时间曲线。时间步长应该足够小,以便跟随加载函数。如阶梯荷载在阶跃变化时需要一个小的ITS,以便可以紧密地跟随阶跃变化,可能需要小至T/180的ITS值来。
涉及接触(冲击)的问题,时间步长应足够小,以捕获两个接触面之间的动量传递。否则,将发生明显的能量损失,并且冲击不会完全有弹性。ITS可以根据接触频率(fc)确定为,
,
,
其中,K是接触刚度,m是接触对上的有效质量,N是每个周期的点数。为了最大限度地减少能量损失,每个周期至少需要30个点(N = 30)。如果需要速度或加速度结果,则需要更大的N值。
基于上述准则计算时间步长后,需要使用最小时间步长进行分析。但是,在整个分析过程使用最小时间步长会非常低效。例如冲击问题,仅在撞击期间和撞击后的短时间内使用最小时间步长,而在其他时间使用较大的时间步长获得准确的结果。所以,建议把Automatic Time Stepping打开,让求解器自动决定在何时增加或减少时间步长。
Time Integration(时间积分)选项,对于瞬态结构分析默认打开。如果关闭此选项,时间步长不再用于积分,系统只会进行静态求解,忽略时间效应。
a、Solver Type(求解器类型)
如有限元求解中所述,求解器类型使用Program Controlled(默认)即可,程序能够自动选择最佳求解器。
b、Weak Springs(弱弹簧)
对于应力仿真,添加弱弹簧(Weak Springs)可以防止数值不稳定,同时对实际的工程载荷没有影响,可以促进求解收敛。若选用Program Controlled选项,程序确定弱弹簧是否有助于解决,然后相应地添加标准弱弹簧刚度值。默认情况下,程序不打开Weak springs。
打开弱弹簧,会显示弹簧刚度选项。Program Controlled选项对应标准弱弹簧刚度值;Factor为刚度系数,对应系数*标准弱弹簧刚度值;Manual选项需要手动输入刚度值。
c、Large Deflection(大变形)
该选项仅适用于完全瞬态结构分析。如何选择取决于模拟分析的目的。
3)Damping Controls(阻尼控制)
用于定义结构在动态载荷下的阻尼行为。阻尼是系统能量耗散的一个重要因素,影响结构的振动响应、冲击行为和瞬态过程中的稳定性。定义阻尼主要有两种形式,Direct Input(直接输入)以及Damping vs Frequency(阻尼与频率)。阻尼控制不适用于Samcef和ABAQUS求解器。
a、Direct Input
b、Damping vs Frequency
4)其他设置
参考文献:ANSYS HELP-Transient Structural Analysis