HyperMesh和ABAQUS联合分析实例十二(谐响应分析)

文摘   科技   2023-05-12 22:29   北京  
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结合视频,尝试回答:

1、请阐述瞬态分析、谐响应分析、随机振动分析和响应谱分析的区别与联系。

2、本期文章的参考文献是什么?



1有很多朋友分不清楚瞬态分析、谐响应分析、随机振动分析和响应谱分析的区别与联系,这里我们简单说一下,不然容易引起概念的混淆。


实际上,分清楚这四者的区别,还是很重要的。因为你拿到一个分析任务之后,首先要搞清楚的就是,究竟应该用什么类型的仿真分析最为合适。


我个人的理解也可能不到位,大家如果发现不对,请不吝赐教。


1)瞬态分析

瞬态分析以时间为横轴,以量值为纵轴。每个时间点对应一个量值,量值是确定性的,比如位移、速度、加速度、力。


大家看下面这张图,尽管它很复杂,幅值在不停地变化,但是横轴均为时间,纵轴都是明确的、实际测量到的量值(加速度、速度或位移)。如果输入谱线是这样的形式,目的是求结构的响应,那就是典型的瞬态分析。



既然输入是明确的,那么得到的输出响应也是明确的,仍然是以时间为横轴,以位移、速度或加速度为纵轴。


很明显,我们可以得到在整个时间历程中,结构响应的最大值以及最大值出现的时刻,这一点非常关键。如果你对最大响应值出现的时刻非常关心,那非瞬态分析莫属。


请注意,输入是加速度,响应可以是加速度、速度或位移,具体能提取什么结果,要看软件支持什么。


此外,有一种时间非常短促的瞬态分析,比如枪炮发射子弹,有的公司称之为冲击分析。但是换汤不换药,我们还是要看输入和输出。


2)谐响应分析

谐响应分析是确定一个结构在已知频率的正弦(简谐)载荷作用下结构响应的技术,目的是确保一个给定的结构能经受住不同频率的各种正弦载荷。


具体分析时,我们对线性系统施加一系列不同频率的周期正弦激励,分析其在周期激励下的周期响应(稳态响应),即不考虑激励刚开始加入系统时候的瞬态响应。


它的输入谱线横轴为频率,纵轴为确定的、不变的量值(位移、速度或加速度),有的软件又称之为扫频分析。


同理,输出响应也是以频率为横轴,确定的响应量值为纵轴。


这种分析的最大用处就是找到产品的谐振频率,从而考察产品在外界载荷激励下是否会因为共振而发生损伤。


3)随机振动分析

不管是瞬态分析还是谐响应分析,我一直在强调,它们的输入和输出谱线的纵坐标是确定性的量值。但是,随机振动的评价方式就不是确定量值了,而是从能量的角度、从概率的角度得到响应的3σ值。


随机振动以频率为横坐标,功率谱密度为纵坐标,典型的谱线如下图所示:



得到的响应也是类似,评价时用曲线下的面积(从能量的角度)来考察响应值。实际上,在这样的曲线激励下,你是无法得知某一时刻、某一频率下的响应量值的。


4)响应谱分析

响应谱分析(频域)主要用途是代替瞬态动力学(时域)求得结构承受载荷谱的峰值响应,关注最大响应值,而不是关注发生时间。瞬态分析结果精度肯定高于响应谱分析,但对于实际的工程问题,并不是精确度至上,因此采用合适的分析方法尤为重要。


它的输入谱线横轴为频率,纵轴为确定性的、可变化的量值,如下图所示:



输出也是类似。


你看,使谐响应分析的输入谱线量值可变,就变成了响应谱分析。


值得注意的是,如果你采用模态叠加法,那么上述四种分析均需要先进行模态分析。


2、参考文献:

新浪博客:时光那个走《Abaqus谐响应分析算例》。



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