关于ansys里面的谐分析和瞬态分析结果的讨论(附命令流)

csuxzj

问题：在ansys中，谐分析是对结构施加正弦载荷，瞬态分析是对结构施加任意随时间变化载荷，那么，在瞬态分析中，对结构施加随时间变化的正弦载荷，得到的结果怎样和谐分析中的结果对比？
举个例子：如下图：弹簧——质量系统，各参数如图。（可以计算该系统的固有频率为 0.3211Hz，0.6833Hz）

                               
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1、在ansys中建模，并做谐响应分析，频率范围为 0.1—1.2Hz，取M1的位移作图，如下图，可以得到在不同频率时，M1的位移幅值。

                               
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2、在ansys中建模，并做瞬态响应分析，施加正弦载荷，定义：频率ff=0.32，周期t=1/ff,分n=20份加载，即载荷为：60*sin(2*pi*ff*t/n*i)，其中i为循环变量。取M1的位移作图，如下图。

                               
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现在问题是：
瞬态分析中的M1的位移是正弦变化的，这点是正确的，范围是-6~6，在谐分析中，可以看到当频率为0.32Hz时，M1的幅值是比较大的（应该是共振引起的），那么应该如何解释瞬态分析的结果与谐分析的结果？恳请大家指导。undefined

csuxzj

附上命令流
!建模
/filname,ex2
/prep7
et,1,combin40
keyopt,1,3,2
r,1,15,,2
r,2,30,,3
/pnum,node,1
n,1,0,2
n,2,0,1
n,3
real,1
e,1,2
real,2
e,2,3
eplot
finish

!谐响应分析
/solu
antype,3
hropt,full
harfrq,0.1,1.2
nsubst,110
outres,,1
d,3,all
f,1,fy,60
solve
finish
/post26
nsol,2,1,u,y,uy1
plvar,2
finish

!瞬态分析
/soluantype,4
pi=2*asin(1)
ff=0.32
t=1/ff
n=20
d,3,all
*do,i,1,n
time,t/n*i
f,1,fy,60*sin(2*pi*ff*t/n*i)
solve
*enddo
/post26
nsol,2,1,u,y,uy1
plvar,2
finish

欧阳中华

.
     有这样一些疑惑：

   1.系统模型表明是无阻尼的，那么在谐响应分析时，如果激励频率等于系统固有频率时系统响应应该趋于无穷大，而上面楼主的结果显然是有确定的值，这点应该有问题. . .

      2.瞬态分析是不是应该有初始条件，如果有初始条件，那么根据经验应该不是单频的，而且系统没有阻尼所以即使很长时间的解也不会是单频简谐的. . ..

csuxzj

回复 3 # 欧阳中华 的帖子

非常感谢你的回复。
1、在我的命令流中，谐分析是分110步分析，应该不会正好分析到固有频率处。而且从图上看，固有频率附近的幅值是有明显变大，应该符合一般规律。
2、初始条件我确实没有考虑，能不能假设没有呢，就是静止的？
其实，写这个，我还有个问题就是，在瞬态分析中，如果改变频率ff，那么相应的M1的位移变化范围会改变么？

欧阳中华

.
     1.为了认识清楚可以解析出系统的两个固有频率，这样就可以知道计算峰值与系统固有频率值的关系；

   2.瞬态问题求解是不能不考虑初始条件的，瞬态就是从某时刻开始到很短的时间之间的响应，开始的状态显然影响非常大，不给定算法上也是进行不下去的. . 至于采用什么初始条件就是你计算问题是什么就是什么，计算问题是静止采用静止也是可以的，只是你输出画图也从静止t=0时画就能看的过程完整一些. .

    瞬态分析通常是激励也是时间历程，不会是简谐函数，简谐函数也是可以，瞬态是激励瞬态施加，如冲击、爆炸..这种过程不会是瞬态；如果激励是简谐关系也不会是瞬态过程. ..

欧阳中华

.
    瞬态分析过程中，M1或M2的响应都不是个稳态过程，响应幅值是变化的，尤其是系统有阻尼时 .. .

csuxzj

回复 6 # 欧阳中华 的帖子

从你的回复中看，瞬态分析是是非稳态的，这一点我没有注意到，我会在修改程序计算下。这个问题还会衍生一个问题，假如我施加的载荷不是60*sin（wt），而是10+60*sin（wt），那么在ansys中，能用谐分析进行分析么？（今天电脑上没程序，晚上再修改程序）

dujunmin

1 谐响应分析是施加一系列频率的简谐激励，研究结构在不同频率激励下的最大响应（一般是位移），就如同你的计算结果一样，研究了结构对0.1－1.2Hz频率的响应情况；瞬态分析则是结构对一个任意激励的响应。
2 至于谐响应分析和瞬态分析中的不同，请考虑以下几点：a）二者计算中幅值是否一样，阻尼是否一样；b）若将一个简谐信号做瞬态分析的激励，那么瞬态分析的时间是否可以设置的更长一些，因为共振效应是能量的累计，并不是一个周期激励完就可以达到最大值。理论上，若两种计算中的幅值、阻尼一样，那么瞬态计算的最大值应该和谐响应分析时的最大值（相应频率下）是一样的。

欧阳中华

.
    dujunmin 描述的现象是对的，只是瞬态响应计算方法主要是用来计算非稳定或瞬态问题，一般都没有稳定收敛的，当然也是可以计算稳态；谐响应的方法主要是用来计算简谐激励下线性系统的稳态响应，对应非线性或非简谐激励也都是不能使用，严格说有阻尼系统也是不适合的，瞬态问题也是不能使用的..

欧阳中华

.
   建议csuxzj 将谐响应计算方法推导一边，这样上面讨论的问题就都清楚了，靠不同情况数据的计算是不可能完整理解的 .. .  .

csuxzj

回复 8 # dujunmin 的帖子

同意您说的积累效果，我把时间设置的更长了，确实出现幅值增大的效果，这表明瞬态分析的结果和谐响应分析的结果是可以对应的。同时还要注意，瞬态分析的结果与一个周期的正弦载荷分的份数有关。当划分的分数过小时，幅值会达不到谐分析的结果；当份数增多时，可能出现幅值一直增大，这也应该表明是共振的效果。以下，我会附图说明。再次感谢您的回答。

csuxzj

回复 10 # 欧阳中华 的帖子

我只是算了频率，没有算幅值。后来为了方便计算，我调整了模型，只用一个质量，一个弹簧，根据计算的频率幅值，与ansys中的谐分析的结果基本上是一致的。后面我会附图说明，瞬态分析中的共振效果。再次感谢您的回答。

csuxzj

瞬态分析时，一周内载荷数为n
n为5时，

                               
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n=15时，

                               
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n=20时

                               
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从图上可以看出，当周期内载荷步增多，结果会接近，但是当载荷步数较多时，可能出现趋于共振现象，应该是选取的频率过于接近固有频率造成的。
因此，从该例子可以看出，当我们要分析，一个固定载荷和一个正弦载荷时，我们可以选取瞬态分析。但要注意分析时间与载荷步的选取。
再次感谢大家的回复。

sh_lin30

学习了！谢谢

csuxzj

回复 14 # sh_lin30 的帖子

不客气，呵呵，共同进步。