搜索結構動力學分析實例
2013-06-05 by:廣州有限元分析、培訓中心-br5w05v.cn 來源:仿真在線
目前來說,工程機械上的載荷有很大部分是隨時間變化的,所以嚴格意義上都要對結構進行動力分析,才能真實地反映結構的使用情況。結構動力分析一般包括:
1 模態(tài)分析
2 強迫振動
3 瞬態(tài)響應
4 隨機振動
下面對上述四方面簡要介紹一下。
1 模態(tài)分析
模態(tài)分析是動力學分析的基礎,包括頻率、振型求解。眾所周知,系統的頻率只與剛度和質量有關,所以在建模的時候應避免將諸如配重、電器室、司機室、電機等固定質量用固定載荷描述,而應采用質量單元描述;另外,鋼結構之間的連接板、聯系梁等對結構的局部剛度也有影響,在建模時應注意。
圖1是某鋼結構第8階模態(tài)圖,圖2是其前10階頻率。
2 強迫振動
強迫振動是一種普遍的動力現象,其分析計算的核心在于強迫載荷的確定,包括載荷的頻率和振幅,為了便于闡述方法,在此只介紹簡諧激勵所造成的強迫振動。強迫振動分析的主要目的在于研究載荷和結構的相互耦合關系,如果載荷的頻率在結構固有頻率附近(也就是說二者耦合),則結構在很小的載荷激勵下其位移和加速度足以能破壞結構,下面以一個例子簡述。
如圖3所示,簡諧激勵作用在頭部,首先求該結構豎直方向自振頻率為3.75Hz,分兩種情況分別計算:
(a) 振幅1953N;頻率為1.95Hz,遠離自振頻率
(b) 振幅1953N;頻率為3.75Hz,與自振頻率相同
當載荷頻率為3.75Hz時,點(1)在豎直方向的振動位移幅值為:19.7mm。而當載荷頻率為1.95Hz時,點(1)在豎直方向的振動位移幅值為:0.77mm。
3 瞬態(tài)響應
瞬態(tài)響應是系統在某一典型信號(譬如階躍信號)輸入作用下,其系統輸出量從初始狀態(tài)到穩(wěn)定狀態(tài)的變化過程,可以得到模型任一節(jié)點的位移和應力等隨時間的變化情況。瞬態(tài)響應也稱動態(tài)響應或過渡過程或暫態(tài)響應,反映了結構的剛度、阻尼等信息。圖5-圖6是在階躍信號激勵下的結構的反力譜。
4 隨機振動
在地震、風、冰、浪等帶有非常明顯隨機特征的載荷作用下的結構分析應采用隨機振動的方法,但是載荷隨時間的變化規(guī)律十分復雜,因此要采用載荷譜來進行計算,載荷譜包含了載荷的幅值、頻率等信息。
下圖是某結構的地震分析算例。
本文從四個方面通過算例簡要介紹了動力分析的方法,限于篇幅不做展開,如果各位有問題請?zhí)岢?大家探討,共同進步!
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