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瞬态响应是动力学响应分析的一个类别,是指在时域上分析结构的振动。瞬态分析常用于计算结构的非稳态载荷激励工况,如地震、风、爆炸载荷等;也用于在冲击载荷或初始条件下的结构振动,此时结构响应会在某个瞬间达到极值,而后逐步衰减。瞬态响应不具备长时间稳定的幅频特性曲线,因此通常不使用频率响应分析,而应使用瞬态分析捕捉响应特征。
从计算方法角度,瞬态分析可分为直接法(DTRAN)和模态法(MTRAN)两类,分别在物理空间和模态空间使用Newmark-B法进行逐步积分。在使用方法上,用户需要TSTEP离散时间分析序列、TLOAD载荷历程曲线或TC初始条件。对于MTRAN瞬态分析,还需要额外定义模态分析方法。
6.1 瞬态激励的形式
6.1.1 初始条件
有限元中计算瞬态响应的运动方程为
式中,K是刚度矩阵;M是质量矩阵;C是阻尼矩阵;f()为瞬态激励。瞬态分析中的初始条件类型包括初始位移“。及初始速度ǔ。,在OptiStruct中通过 TIC卡片进行定义,并在工况定义中通过 IC进行引用。未定义 TIC的情况下,结构的初始位移及速度均默认为0。
6.1.2 瞬态激励
瞬态激励f(t)的定义大致分两种,如图6-1所示。一种是节点力、节点力矩、单元面压力等外力载荷的形式。在OptiStruct中用TLOADi 卡片(TYPE=LOAD)表示,引用静态载荷DAREA/FORCEVMOMENTi/PLOADi 以及随时间变化的缩放系数曲线 TABLEDi 卡片,共同完成瞬态力激励的定义。
另一种激励形式由支承运动引起,称为基础激励或强迫运动,如路面不平度引起的胎面振动或凸轮旋转引起的运动等。在 0iStruct中也是通过TLOADi卡片进行定义的,引用的是 SPCD 卡片。瞬态强迫运动可以是位移、速度或加速度三种形式,分别对应TYPE=DISP/VELO/ACCE。需要注意的是,所有SPCD强波运动的自由度,也必学使用SPC或SPC1进行定义,并在分析工况中引用。
图6-1 0iStruct 瞬态激励定义
当结构受到多组瞬态激励时(如既受到强迫运动激励也受到外力载荷),就需要使用组合载的加载方式。在 OptiSiruct中通过 DLOAD 卡片定义载荷的组合形式,如图6-2所示。
图6-2 通过 DLOAD 组合瞬态激励 TLOAD
关于 TC、SPCD、TLOAD1、TLOAD2、DLOAD、TABLED1 的详细信息,请查看本章的卡片明部分。
本篇内容取自HyperWorks进阶教程系列的《OptiStruct结构分析与工程应用》,版权归原作者所有,如有侵犯您的权益,请及时联系我们,我们将立即删除。
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