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使用ANSYS Workbench进行底座的谐响应分析

2021年05月03日 CAE 阅读 1,226 views 次

谐响应分析也称为频率响应分析,用于确定结构在已知的正弦载荷作用下的稳态响应。正弦简谐载荷在结构设计中非常普遍,例如旋转设备和流体的涡旋运动都会产生正弦简谐载荷。在进行旋转设备的固定件及其周边支撑件的结构分析时均需进行谐响应分析,以避免由于机械的偏心转动而产生共振。在涉及到涡旋运动的分析时,如涡轮机叶片、飞机机翼的涡旋振动等也需要进行谐响应分析。

谐响应分析是一种时域分析,会计算结构响应的时间历程。但是,谐响应分析只计算结构的稳态受迫振动,不考虑激励开始时的瞬态振动。

谐响应分析可以进行扫频分析,计算结构在不同频率和幅值的简谐载荷作用下的响应,从而探测共振。

简谐载荷可以是加速度或者是力,同一个结构可以同时作用多个有不同频率和相位的激励载荷。简谐载荷可以使用频率、幅值、相位角来描述,也可以通过频率、实部和虚部来描述。在进行谐响应分析之前需要先进行模态分析。

1、模型介绍

计算下图所示的底座支架模型,在受到频率为10Hz,载荷为10N作用力下的谐响应。

2、模态分析

划分网格并固定支架下部的六个孔。对底座进行模态求解,求解默认的前六阶模态。模态求解的详细步骤可参考文章《在ANSYS Workbench中进行模态分析的基本流程》。前六阶模态的固有频率和第一阶模态的振型如下所示。

3、谐响应分析

在ANSYS Workbench主页面中创建谐响应分析项目Harmonic Response,并与前面的模态分析结果相关联。

在Harmonic Response的Analysis Settings中进行如下设置:Range Minimum设置为0Hz,Range Maximum设置为500Hz,Solution Intervals设置为10.即求解频率范围为0到500Hz,频率间隔为10.

在Harmonic Response中添加Force力载荷,力的大小为10N,方向竖直向下,将Phase Angle设置为30°,即相位角为30度。至此通过力为结构施加了简谐载荷,简谐载荷通过频率、幅值(力的大小)和相位角来描述。

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