ANSYS动力学瞬态分析.docx
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缩减法缩减法通过采用主自由度及缩减矩阵压缩问题规模在主自由度处的位移被 计算出来后，ANSYS可将解扩展到原有的完整自由度集上参见“模态分析” 中的“矩阵缩减”部分对缩减过程的详细讨论缩减法的 优点 是：•比完全法快且开销小缩减法的 缺点 是：•初始解只计算主自由度的位移，第二步进行扩展计算，得到完整空间上 的位移、应力和力；•不能施加单元载荷（压力，温度等），但允许施加加速度•所有载荷必须加在用户定义的主自由度上（限制在实体模型上施加载 荷）•整个瞬态分析过程中时间步长必须保持恒定，不允许用自动时间步长•唯一允许的非线性是简单的点—点接触（间隙条件）§3.6 缩减法瞬态动力学分析 过程缩减（Reduced）法是用缩减矩阵来计算动力学响应，在ANSYS/Multiphysics, ANSYS/Mechanical 及 ANSYS/Structural 中均可采用如果在分析中不准备包含 非线性特性（除了简单的节点对节点接触），就可以考虑使用这种方法缩减法瞬态动力学分析的过程由五个主要步骤组成：1. 建造模型；2. 获取缩减解；3. 观察缩减法求解结果；4. 扩展解（扩展处理）；5. 观察已扩展解的结果。
在这些步骤中，第一步和完全法中的相同，不过不允许有非线性特性（简单 的节点对节点接触除外，它是被指定为间隙条件而非单元类型）其它步骤的细 节在下面解释§3.6.1 获取缩减解缩减解指在主自由度处计算出的自由度解求缩减解需要做的工作如下：1.进入 SOLUTION命令：/SOLUGUI： Main Menu>Solution§3.6.1.1 指定分析类型和选项除了下面的差别外，用于缩减法的分析类型和选项和用于完全法的类型及选 项基本相同•不能使用求解控制对话框定义缩减法瞬态分析类型和分析设置，而应当利 用标准序列的ANSYS求解命令和对应菜单进行设置•不能使用重启动［ANTYPE］•选择Reduced求解方法［TRNOPT］；•一旦指定缩减法瞬态分析，对应的求解菜单就会出现求解菜单可能处于 压缩或展开状态，完全取决于上次ANSYS求解的菜单状态压缩菜单包仅仅含模 态叠加法瞬态分析的有效选项和/或建议选项如果处于压缩菜单状态，希望访 问其他求解选项，就选择求解器中的“Unabridged Menu（展开）”菜单详细内 容，参见《 ANSYS 基本分析指南 》的使用展开菜单•非线性选项［NLGEOM,SSTIF,NROPT ］均不可采用。
§3.6.1.2 定义主自由度主自由度是描述结构动力学行为特性的基本自由度缩减法瞬态动力学分析 要求在定义了间隙条件、力或非零位移的位置处定义主自由度参见“瞬态动力 学分析”中的“矩阵缩减”部分所述的选择主自由度的准则命令： MMGENTOTALMLISTMDELEGUI：Main Menu>Solution>Master DOFS>Define/Copy/Program SelectedMain Menu>Solution>Master DOFs>list AllMain menu>Solution>Master DOFs>Delete§3.6.1.3 定义间隙条件定义任何间隙条件：命令：GPGUI： Main Menu>Solution>Dynamic Gap Cond>Define 同样也可以列出或删除已定义的间隙：命令： GPLISTGPDELEGUI： Main Menu>Solutions>Dynamic Gap Cond>List AllMain Menu>Solutions>Dynamic Gap Cond>Delete§3.6.1.3.1 间隙条件间隙条件类似于间隙单元，是被指定在瞬态分析过程中预期会发生接触（碰撞）的表面之间。
ANSYS程序通过使用一个等效的节点载荷向量表示在间隙关闭 时会产生的间隙力间隙条件只可指定在两个主节点之间或主节点和基础（ground）之间，如下图所示：图 2 间隙条件实例定义间隙条件的一些准则如下：•使用足够的间隙条件以在接触表面间得到平滑的接触应力分布•定义合理的间隙刚度如果刚度太低，接触表面可能重合太多如果刚度 太高，在碰撞期间要求一个非常小的时间步长通常建议指定一个比毗邻单元刚 度高一或二个数量级大小的间隙刚度可以用公式 AE/L 估算毗邻单元的刚度， 这里A是间隙条件周围的有贡献的面积，E是交界面上较软材料的弹性模量，L 是交界面上第一层单元的深度•利用 GP 命令的 DAMP 域可以输入非线性间隙阻尼，此时运行速度比使用间 隙单元C0MBIN40的完全瞬态分析法要快仅当TRNOPT = MSUP允许非线性间 隙阻尼功能缩减法瞬态分析将忽略阻尼条件§3.6.1.4 在模型上加初始条件在缩减法瞬态动力学分析中有下列加载限制：•只能施加位移、力和平移加速度（如重力）载荷如果模型包含旋转过节 点坐标系的节点，并在它们上定义有主自由度，那么不允许施加加速度载荷•只能在主自由度上施加力和非零位移载荷。
同完全法中提到的一样，在瞬态分析中要用多载荷步加载来给定义加载历程 第一个载荷步用于建立初始条件，第二个和后继的载荷步用于施加瞬态载荷如 下 所述：•建立初始条件唯一需要明确设置的初始条件是初始位移（坯）；也就是 说，初始速度和加速度必须为零（珈=0, = 0）由于在后继的载荷步中不能删除位移，因此它们不能用于指定初始速度在瞬态动力学分析中，总是 首先进行静力学分析做为初始求解，目的是用给定的载荷确定在第一个载荷步中指定载荷步选项列选项可用于第一个载荷步用于第一载荷步的选项选项命令GUI途径动力学选项(Dynamics Opt ions)TransientIntegrationParametersTINTPMain Menu>Solution>—Load StepOpts—Time/Frequenc>Time IntegrationDampingALPHADBETADMP,DAMPMain Menu>Solution>—Load StepOpts—Time/Frequenc >Damping通用选项(General Options)Integration TimeStepDELTIMMain Menu>Solution>—Load StepOpts—Time/Frequenc >Time & Time Step输出控制选项(Output Control Options)Printed OutputOUTPRMain Menu>Solution>—Load StepOpts—Output Ctrls>Solu Printout§3.6.1.4.1 动力学选项• Transient Integration Parameters[TINTP]瞬态积分参数控制 Newmark 时间积分法的特性。
缺省时是使用恒定的平 均加速度方案，细节参见＜＜ANSYS理论参考手册＞＞• Damping大多数结构中存在某种形式的阻尼，而且在分析中不可忽略可指定的 阻尼形式有以下 4 种：-Alpha (质量)阻尼[ALPHAD]-Be ta (刚度)阻尼[BETAD]-和材料相关的beta阻尼[MP,DAMP]-单元阻尼（Combin7等）细节说明参见“阻尼”部分§3.6.1.4.2 通用选项• Integration Time Step[DELTIM]积分时间步长是唯一有效的通用选项，在整个瞬态过程中假定为恒定不 变注一如果在第一个载荷步中用了TIME命令，它将被忽略第一步求解总是TIME=0 的静态求解§3.6.1.4.3 输出控制选项• Printed Output[OUTPR]用此选项可设置输出主自由度处的位移解§3.6.1.5 将第一个载荷步写入载荷步文件将第一个载荷步写入载荷步文件（Jobname.SOl）命令：LSWRITEGUI： Main Menu>Solution>-Solve-Write LS File§3.6.1.6 指定载荷步和载荷步选项指定瞬态载荷部分对应的载荷和载荷步选项，并将每一个载荷步写入一个载 荷步文件[LSWRITE]。
下面是可用于瞬态载荷步的选项：• 通用选项-Time （指定载荷步结束时的时间）[TIME]- Stepped[KBC,l]或 Ramped 载荷施加方式[KBC]• 输出控制- Printed Output[OUTPR]-Reduced displacemen t file[OUTRES]这些命令中唯一有效的标识字（Label）是NSOL （节点解）OUTRES命令缺 省时是每隔四个时间点把结果写入缩减位移文件一次（除非定义了间隙条件，这 时缺省地在每个时间点都写一次解）§3.6.1.7 存储一个数据库备份将数据库保存到一个指定名称的备份文件中命令：SAVEGUI： Utility Menu>File>Save as§3.6.1.8 开始瞬态求解使用下列方法之一进行求解：命令： LSSOLVEGUI： Main Menu>Solution>-Solve-From LS Files其它的生成和求解多步载荷的方法（array parameter法和multiple SOLVE法）参见<
主 要包含主自由度随时间变化的位移可以用POST26观察为时间的函数的主自由 度处位移（不能用POST1,因为现在所有D0F处的完整解还没有得到）除下列差别外，用 POST26 的步骤和在完全法中描述的相似：•在定义POST26变量前，应该用FILE命令指定从Jobname.RDSP中读取的 数据（GUI 路径 Main Menu>TimeHist Postproc>Settings>File）例如，如果 TRANS是项目名，FILE命令格式为：FILE,TRANS,RDSP缺省时，POST26查找 的结果文件不是缩减法瞬态分析求解过程所写的结果文件•只有节点自由度数据（在主DOF处）可以使用，因此只可以用NSOL命令 来定义变量§3.6.3 扩展解（扩展处理）扩展处理是根据缩减解计算出在所有自由度处的完整的位移、应力和力的解 这些计算仅在给定的时间点上进行因此，在开始扩展处理前，应当观察缩减解 的结果（用POST26）并找出关键时间点注意一扩展处理并不总是必要的例如，如果主要是对结构上给定点的位 移感兴趣，那么缩减解本身即可满足要求但是，如果想确定耳非主F处的位 移，或是对应力或力的解感兴趣，那么就必须进行扩展处理了。
§3.6.3.1 注意以下两点：•缩减法求解过程中生成的.RDSP, .EMAT, .ESAV, .DB和.TRI文件必须存 在且有效；•数据库中必须包含和求解过程中所用模型相同的模型§3.6.3.2 扩展 解1. 重新进入 SOLUTION命令：/SOLUGUI： Main Menu>Solution注意一在扩展解之前，。
