Abaqus的響應譜分析 附Abaqus頻響分析完整過程下載

反應在特定的激勵作用下的單自由度系統的最大響應(最大振幅、速度、加速度或者其它的量)隨自然頻率(或者自然周期)變化的曲線,稱為響應譜 (response spectrum)。因為所繪的是最大響應對固有頻率的關系曲線,所以響應譜提供了所有可能的單自由度系統的最大響應。

一旦得到了對應于某一特定激勵的響應譜,只需要知道系統的固有頻率就可以求出它的最大響應。

無阻尼單自由度系統的運動微分方程為:

Abaqus的響應譜分析 附Abaqus頻響分析完整過程下載的圖1

其中,ω 是圓頻率。該方程的解由通解xc() 和特解xp() 兩部分組成,即:

Abaqus的響應譜分析 附Abaqus頻響分析完整過程下載的圖2

x(t ) 代入微分方程可得

Abaqus的響應譜分析 附Abaqus頻響分析完整過程下載的圖3

其中,為常數,ω是系統的固有頻率:

Abaqus的響應譜分析 附Abaqus頻響分析完整過程下載的圖4

將以下初始條件代入上式,

Abaqus的響應譜分析 附Abaqus頻響分析完整過程下載的圖5

即可確定常數A和B

Abaqus的響應譜分析 附Abaqus頻響分析完整過程下載的圖6

因此,x() 可表達為

Abaqus的響應譜分析 附Abaqus頻響分析完整過程下載的圖7

Abaqus的響應譜分析 附Abaqus頻響分析完整過程下載的圖8

此即為單自由度系統無阻尼強迫振動的精確解。從此解答中求得最大值,即為在特定固有頻率和載荷譜下的響應譜。

Abaqus的響應譜分析 附Abaqus頻響分析完整過程下載的圖9

在ABAQUS中,響應譜分析是分為兩步完成的,第一步需要設置一個頻率提取分析步,提取結構的前幾階固有頻率;在第二個分析步中設置響應譜分析。

Abaqus的響應譜分析 附Abaqus頻響分析完整過程下載的圖10

值得注意的是,譜分析的激勵是在step中加載的,不需要在load中進行設置。

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