ANSYS響應(yīng)譜仿真分析的案例
ANSYS workbench 房屋響應(yīng)譜分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)房屋模型的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)房屋模型相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)響應(yīng)譜分析相關(guān)的分析步的建立
4、學(xué)習(xí)響應(yīng)普分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 房屋響應(yīng)譜分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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ANSYS workbench 橋梁響應(yīng)譜分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)橋梁模型的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)梁模型相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)響應(yīng)譜分析相關(guān)的分析步的建立
4、學(xué)習(xí)響應(yīng)普分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 橋梁響應(yīng)譜分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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ANSYS workbench房屋響應(yīng)譜分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)房屋模型的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)房屋模型相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)響應(yīng)譜分析相關(guān)的分析步的建立
4、學(xué)習(xí)響應(yīng)普分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 房屋響應(yīng)譜分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
基于ansys workbench平臺的響應(yīng)譜分析 ￥6.6
問題描述：在工程實際中需要了解系統(tǒng)振動的位移和加速度的最大值，即物體受到?jīng)_擊載荷作用后的最大響應(yīng)值。
分析類型：高層建筑響應(yīng)譜分析
分析平臺：ANSYS Workbench 17.0
分析人：技術(shù)鄰 一無所有就是打拼的理由
技術(shù)難點：加速度激勵設(shè)置
業(yè)務(wù)咨詢網(wǎng)址：http://www.yqgqt.org.cn/b/218
分析流程如下：
分析模型：
網(wǎng)格模型：
前六階模態(tài)分析結(jié)果：
代做 ABAQUS 響應(yīng)譜分析 隨機響應(yīng)分析，模態(tài)分析
研三力學(xué)專業(yè)，項目經(jīng)驗豐富，滿意后付全款。
【譜分析】隨機譜響應(yīng)分析 ￥1
【譜分析】隨機譜響應(yīng)分析
簡述沖擊響應(yīng)譜分析
譜分析技術(shù)廣泛用于多質(zhì)點彈性體系的地震反應(yīng)分析，它將模態(tài)分析結(jié)果與一條已知的譜曲線**起來，用于計算模型的位移及應(yīng)力的一種分析方法。譜曲線可以是各種規(guī)范、規(guī)程中的標準譜曲線，也可以是直接由自由度彈性體系運動方程直接積分得到的特定加速度對應(yīng)譜曲線。
響應(yīng)譜分析可用于估計特定加速度記錄激勵下結(jié)構(gòu)的峰值響應(yīng)（包括位移和應(yīng)力），該法是一種近似方法，適于基于設(shè)計研究。響應(yīng)譜分析過程基于模態(tài)分析，因此模態(tài)分析提取的有效階數(shù)必須足以反映系統(tǒng)的動力學(xué)特征。
由于各個振型在總的地震效應(yīng)中的貢獻總是以自振周期最長的基本振型（或稱第一振型）為最大，高階振型的貢獻隨著階數(shù)的增高而迅速減小。因此，即使結(jié)構(gòu)體系由大量質(zhì)點組成，常常也只需要將前幾個振型的地震作用效應(yīng)進行組合，就可以得到精確度較高的近似解，從而大大減小了計算工作量,
響應(yīng)譜分析過程計算量遠低于基于直接積分的動力學(xué)分析過程，但是譜分析過程只能對體系在特定譜曲線作用下峰值響應(yīng)進行估計，多用于近似估計結(jié)構(gòu)在隨機荷載及隨時間變化荷載（如地震荷載、風(fēng)荷載、海洋波浪荷載、噴氣發(fā)動機推力荷載）作用下的動力響應(yīng)。
當(dāng)結(jié)構(gòu)受到單向激勵作用的情況：ABAQUS程序進行響應(yīng)譜分析時先計算出各階模態(tài)響應(yīng)及其參與系數(shù)，然后在各階模態(tài)響應(yīng)的基礎(chǔ)上，采用不同的組合方法進行疊加，得到結(jié)構(gòu)總體響應(yīng)。
當(dāng)結(jié)構(gòu)受到三個方向激勵作用的情況：ABAQUS程序進行響應(yīng)譜分析時，先計算單個方向各階模態(tài)響應(yīng)分量，組合各階模態(tài)響應(yīng)得到單方向響應(yīng)，然后對三個方向激勵的響應(yīng)進行組合，得到總響應(yīng)。
定義譜曲線時，需要足夠數(shù)量的插值點才能定義一個能夠反映實際響應(yīng)譜特征的譜曲線。ABAQUS中通常采用兩種方式定義譜曲線。
展開 隨機振動響應(yīng)譜分析技術(shù)
來源：仿趣科技微信公眾號（ID：findjoy8），作者：工程仿真小助手。
譜分析是一種將模態(tài)分析結(jié)果與一個已知的譜聯(lián)系起來，然后計算模型的位移和應(yīng)力的分析技術(shù)，主要用于確定結(jié)構(gòu)在隨機載荷下的動態(tài)響應(yīng)。同時，我們需要注意的是，該類分析僅考慮線性的單元及材料，忽略各種非線性。
譜分析必須要已知結(jié)構(gòu)的振型和固有頻率，因此需要先進行模態(tài)分析，當(dāng)然我們可以考慮材料阻尼的影響。
1. 為什么要使用譜分析技術(shù)
在實際工程仿真應(yīng)用中，工程師可能采用多種分析技術(shù)進行模型的求解，比如時域中的瞬態(tài)分析。
在瞬態(tài)分析中，為了捕捉不斷迭代的載荷，時間步長必須取得足夠小，因而通常很費時。對于瞬態(tài)分析，它很難應(yīng)用于隨機振動的分析。而在譜分析中，我們則可以快速獲得位移、速度、加速度的最大響應(yīng)，所以我們需要搞清楚什么是響應(yīng)譜。
2. 什么是響應(yīng)譜
考慮安裝于振動臺上的四個單自由度彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，它們的頻率分別是f1、f2、f3、f4，而且f1<f2<f3<f4。
如果振動臺以頻率f1 激振并且四個系統(tǒng)的位移響應(yīng)都被記錄下來，結(jié)果將如下圖所示。
現(xiàn)在再增加頻率為f3 的第二種激振并記錄下位移響應(yīng)，系統(tǒng)1及系統(tǒng)3將達到峰值響應(yīng)。
展開 【iSolver案例分享56】指示牌模態(tài)及響應(yīng)譜分析
模態(tài)頻率值如下表所示：
一階模態(tài)位移云圖如下：
一階模態(tài)：Abaqus（左）、iSolver（中）、Ansys（右）
二階模態(tài)：Abaqus（左）、iSolver（中）、Ansys（右）
三階模態(tài)：Abaqus（左）、iSolver（中）、Ansys（右）
四階模態(tài)：Abaqus（左）、iSolver（中）、Ansys（右）
五階模態(tài)：Abaqus（左）、iSolver（中）、Ansys（右）
六階模態(tài)：Abaqus（左）、iSolver（中）、Ansys（右）
iSolver譜分析Mises應(yīng)力云圖如下：
Abaqus譜分析Mises應(yīng)力云圖如下：
Ansys譜分析Mises應(yīng)力云圖如下：
結(jié)論：基于iolver軟件對指示牌進行了模態(tài)及響應(yīng)譜分析，并將計算結(jié)果與Abaqus和Ansys進行了對比。三者模態(tài)振型均變現(xiàn)出一致性，iSolver與Abaqus模態(tài)頻率值一致，略大于Ansys計算結(jié)果；iSolver與Abaqus的響應(yīng)譜分析的最大應(yīng)力值一致，均為1.62MPa，略小于Ansys計算結(jié)果。
4. iSolver免費下載
iSolver為免費軟件，且無license限制，最新版免費下載地址如下：
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/337351
5.
展開 ABAQUS的響應(yīng)譜分析
反應(yīng)在特定的激勵作用下的單自由度系統(tǒng)的最大響應(yīng)（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(yīng)譜（response spectrum）。因為所繪的是最大響應(yīng)對固有頻率的關(guān)系曲線，所以響應(yīng)譜tigong了所有可能的單自由度系統(tǒng)的最大響應(yīng)。
一旦得到了對應(yīng)于某一特定激勵的響應(yīng)譜，只需要知道系統(tǒng)的固有頻率就可以求出它的最大響應(yīng)。
無阻尼單自由度系統(tǒng)的運動微分方程為
ABAQUS的響應(yīng)譜分析.pdf
基于optistruct響應(yīng)譜分析 ￥12
響應(yīng)譜分析通常是用來估算結(jié)構(gòu)受到動態(tài)激勵下的響應(yīng)峰值。響應(yīng)譜分析需要提前給定動態(tài)的響應(yīng)譜和模態(tài)分析的結(jié)果進行峰值的評估計算。以一個簡單的案例演示如何在optistruct中進行響應(yīng)譜分析，約束結(jié)構(gòu)底部的自由度，按響應(yīng)譜給定Z向的加速度激勵，估算結(jié)構(gòu)在該響應(yīng)譜下的響應(yīng)峰值。
響應(yīng)譜曲線（加速度vs頻率）
應(yīng)力分布云圖
位移分布云圖
各自由度方向上的有效質(zhì)量
具體操作見附件中的模型文件，針對操作上有什么疑問可私信我！
展開 
響應(yīng)譜分析中模態(tài)合并方法的區(qū)別
一般情況下，結(jié)構(gòu)在外界激勵作用下各階模態(tài)響應(yīng)峰值不可能同步出現(xiàn)。因此有必要選擇一種合理的模態(tài)效應(yīng)組合方式，以準確估計結(jié)構(gòu)在外界激勵作用下的總體響應(yīng)峰值。
多數(shù)情況下，采用各階模態(tài)效應(yīng)絕對值相加的方法得到響應(yīng)結(jié)果過于保守。所以針對不同激勵和結(jié)構(gòu)頻率特征，研究人員找到了一系列更有效的模態(tài)效應(yīng)組合方法。ABAQUS程序提供了五種常用的模態(tài)效應(yīng)組合方法。
? ABS法
? SRSS法
? NRL法
? CQC法
? TEMP法
ABS方法
ABS方法在所有模態(tài)組合方法中最保守，它直接將各階模態(tài)響應(yīng)絕對值相加，這就意味著在外激勵作用中，各階模態(tài)峰值響應(yīng)將同時發(fā)生。對應(yīng)多數(shù)情況，這樣的估計是偏于保守的。ABS方法組合過程如下面公式所示：
SRSS方法
對于結(jié)構(gòu)各階固有頻率ωa較分散的情況，建議采用SRSS法具有較高精度。SRSS法不像ABS法那么保守，更偏于實際。SRSS方法組合過程如下面公式所示：
NRL方法
隸屬于美國國家海軍的研究機構(gòu)考慮到ABS方法及SRSS方法的優(yōu)點，將ABS方法及SRSS方法結(jié)合起來，建立了NRL方法。該方法將影響最大的第β階模態(tài)單列出來，用ABS方法進行考慮，而其它各階模態(tài)則按照SRSS方法進行組合。NRL方法組合過程如下面公式所示：
TEMP方法
TEMP方法是源于美國原子能機構(gòu)（1976年）的推薦。TEMP方法考慮到相近頻率的耦合效應(yīng)，對SRSS方法進行修正。TEMP方法認為，當(dāng)?shù)讦岭A固有頻率與第β階固有頻率相差在10%以內(nèi)時，應(yīng)該考慮α、β階模態(tài)的耦合效應(yīng)。
展開 Abaqus的響應(yīng)譜分析 附Abaqus頻響分析完整過程下載
反應(yīng)在特定的激勵作用下的單自由度系統(tǒng)的最大響應(yīng)（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(yīng)譜 (response spectrum)。因為所繪的是最大響應(yīng)對固有頻率的關(guān)系曲線，所以響應(yīng)譜提供了所有可能的單自由度系統(tǒng)的最大響應(yīng)。
一旦得到了對應(yīng)于某一特定激勵的響應(yīng)譜，只需要知道系統(tǒng)的固有頻率就可以求出它的最大響應(yīng)。
無阻尼單自由度系統(tǒng)的運動微分方程為：
其中，ω 是圓頻率。該方程的解由通解xc(t ) 和特解xp(t ) 兩部分組成，即：
將x(t ) 代入微分方程可得
其中，A 和B 為常數(shù)，ωn 是系統(tǒng)的固有頻率：
將以下初始條件代入上式，
即可確定常數(shù)A和B
因此，x(t ) 可表達為
此即為單自由度系統(tǒng)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(yīng)譜。
在ABAQUS中，響應(yīng)譜分析是分為兩步完成的，第一步需要設(shè)置一個頻率提取分析步，提取結(jié)構(gòu)的前幾階固有頻率；在第二個分析步中設(shè)置響應(yīng)譜分析。
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(shè)置。
下載地址：Abaqus頻響分析完整過程
展開 響應(yīng)譜分析實例命令流！
com,david.haberman@csi-ansys.com
/com,
/com,DESCRIPTION
/com,User can modify the 1/2 sine input amplitude and duration.
/com,ANSYS will calculate the fft and give you an input sprectrum
/com,for later use in a sprectrum analysis.
/com,
finish
/clear
A=40 ! g's
xtime=.0075 ! seconds
asize=100 ! data resolution time
asize2=100 ! data resolution freq
pi=3.141592654
*dim,xdata,array,asize,1 ! acceleration 1/2 sine 40g peak
*dim,xfreq,array,asize2,1 ! freq for fft
*dim,xtime2,array,asize,1 ! time for transient
*afun,rad
*do,i,1,asize
xfr=pi*(i/asize)
xtime2(i,1)=xtime*(i/asize) ! time
xdata(i,1)=A*sin(xfr) !
展開 Workbench響應(yīng)譜分析基本操作步驟演示
文章發(fā)布：上海安世亞太官方訂閱號（搜索：PeraShanghai）
聯(lián)系我們：021-58403100
響應(yīng)譜分析可以代替時間歷程分析（瞬態(tài)動力學(xué)分析）來確定結(jié)構(gòu)的承受隨機載荷的最大響應(yīng)，其為一種頻域分析。工程應(yīng)用中比較常見的有地震載荷、風(fēng)載荷、波浪載荷、火箭發(fā)動機振動等，具有位移，速度，加速度，力四種類型的響應(yīng)譜,但Workbench中暫不支持力響應(yīng)譜的GUI輸入。
Workbench目前不支持將響應(yīng)譜直接施加到非支撐點，也就是說響應(yīng)譜必須施加到有約束地方上，但可以通過插入命令流實現(xiàn)施加到非支撐點。
結(jié)構(gòu)中存在兩種響應(yīng)譜：
單點響應(yīng)譜即所有施加點上均為同一種響應(yīng)譜載荷；
多點響應(yīng)譜即施加點上響應(yīng)譜不同，即多種響應(yīng)譜。
兩層框架結(jié)構(gòu)：
本文以簡單兩層框架結(jié)構(gòu)為例，演示如何利用ANSYS-Workbench進行響應(yīng)譜分析，大致分析流程如下：
Modal模塊建立->定義模態(tài)階數(shù)->邊界條件建立->求解->拖入Responsespectrum分析模塊到Modal模塊的solu中->響應(yīng)譜設(shè)置->添加響應(yīng)譜加載數(shù)據(jù)->求解
模態(tài)分析
在Workbench中創(chuàng)建Model分析，這里單位采用m-Kg
定義材料：WB中默認的結(jié)構(gòu)鋼用于柱子，在WB中自帶的材料庫中找到混泥土材料，用于屋面板，如下圖操作，找到混泥土材料（Concrete）,點擊右邊的加號即可添加到分析工程文件中。
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