任何持續的周期載荷將在結構系統中產生持續的周期響應(諧響應)。振動篩的諧響應分析主要用于分析持續的周期載荷在結構中產生的持續周期響應,以及確定線性結構承受隨時間按簡諧規律變化的穩態響應,諧響應分析可以判斷結構的持續動力性能,從而可以確定結構設計是否可以克服強迫振動所引起的共振,并在必要時避免其發生。它的基本思想是計算多種頻率下系統的響應,然后取得響應值(常為位移)對頻率的關系曲線,找到曲線的峰值響應,通過這些峰值頻率得到對應的應力值。諧響應分析僅計算結構的穩態受迫振動,發生在激勵開始時的瞬態振動不在諧響應分析考慮之中。在結構動力學分析中,模態分析是諧響應分析的起點,模態分析中振動篩的有限元模型,在對振動篩進行諧響應分析時仍然可以采用。
在ansys中,可以采用三種方法進行諧響應求解:1.full(完全法)、2.redueed(縮減法)、3.modesuperposition(模態疊加法)。
完全法是三種方法中最容易使用的方法,它采用完整的系數矩陣計算諧響應,系數矩陣可以是對稱的或不對稱的,其優點是:
1.容易使用,因為不必關心主自由度或振型如何選取;
2.使用完整矩陣,因此不涉及質量矩陣的近似;
3.允許有非對稱矩陣,這種矩陣在聲學或軸承問題中很典型;
4.用單一處理過程計算出所有的位移和應力;
5.允許施加各種類型的載荷:節點力、外加的位移、單元載荷;
6.允許采用實體模型上所加的載荷。
完全法的缺點是:
1.預應力選項不可用;
2.采用frontal方程求解器時,計算開銷比其他方法都大。
縮減法通過采用自由度和縮減矩陣來壓縮問題的規模,主自由度處的位移計算出來之后,結果可以擴展到出事的完整自由度集上。縮減法的優點是:
1.采用frontal方程求解器時比完全法更快,且開銷小;
2.可以考慮預應力效應。
縮減法的缺點是:
1.初始解只計算出自由度處的位移,要得到完整的位移、應力和力的解,則需進行模態擴展處理;
2.不能施加單元載荷(壓力、溫度等);
3.所有載荷必須施加在用戶定義的主自由度上,限制了在實體模型上加載荷。
modesuperposition(模態疊加法)通過對模態分析得到的振型(特征向量)乘上因子并求和來計算出結構的響應。該方法的優點是:
1.在很多問題中,比縮減法和完全法更快,且開銷小。
2.模態分析時所施加的載荷可以通過lvscale命令用于諧響應分析中。
3.可以使解按結構的固有頻率聚焦,產生更平滑、更精確地響應曲線圖。
4.可包含預應力效應。
5.允許考慮振型阻尼,阻尼系數為頻率的函數。
模態疊加法的缺點是:(幼不能施加非零位移;(2)在模態分析中使用動態功率法(powe dynalnics)時,初始條件中不能有預加的載荷。