任何持续的周期载荷将在结构系统中产生持续的周期响应(谐响应)。振动筛的谐响应分析主要用于分析持续的周期载荷在结构中产生的持续周期响应,以及确定线性结构承受随时间按简谐规律变化的稳态响应,谐响应分析可以判断结构的持续动力性能,从而可以确定结构设计是否可以克服强迫振动所引起的共振,并在必要时避免其发生。它的基本思想是计算多种频率下系统的响应,然后取得响应值(常为位移)对频率的关系曲线,找到曲线的峰值响应,通过这些峰值频率得到对应的应力值。谐响应分析仅计算结构的稳态受迫振动,发生在激励开始时的瞬态振动不在谐响应分析考虑之中。在结构动力学分析中,模态分析是谐响应分析的起点,模态分析中振动筛的有限元模型,在对振动筛进行谐响应分析时仍然可以采用。
在ANSYS中,可以采用三种方法进行谐响应求解:1.Full(完全法)、2.Redueed(缩减法)、3.Modesuperposition(模态叠加法)。
完全法是三种方法中最容易使用的方法,它采用完整的系数矩阵计算谐响应,系数矩阵可以是对称的或不对称的,其优点是:
1.容易使用,因为不必关心主自由度或振型如何选取;
2.使用完整矩阵,因此不涉及质量矩阵的近似;
3.允许有非对称矩阵,这种矩阵在声学或轴承问题中很典型;
4.用单一处理过程计算出所有的位移和应力;
5.允许施加各种类型的载荷:节点力、外加的位移、单元载荷;
6.允许采用实体模型上所加的载荷。
完全法的缺点是:
1.预应力选项不可用;
2.采用Frontal方程求解器时,计算开销比其他方法都大。
缩减法通过采用自由度和缩减矩阵来压缩问题的规模,主自由度处的位移计算出来之后,结果可以扩展到出事的完整自由度集上。缩减法的优点是:
1.采用Frontal方程求解器时比完全法更快,且开销小;
2.可以考虑预应力效应。
缩减法的缺点是:
1.初始解只计算出自由度处的位移,要得到完整的位移、应力和力的解,则需进行模态扩展处理;
2.不能施加单元载荷(压力、温度等);
3.所有载荷必须施加在用户定义的主自由度上,限制了在实体模型上加载荷。
MOdeSuperposition(模态叠加法)通过对模态分析得到的振型(特征向量)乘上因子并求和来计算出结构的响应。该方法的优点是:
1.在很多问题中,比缩减法和完全法更快,且开销小。
2.模态分析时所施加的载荷可以通过LVSCALE命令用于谐响应分析中。
3.可以使解按结构的固有频率聚焦,产生更平滑、更精确地响应曲线图。
4.可包含预应力效应。
5.允许考虑振型阻尼,阻尼系数为频率的函数。
模态叠加法的缺点是:(幼不能施加非零位移;(2)在模态分析中使用动态功率法(Powe Dynalnics)时,初始条件中不能有预加的载荷。