VMMECH014_Harmonic Response of a Single Degree of Freedom System

本文主要是介绍VMMECH014_Harmonic Response of a Single Degree of Freedom System，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

ANSYS Workbench 单自由度系统的稳态响应
案例分析：
如下图所示，一个由四个杆连接而成的无质量弹簧和点质量共同组成模拟弹簧质量系统。其中杆1一端固定，在杆4另一端施加简谐力。
在这里插入图片描述
在下列情况下，使用模态叠加法(Mode-Superposition)，求出频率范围为0至500 Hz时受力面上系统的Z向变形的频率响应。Solution intervals= 20。
· 情形一：阻尼系数 = 0
· 情形二：阻尼系数 = 0.5

材料属性
材料	E	v	ρ (kg/m³)
杆1	1.1 x 10¹¹	0.34	1 x 10^-8
杆2	1.1 x 10¹¹	0.34	1 x 10^-8
杆3	4.5 x 10¹⁰	0.35	1 x 10^-8
杆4	4.5 x 10¹⁰	0.35	1 x 10^-8

几何特征	应用载荷
每个杆：直径 = 20 mm 长度 = 50 mm	力 = 1 x 10⁷ N 点质量 = 3.0144 kg

1. 选择分析模块
此案例用于分析稳态响应问题，因此需要使用Harmonic Response
从Analysis System中拖拽Harmonic Response到Project Schematic中即可。
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2. 定义材料属性
所用材料属性在材料库中无法找到，因此使用自定义属性。

— 右键Engineer Data并选择Edit/双击Engineer Data
— 新建材料并定义材料名称
— 从Toolbox中添加所需要的材料属性，本案例中使用两种材料。
— 底部窗格中键入对应数值
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3. 建立几何数模
右键Geometry并选择Edit Geometry in DesignModeler…
注意单位
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4. 生成网格

— 双击Model/右键Model选择Edit

— 直接生成网格，单元体尺寸设置为 2 mm。

注：
1.在生成网格之前，可以先将材料属性赋予几何体。展开Geometry选中几何体 -->在相关详细信息视图中Material项关联菜单选中之前自定义的材料。
2.选中Geometry插入Point Mass并选中相应的面。
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5. 添加边界条件和载荷

如下图所示，边界条件与载荷：

— Modal右键，插入“Fixed Support和Force。
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— Analysis Settings中进行相关设置：频率范围 0 至 500 Hz; Solution Method设为Mode Superposition(一般为默认); Solution Intervals设为20。若是想要查看应力应变等结果信息，可以在Output Controls激活相应对象。
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求解：

1.Solution—>insert—>Deformation—>Directional，选择所有实体
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2.Solution—>insert—>Frequency Response—>Deformation，选择载荷施加的面，并将方向设为Z轴

变形量和频率响应求解结果
情形一：阻尼系数 = 0

情形二：阻尼系数 = 0.5
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ANSYS Mechanical结果比较

Results	Target	Mechanical	Error(%)
无阻尼最大幅值 (m)	0.1404	0.1411	0.499
无阻尼相位角 (度)	180	180	0
有阻尼最大幅值(m)	0.14	0.14069	0.493
有阻尼相位角 (度)	175.6	175.59	-0.057