空间动力计算：ANSYS有限元程序与振型分析

本文主要探讨了空间动力计算问题的有限元程序编制技术，由作者周健在河海大学土木工程学院完成。研究的核心是利用ANSYS这一大型有限元分析软件进行模型前处理，开发针对空间动力计算问题的子空间迭代程序。子空间迭代法作为一种高效求解大型结构自振特性的数值方法，在文中被详细阐述，强调了选择集中质量矩阵的重要性，因为它能提供更接近真实频率的结果，尽管可能会偏低。 作者不仅编写了子空间迭代程序，还引入了AutoCAD内嵌的VBA语言和Fortran语言进行混合编程，实现了结构振型图的可视化功能，这有助于理解和评估结构的动态响应。此外，文章讨论了线性加速度法、Willson-θ法和Newmark法等常用的逐步积分方法，并推导了振型分解时程分析法的相关公式，进而编制了兼容多种积分方法的计算程序，确保了计算结果的准确性。 通过悬臂梁的数值测试，作者验证了自编程序在求解结构自振特性方面的正确性，结果显示，这些程序具有良好的精度，适用于实际的空间动力计算问题。在程序实现过程中，ANSYS模型数据文件的导入和处理是关键步骤，随后的质量矩阵和刚度矩阵的计算，以及结点自由度指示矩阵的生成，为后续的计算提供了基础数据。 总结来说，这篇文章不仅涵盖了有限元方法在空间动力计算中的应用，还包括了程序设计技巧和多种数值分析方法的整合，对于从事结构动力学分析的工程师和技术人员来说，是一篇具有实用价值的首发论文。