ANSYS谐响应分析教程：单自由度系统与凸轮从动件

"本资源是关于ANSYS软件的第15例谐响应分析实例，旨在教授如何使用ANSYS进行谐响应分析，同时通过解析解验证分析结果。谐响应分析适用于研究线性结构在正弦周期性载荷下的稳态响应。此案例详细介绍了分析的定义、方法和步骤，涵盖了完全法、缩减法和模态叠加法三种计算策略，并强调了线性化、载荷条件以及分析流程中的关键要素。" 在进行谐响应分析时，首先要理解其定义。谐响应分析是用于计算结构在随时间正弦变化的载荷作用下，所产生的稳态响应的一种方法。这种分析主要适用于线性结构，因为它忽略了非线性效应。在ANSYS中，谐响应分析可以采用完全法、缩减法或模态叠加法进行。 1. 完全法是默认选项，无需关心主自由度的选择，也不需要近似质量矩阵，但可能对预应力选项支持不足，且计算量较大。 2. 缩减法通过主自由度和缩减矩阵简化问题，支持预应力效果，但要求载荷施加在用户定义的主自由度上，不能直接应用单元载荷。 3. 模态叠加法基于模态分析的结果，计算量相对较小，支持预应力和阻尼，但无法处理非零位移。 谐响应分析的步骤包括： 1. 建模：与常规分析相似，但需要定义材料的弹性模量和密度，因为谐响应分析是线性分析，不考虑非线性特性。 2. 施加载荷：所有载荷必须是正弦函数，需要指定幅值、相位角和载荷频率范围。 3. 求解：选择分析类型为谐响应，设定相应的求解选项。 在进行谐响应分析时，需要注意载荷的频率应与结构固有频率一致或接近，以便激发共振现象。分析结果通常包括位移、速度、加速度等响应参数，这些可以通过ANSYS提供的后处理工具进行查看和评估。通过比较有限元分析结果与解析解，可以验证分析的准确性和有效性。 此实例不仅提供了一个具体的操作指南，也加深了对谐响应分析理论的理解，对使用ANSYS进行此类分析的工程师来说是宝贵的参考资料。通过学习这个案例，工程师们可以掌握如何在实际工程问题中运用谐响应分析，以及如何有效地验证和解释分析结果。