高清PDF带书签《ABAQUS动力学有限元分析指南》张文元.pdf

在现代结构和机械设计中，通常需要考虑两类荷载的作用一一静力荷载(static loading)和动力荷载(dynamic loading),因此结构的设计也经常分为静力设计和动力设计两部分。对于静力设计和静力强度计算已不存在什么问题，通过传统的经验设计和类比设计方法，根据相关规范，使用一般的通用程序即可进行。但在工程中动力荷载作用事实上是普遍存在的，很多情况下仅仅进行静力计算将不能满足工程使用要求，必须作动力分析和动态设计。
动力这个词可以简单地被定义为大小、方向或作用点随时间而改变的任何荷载，而在动力作用下结构的反应亦即所产生的位移、内力、应力和应变也是随时间而改变的。可以认为静力荷载仅仅是动力荷载的一种特殊形式。由于荷载和响应随时间而变化，显然动力问题不像静力问题那样具有单一的解，而必须建立相应于时程中感兴趣的全部时间的一系列解答，因此动力分析显然要比静力分析更为复杂、且更消耗时间。
但是，静力问题与动力问题还有更重要的区别。如图1.1.1(a)所示，如果简支梁承受一静荷载P,则它的弯矩、剪力及挠曲线形状直接依赖于给定的荷载，而且可以根据力的平衡原理用P求出。而如果荷载P(t)是动力的，如图1.1.1(b)所示，则所产生的梁的位移与加速度有联系，这些加速度又产生与其反向的惯性力，于是梁的弯矩和剪力不仅要平衡外加荷载，而且还要平衡由于梁的加速度所引起的惯性力(inertialforces).
结构或构件上的动力作用其实就是惯性力作用，动力作用的大小（或者说显著与否）直接与惯性力大小和惯性力随时间变化情况有关。根据牛顿第二定律可知，惯性力大小与结构或构件的质量(mass)和加速度(acceleration)分别成正比。结构加速度所引起的惯性力，是结构动力学问题的一个更重要的区别特征。
一般来说，如果惯性力是结构内部弹性力所平衡的全部荷载中的一个重要部分，则在求解时必须考虑问题的动力特征。如果运动非常缓慢，以致惯性力小到可以忽略不计的程度，则即使荷载和位移可能随时间变化而变化，但对任何瞬时的分析，仍可用近似静力(quasi-static)结构分析的方法来解决。对于有些情况下，虽然也存在着较大的惯性力，也仍然可以使用静力分析方法求解，例如离心荷载(centrifugalloading)。有时也可以通过在频域(frequency domain)内的频谱分析来研究一些工程振动问题，而没有必要进行考虑惯性力的全过程分析。

PDF书签目录索引：

目录 5

第一章 ABAQUS动力学问题概述 9
1.1动力学问题 9
1.2结构动力学研究的内容 11
1.3振动的分类 12
1.4结构动力学的研究方法 13
1.5动力学问题的基本方程 13
1.6小结 14

第二章 结构特征值的提取 15
2.1问题的产生 15
2.2特征值的求解方法 15
2.3特征值求解器的比较 16
2.4重复的特征频率 17
2.5征值频率的提取 18
2.6频率输出 20
2.7有预载结构的频率 24
2.8复特征频率和刹车的啸声分析 25

第三章 模态叠加法 30
3.1模态叠加法的基本概念 30
3.2模态叠加法的应用 32

第四章 阻尼 34
4.1 引言 34
4.2 阻尼 34
4.3 在ABAQUS中定义阻尼 35
4.4 阻尼选择 39

第五章 稳态动力学分析 41
5.1 稳态动力学介绍 41
5.2 分析方法 43
5.3 激励和输出 44
5.4 算例---轮胎的谐波激励稳态响应 50

第六章 瞬态动力学分析 57
6.1 引言 57
6.2 模态瞬态动力学简介 57
6.3 分析方法 62
6.4 载荷和输出 63
6.5 算例--货物吊车 66

第七章 基础运动 72
7.1 基础运动形式 72
7.2 初级基础运动 73
7.3 次级基础运动 73
7.4 在ABAQUS中定义基础运动 74
7.5 算例 77

第八章 加速度运动的基线校准 81
8.1 加速度基线调整和校准简介 81
8.2 基线校准方法 82
8.3 加速度基线校准步骤 84
8.4 考虑基线校准的悬臂梁算例分析 85

第九章 响应谱分析 110
9.1 响应谱分析概述 110
9.2 多方向激励组合方式 111
9.3 各阶模态效应组合方式 113
9.4 谱曲线定义 114
9.5 谱分析运用及算例分析 115

第十章 非线性动力学分析 137
10.1 非线性动力学分析简介 137
10.2 动力学问题基本方程 138
10.3 时间积分方法 139
10.4 自动时间步长法控制方法 148
10.5 ABAQUS/Standard中自动时间步长法运用探讨 151
10.6 ABAQUS/Explicit 临界稳步法探讨 154
10.7 动力学接触问题 158
10.8 Standard和Explicit动力学分析特点 159

第十一章 ABAQUS在非线性动力学分析中的运用 161
11.1 非线性动力学分析的基本过程 161
11.2 非线性动力学分析求解选项设置 164
11.3 梯形法求解的稳定及精度控制 176
11.4 材料阻尼介绍 182
11.5 半增量步长残差控制技术 185

第十二章 非线性动力问题实例 187
12.1 浅拱屈曲后性能分析（无算例） 187
12.2 小球碰撞问题（无算例） 187
12.3 网球拍和网球的动力问题（有算例） 191
12.4 成形问题（有算例） 199
12.5 涡轮叶片的动力问题（无算例） 204
12.6 惯性释放（无算例） 207

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