发布时间 : 星期六 文章机械动力学作业 沈阳工业大学更新完毕开始阅读
a). 直接复特征值分析
通过复特征值抽取可求得含有粘性阻尼和结构阻尼的结构自然频率和模态,给出正则化的 复特征矢量和节点的约束力, 及复单元内力和单元应力。主要算法包括elerminated法、Hossen-bery法、 新Hossenbery、 逆迭代法、 复Lanczos法,适用于集中质量和分布质量、 对称与反对称结构,并可利用DMAP工具检查与测试分析的相关性。
MSC.NASTRAN V70.5版中Lanczos算法在特征向量正交化速度上得到了进一步提高, 尤其是在求解百个以上的特征值时, 速度较以往提高了30%。 b). 模态复特征值分析
此分析与直接复特征值分析有相同的功能。 本分析先忽略阻尼进行实特征值分析, 得到模态 向量。 然后采用广义模态坐标,求出广义质量矩阵和广义刚度矩阵, 再计算出广义阻尼矩阵, 形成 模态坐标下的结构控制方程, 求出复特征值。 模态复特征值分析得到输出类型与用直接复特征值 分析的得到输出类型相同。 4 瞬态响应分析(时间-历程分析)
瞬态响应分析在时域内计算结构在随时间变化的载荷作用下的动力响应， 分为 直接瞬态响 应分析和模态瞬态响应分析。 两种方法均可考虑刚体位移作用。 (a). 直接瞬态响应分析
该分析给出一个结构对随时间变化的载荷的响应。 结构可以同时具有粘性阻尼和结构阻尼。 该分析在节点自由度上直接形成耦合的微分方程并对这些方程进行数值积分,直接瞬态响应分 析求出随时间变化的位移、 速度、 加速度和约束力以及单元应力。 (b). 模态瞬态响应分析
在此分析中, 直接瞬态响应问题用上面所述的模态分析进行相同的变换, 对问题的规模进行 压缩。 再对压缩了的方程进行数值积分从而得出与用直接瞬态响应分析类型相同的输出结果。 5 随机振动分析
该分析考虑结构在某种统计规律分布的载荷作用下的随机响应。对于例如地震波,海洋波,飞 机或超过层建筑物的气压波动, 以及火箭和喷气发动机的噪音激励, 通常人们只能得到按概率分 布的函数, 如功率谱密度(PSD)函数, 激励的大小在任何时刻都不能明确给出, 在这种载荷作用下 结构的响应就需要用随机振动分析来计算结构的响应。MSC.NASTRAN中的PSD可输入自身或交叉谱密度, 分别表示单个或多个时间历程的交叉作用的频谱特性。计算出响应功率谱密度、自相关 函数及响应的RMS值等。 计算过程中, MSC.NASTRAN不仅可以象其它有限元分析那样利用已知谱, 而且还可自行生成用户所需的谱。 6 响应谱分析
响应谱分析(有时称为冲击谱分析)提供了一个有别于瞬态响应的分析功能,在分析中结构的激励用各个小的分量来表示, 结构对于这些分量的响应则是这个结构每个模态的最大响应的组合。 7 频率响应分析
频率响应分析主要用于计算结构在周期振荡载荷作用下对每一个计算频率的动响应。计算结果分实部和虚部两部分。实部代表响应的幅度, 虚部代表响应的相角。
(a).直接频率响应分析
直接频率响应通过求解整个模型的阻尼耦合方程，得出各频率对于外载荷的响应。 该类分析 在频域中主要求解二类问题。第一类问题是求结构在一个稳定的周期性正弦外力谱的作用下的 响应。结构可以具有粘性阻尼和结构阻尼，分析得到复位移、速度、加速度、约束力、单元力和单元应力。这些量可以进行正则化以获得传递函数。
第二类问题是求解结构在一个稳态随机载荷作用下的响应。此载荷由它的互功率谱密度所定义。而结构载荷由上面所提到的传递函数来表征。 分析得出位移、加速度、约束力或单元应力的自相关系数。该分析也对自功率谱进行积分而获得响应的均方根值。 (b) 模态频率响应
模态频率响应分析和随机响应分析在频域中解决的二类问题与直接频率响应分析解决相同的问题。结构矩阵用忽咯阻尼的实特征值分析进行了压缩，然后用模态坐标建立广义刚度和质量 矩阵。该分析的输出类型与直接频率响应分析得到的输出类型相同。
MSC.NASTRAN V70.5版中增加了模态扩张法(残余矢量法)来估算高阶模态的作用，以确保参加计算的频率数足以使模态法的响应分析的计算精度显著提高。同时在V70.5版中还采用了新的矩阵乘法运算方法，使模态法的频率响应分析计算速度比以往提高50%。 8 声学分析
MSC.NASTRAN中提供了完全的流体-结构耦合分析功能。这一理论主要应用在声学及噪音控制领域, 例如车辆或飞机客舱的内噪音的预测分析。进一步内容见后\流-固耦合分析\一节中的相关部分。
四、SIMPACK
SIMPACK软件是德国INTEC Gmbh公司(于2009年正式更名为SIMPACK AG)开发的针对机械/机电系统运动学/动力学仿真分析的多体动力学分析软件包。它以多体系统计算动力学（Computational Dynamics of Multibody Systems）为基础，包含多个专业模块和专业领域的虚拟样机开发系统软件。SIMPACK软件的主要应用领域包括：汽车工业、铁路、航空/航天、国防工业、船舶、通用机械、发动机、生物运动与仿生等。 SIMPACK软件的基本模块：
运动学和动力学基本模块（Kinematics&Dynamics） 轮轨模块（Whell/Rail） 汽车模块（Automotive） F1专用模块 （Formula One） 发动机模块（Engine） 风机模块（Wind Turbine） 柔性体处理模块（FEMBS） CAD接口模块
控制系统模块（Control以及与MATLAB的双向接口） 接触及弹性体接触模块（Contact 和 FlexContact） 代码输出
用户自定义模块（User Routine）
轮胎模块 梁模块（Beam）
应力输出及疲劳接口（Loads） 优化模块(Optimization)
SIMPACK最新版本为SIMPACK AG2010年2月25日发布的SIMPACK8903b，新版本中增加了近10个新的功能，涉及到弹性体的分析、力单元、风机叶片、后处理、求解器以及铁路等模块。GET集团通过与国内多位动力学专家的共同努力，完成了其帮助文件的汉化工作，这一成果将随simpack软件的一并售出，对国内动力学发展起到重要的促进作用
五、SAMCEF 有限元分析
SAMTECH的通用分析软件模块套件集成了先进的仿真技术，在工程分析领域可提供众多
好处。此外，这种套件不仅能使用户提升产品性能和产品设计的可制造性，而且还使得产品面市更为快速。借助这些通用分析工具，SAMTECH能够满足大中型行业的客户需求。即通过在设计过程中极早主张开放性使用先进的分析技术,从而大大减少了昂贵的“仿真-测试”循环的次数。帮助企业有效降低成本并提高效率.
SAMCEF for Composites：用于复合材料结构线性和非线性分析的解决方案，例如夹芯材料（蜂窝复合材料、泡沫塑料等）、叠层结构板、纤维缠绕压力容器等，包括各种光纤系统的分层与累积损伤模型
SAMCEF Mecano ：功能强大的用于结构与机构非线性分析的通用软件：
- MECANO Structure：非线性结构分析，包括完善的非线性材料模型库，同时集成先进的用 于摩擦或无摩擦刚体/刚体、刚体/柔体以及柔体/柔体的接触算法 - MECANO Motion：刚柔多体系统的仿真
- MECANO Cable：易承受电动力和气动弹力的电缆结构的非线性分析具有MATLAB Simulink的SAMCEF Mecano接口可使其更容易通过在有限元建模中集成数控功能来分析机电系统。
SAMCEF Linear：用于热机械系统线性有限元分析的通用软件：
- SAMCEF Asef：线性静态分析，也允许各类接触条件和非线性效应建模——例如几何（预 应力）或离心刚 化（例如几何刚化（即初应力刚化）或旋转引起的动力刚化） - SAMCEF Dynam：模态动力学分析，包括超元法（包括超单元法）
- SAMCEF Stabi：预测临界纵向弯曲载荷和相关模式（临界屈曲载荷和相关模态） - SAMCEF Repdyn：动力学的瞬态、谐波与地震响应
SAMCEF Thermal：用于非线性稳态和瞬态热分析的通用软件，允许耦合传导、对流和辐射效应的仿真。使用与SAMCEF Mecano一样的软件基础设施，SAMCEF Thermal 也可与MATLAB Simulink相接合,并且事实上也支持热控应用。
SAMCEF Amaryllis：用于烧蚀和热裂现象非线性分析的通用软件，例如有关飞行器再入大气层的物理学问题。
SAMCEF Spectral：基于功率谱密度的随机振动和疲劳分析的通用软件。典型的应用包括基础载荷的响应（包含地震）、发动机噪声载荷引起的声振响应和风致振动响应。
EUROPLEXUS：通用的有限元软件，适合流体-结构系统在瞬间载荷作用下的非线性显式分析。例如爆炸、碰撞和冲击。 Vibroacoustics ：振动噪声
SAMCEF for Multiharmonics：用于旋转结构（易承受3D载荷）的线性和非线性分析解决方案。
SAMCEF for Fracture Mechanics：用于线性弹性、非线性弹性和弹塑性2D和3D断裂力学结构分析的解决方案
专业解决方案
SAMTECH提供了大量经过业界证明的专业解决方案，这些方案基于来自许多不同行业部
门的特定技术和寻址典型应用。SAMTECH专业解决方案开发自SAMTECH所属的通用软件工具。 SAMCEF For Rotors：创新性的专业解决方案，专用于旋转机械的动力学和稳态分析，包括临界转速计算、不平衡瞬态与谐波响应分析。
SAMCEF For Wind Turbines：创新性的专业解决方案，专注于机电风力涡轮系统的建模、分析和仿真，同时还结合了结构、机构和控制器模型。
CAESAM : 结构设计数据管理和流程自动化平台: 有效帮助企业缩短产品周期,实现全局统筹管理,大力提高工作效率,从而快速提高企业竞争力.
SAMCEF For Machine Tools：创新性的专业解决方案，专注于机床设计，同时结合了结构、机构和控制器组件分析。
SAMCEF For Robots：创新性的专业解决方案，专注于机器人技术应用，同时结合了结构、机构和控制器组件分析。
SAMCEF For Transmissions：创新性的专业解决方案，专注于传动系统和动力驱动系统（例如传动箱、直线电机及滚珠丝杠等）的建模和仿真。
SAMCEF For Deployable Structures：创新性的专业解决方案，专注于可展开结构设计和分析，例如太阳电池板、大型天线等。
六、大型专业转子动力学分析软件MADYN
1．MADYN 软件的主要应用领域：
MADYN适用于各种旋转机械，例如微型气动涡轮、发电厂站的大型涡轮发电机、蒸汽轮机、燃气轮机、水轮机、压缩机、膨胀机、泵、增压器、液力变矩器、风机、喷气发动机、离心分离机械，微型计算机硬盘里的电机和主轴、雷达伺服系统、同步电机的动力传动系统，以及铀浓缩车间的齿轮箱等。包括Siemens、BP、Alstom、ABB等众多旋转机械制造商和用户利用这些模块进行设计、性能预测、失效分析和诊断维修。
在中国，ABB公司采用了MADYN来设计并计算三峡水轮发电机组轴系稳定性、临界转速及动态响应计算，为三峡工程的顺利竣工提供了技术帮助。在风机行业，陕鼓“应用国际最先进的MADYN程序对轴承的动静态性能、转子不平衡响应及转子扭曲振动进行详细计算，提高了准确和可靠性” 。 2．MADYN 软件的特色
",基于长期的理论研究和实践验证 ",面向工程实际的模型库