结构动力分析研究结构在动荷载作用的响应（如位移、应力、加速度等的时间历程），以确定结构的承载能力和动力特性等。ANSYS动力分析方法有以下几种，现分别做简要介绍。
1.模态分析
用模态分析可以确定设计中的结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型）。它也可以作为其他更详细的动力学分析的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析、谱分析。
用模态分析可以确定一个结构的固有频率和振型。固有频率和振型是承受动态荷载结构设计中的重要参数。如果要进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析，固有频率和振型也是必要的。
ANSYS的模态分析是一线性分析，任何非线性特性（如塑性和接触单元）即使定义了也将忽略。可进行有预应力模态分析、大变形静力分析后有预应力模态分析、循环对称结构的模态分析、有预应力的循环对称结构的模态分析、无阻尼和有阻尼结构的模态分析。模态分析中模态的提取方法有七种，即分块兰索斯法、子空间迭代法、缩减法或凝聚法、PowerDynamics法、非对称法、阻尼法、QR阻尼法，缺省时采用分块兰索斯法。
2.谐响应分析
任何持续的周期荷载将在结构中产生持续的周期响应（谐响应）。谐响应分析使设计人员能预测结构的持续动力特性，从而使设计人员能够验证其设计能否成功地克服共振、疲劳及其他受迫振动引起的有害效果。谐响应分析是用于确定线性结构在承受随时间按正弦（简谐）规律变化的荷载时的稳态响应的一种技术。分析的目的是计算出结构在几种频率下的响应并得到一些响应值（通常是位移）对频率的曲线。从这些曲线上可以找到“峰值”响应，并进一步观察频率对应的应力。
这种分析技术只计算结构的稳态受迫振动。发生在激励开始时的瞬态振动不在谐响应分析中考虑。谐响应分析是一种线性分析。任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使被定义了也将被忽略，但在分析中可以包含非对称系统矩阵，如分析流体—结构相互作用问题。谐响应分析同样也可以分析有预应力结构，如小提琴的弦（假定简谐应力比预加的拉伸应力小得多）。
谐响应分析可以采用完全法、缩减法和模态叠加法三种方法。
3.瞬态动力学分析
瞬态动力学分析（亦称时间历程分析）是用于确定承受任意的随时间变化的荷载的结构动力学响应的一种方法。可以用瞬态动力学分析确定结构在静荷载、瞬态荷载和简谐荷载的随意组合下的随时间变化的位移、应变、应力及力。荷载和时间的相关性使得惯性力和阻尼力作用比较重要，如果惯性力和阻尼力不重要，就可以用静力学分析代替瞬态分析。
瞬态动力学分析可采用三种方法：完全法、缩减法和模态叠加法。完全法采用完整的系统矩阵计算瞬态响应，在三种方法中功能最强，可包括各类非线性特性（如塑性、大变形、大应变等）。模态叠加法对模态分析得到的振型乘上因子并求和来计算结构的响应。缩减法通过采用主自由度和缩减矩阵而压缩问题规模，在主自由度的位移计算出来后，再将解扩展到原有的完整自由度集上。主自由度通常是节点个数的2倍。
4.谱分析
谱分析是一种将模态分析的结构与一个已知的谱联系起来计算模型的位移和应力的分析技术。它主要应用于时间历程分析，以便确定结构对随机荷载或随时间变化荷载（如地震、风载、海洋波浪、喷气发动机推力、火箭发动机振动等）的动力响应情况。
所谓谱，就是谱值与频率的关系图，它表达了时间历程荷载的强度和频率。谱分析有三种形式：响应谱分析方法、动力设计分析方法、功率谱密度方法。
只有线性行为在谱分析中才是有效地，任何非线性单元均作为线性处理。如果含有接触单元，则其刚度始终是初始刚度；且必须定义材料弹性模量和密度，材料的任何非线性将被忽略，单允许材料特性是线性、各向同性或各向异性及随温度变化或不随温度变化。
三角平台受一地震谱激励,求应力分布和支反力
基本过程：
1、建模
2、求模态解
3、求谱解
4、扩展模态
5、模态合并
6、观察结果
/PREP7 !建模
ET,1,BEAM189
ET,2, SHELL93
R,1,0.01, , , , , ,
MP,EX,1,210e9
MP,PRXY,1,0.3
MP,DENS,1,7850
SECTYPE, 1, BEAM, RECT, secA, 0
SECOFFSET, CENT
SECDATA,0.005,0.008,0,0,0,0,0,0,0,0
K, ,-0.5,,,
K, ,0.5,,,
K, ,,,1,
K, ,,1,1,
K, ,-0.5,1,,
K, ,0.5,1,,
K, ,,,0.5,
A,4,5,6
LSTR, 1, 5
LSTR, 3, 4
LSTR, 2, 6
LSEL,S,LINE,,4,6
LATT,1,1,1, , 7, ,1
LSEL, , , ,ALL
LESIZE,ALL, , ,10, , , , ,1
LMESH,4,6
TYPE, 2
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,1
AMESH,1
FINISH
/SOL !取前十阶模态
ANTYPE,2
MODOPT,LANB,10
KSEL,S,KP,,1,3
DK,ALL, , , ,0,ALL, , , , , ,
SOLVE
FINISH
/SOL !谱分析
ANTYPE,8
SPOPT,SPRS,10,1 ………… 0是no，1是yes 包括应力响应
SVTYP,3
SED,0,1,0, !给出激励方向
FREQ,0.25,1.34,6.73,14.6,28.9,0,0,0,0 !激励谱
SV,0,0.00073,0.00016,0.00034,0.00034,0.00052,
SOLVE
FINISH
/SOL !扩展模态
ANTYPE,2
EXPASS,1
MXPAND,10,0,0,1,0.001,
SOLVE
FINISH
/SOL !模态合并
ANTYPE,8
SRSS,0.001,DISP
SOLVE
/POST1 !观察结果
SET,LIST
/INPUT,,mcom
PRRSOL,F
FINISH
问题一：悬臂梁受重力作用发生大变形，求其固有频率。
基本过程：
1、建模
2、静力分析
NLGEOM,ON
PSTRES,ON
3、求静力解
4、开始新的求解：modal
PSTRES,ON
UPCOORD,1,ON 修正坐标
PSOLVE...
5、扩展模态解
6、察看结果
/PREP7
ET,1,BEAM189 !使用beam189梁单元
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,210e9
MPDATA,PRXY,1,,0.3
MPDATA,DENS,1,,7850
SECTYPE, 1, BEAM, RECT, secA, 0 !定义梁截面secA
SECOFFSET, CENT
SECDATA,0.005,0.01,0,0,0,0,0,0,0,0
K, ,,,, !建模与分网
K, ,2,,,
K, ,2,1,,
LSTR, 1, 2
LATT,1, ,1, , 3, ,1
LESIZE,1, , ,20, , , , ,1
LMESH, 1
FINISH
/SOL !静力大变形求解
ANTYPE,0
NLGEOM,1
PSTRES,ON !计及预应力效果
DK,1, , , ,0,ALL, , , , , ,
ACEL,0,9.8,0, !只考虑重力作用
TIME,1
AUTOTS,1
NSUBST,20, , ,1
KBC,0
SOLVE
FINISH
/SOLUTION
ANTYPE,2 !进行模态求解
MSAVE,0
MODOPT,LANB,10
MXPAND,10, , ,0 !取前十阶模态
PSTRES,1 !打开预应力效应
MODOPT,LANB,10,0,0, ,OFF
UPCOORD,1,ON !修正坐标以得到正确的应力
PSOLVE,TRIANG !三角化矩阵
PSOLVE,EIGLANB !提取特征值和特征向量
FINISH
/SOLU
EXPASS,1 !扩展模态解
PSOLVE,EIGEXP
FINISH
/POST1
SET,LIST !观察结果
FINISH
问题二：循环对称结构模态分析
这是ANSYS HELP里的例子，但那个命令流似乎有些问题，下面是整理过的命令流。
基本过程：
1、建模
2、define cyclic
3、定义约束
4、求模态解
5、展开并察看结果
r1=5 !建模
r2=10
d1=2
nsect=24
alpha_deg=360/nsect
alpha_rad=2*acos(-1)/nsect
/prep7
csys,1
k,1,0,0,0
k,2,0,0,d1
k,3,r1,0,0
k,4,r1,0,d1
l,3,4
arotat,1,,,,,,1,2,alpha_deg/2
k,7,r2,0,0
k,8,r2,0,d1
l,7,8
arotat,5,,,,,,1,2,alpha_deg/2
arotat,2,,,,,,1,2,alpha_deg/2
arotat,6,,,,,,1,2,alpha_deg/2
a,5,6,10,9
mshkey,1
et,1,181
r,1,0.20
r,2,0.1
mp,ex,1,10e6
mp,prxy,1,0.3
mp,dens,1,1e-4
esize,0.5
asel,,,,1,4
aatt,,1
asel,,,,5
aatt,,2
allsel
CYCLIC, , , ,'CYCLIC' !定义基本扇区
AMESH,all !分网
FINISH
/SOL !求模态解
ANTYPE,2
MODOPT,LANB,10
MXPAND,10, , ,0
PSTRES,0
MODOPT,LANB,10,0,0, ,OFF
DK,5, , , ,0,UZ, , , , , ,
SOLVE
FINISH
/POST1
SET,LIST
SET, , ,1, , , ,4,
/CYCEXPAND, ,ON
PLNS,U,SUM !观察扩展模态
FINISH
问题三：三角平台受谐波载荷作用,求结构响应
谐波载荷为作用在平台上面一点的集中力，幅值为10N，频率范围5Hz~70Hz
基本过程：
1、建模
2. 求模态解
3、用模态叠加法作谐分析
4. 观察结果
/PREP7 !建模
ET,1,BEAM189
ET,2,SHELL93
R,1,0.01, , , , , ,
MP,EX,1,210e9
MP,PRXY,1,0.3
MP,DENS,1,7850
SECTYPE, 1, BEAM, RECT, secA, 0
SECOFFSET, CENT
SECDATA,0.005,0.008,0,0,0,0,0,0,0,0
K, ,-0.5,,,
K, ,0.5,,,
K, ,,,1,
K, ,,1,1,
K, ,-0.5,1,,
K, ,0.5,1,,
K, ,,,0.5,
A,4,5,6
LSTR, 1, 5
LSTR, 3, 4
LSTR, 2, 6
LSEL,S,LINE,,4,6
LATT,1,1,1, , 7, ,1
LSEL, , , ,ALL
LESIZE,ALL, , ,10, , , , ,1
LMESH,4,6
TYPE, 2
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,1
AMESH,1
FINISH
/SOL !为了使用模态叠加法谐分析
ANTYPE,2
MODOPT,LANB,20 !先取结构前20阶模态
MXPAND,20, , ,0
MODOPT,LANB,20,0,0, ,OFF
KSEL,S,KP,,1,3
DK,ALL, , , ,0,ALL, , , , , ,
SOLVE
FINISH
!/POST1 !最好事先看一下模态结果
!SET,LIST !以了解模态频率范围
!FINISH
/SOL !模态叠加法谐响应分析
ANTYPE,3
HROPT,MSUP
HROUT,ON
HROPT,MSUP,20, ,
HROUT,ON,OFF,0
F,177,FY,-10, !施加10N的力在节点177的负Y方向
HARFRQ,5,70, !载荷的强制频率范围
NSUBST,200,
KBC,1
ALPHAD,5,
SOLVE
FINISH
/POST26 !察看位移响应
FILE,,rfrq
NUMVAR,20
NSOL,2,139,U,Y,
PLVAR,2
FINISH
问题四：三角平台受一地震谱激励,求应力分布和支反力
基本过程：
1、建模
2、求模态解
3、求谱解
4、扩展模态
5、模态合并
6、观察结果
/PREP7 !建模
ET,1,BEAM189
ET,2,SHELL93
R,1,0.01, , , , , ,
MP,EX,1,210e9
MP,PRXY,1,0.3
MP,DENS,1,7850
SECTYPE, 1, BEAM, RECT, secA, 0
SECOFFSET, CENT
SECDATA,0.005,0.008,0,0,0,0,0,0,0,0
K, ,-0.5,,,
K, ,0.5,,,
K, ,,,1,
K, ,,1,1,
K, ,-0.5,1,,
K, ,0.5,1,,
K, ,,,0.5,
A,4,5,6
LSTR, 1, 5
LSTR, 3, 4
LSTR, 2, 6
LSEL,S,LINE,,4,6
LATT,1,1,1, , 7, ,1
LSEL, , , ,ALL
LESIZE,ALL, , ,10, , , , ,1
LMESH,4,6
TYPE, 2
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,1
AMESH,1
FINISH
/SOL !取前十阶模态
ANTYPE,2
MODOPT,LANB,10
KSEL,S,KP,,1,3
DK,ALL, , , ,0,ALL, , , , , ,
SOLVE
FINISH
/SOL !谱分析
ANTYPE,8
SPOPT,SPRS,10,1
SVTYP,3
SED,0,1,0, !给出激励方向
FREQ,0.25,1.34,6.73,14.6,28.9,0,0,0,0 !激励谱
SV,0,0.00073,0.00016,0.00034,0.00034,0.00052,
SOLVE
FINISH
/SOL !扩展模态
ANTYPE,2
EXPASS,1
MXPAND,10,0,0,1,0.001,
SOLVE
FINISH
/SOL !模态合并
ANTYPE,8
SRSS,0.001,DISP
SOLVE
/POST1 !观察结果
SET,LIST
/INPUT,,mcom
PRRSOL,F
FINISH
问题五：三角平台受时程载荷作用,求应力分布和变形过程
基本过程：
1、建模
2. 施加随时间变化载荷，定义载荷步
3、求解
4. 在POST1和POST26中观察结果
/PREP7 !建模
ET,1,BEAM189
ET,2,SHELL93
R,1,0.01, , , , , ,
MP,EX,1,210e9
MP,PRXY,1,0.3
MP,DENS,1,7850
SECTYPE, 1, BEAM, RECT, secA, 0
SECOFFSET, CENT
SECDATA,0.005,0.008,0,0,0,0,0,0,0,0
K, ,-0.5,,,
K, ,0.5,,,
K, ,,,1,
K, ,,1,1,
K, ,-0.5,1,,
K, ,0.5,1,,
K, ,,,0.5,
A,4,5,6
LSTR, 1, 5
LSTR, 3, 4
LSTR, 2, 6
LSEL,S,LINE,,4,6
LATT,1,1,1, , 7, ,1
LSEL, , , ,ALL
LESIZE,ALL, , ,10, , , , ,1
LMESH,4,6
TYPE, 2
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,1
AMESH,1
FINISH
/SOL
ANTYPE,4
TRNOPT,FULL !完全法瞬态分析
KSEL,S,KP,,1,3
DK,ALL, , , ,0,ALL, , , , , ,
OUTRES,ALL,1
ALPHAD,5, !α阻尼
TIME,2 !定义载荷曲线
AUTOTS,1
NSUBST,50, , ,1
KBC,0
SFA,ALL,1,PRES,500
LSWRITE,1,
TIME,3
LSWRITE,2,
TIME,4
SFA,ALL,1,PRES,150
KBC,1
LSWRITE,3,
TIME,5
SFA,ALL,1,PRES,
LSWRITE,4,
LSSOLVE,1,4,1, !求解
FINISH
/POST26 !观察变形随时间的变化
NSOL,2,177,U,Y,uyy
PLVAR,2
FINISH
素混凝土圆柱体轴压试验数值模拟LOG
ANSYS 2009-10-19 14:27 阅读12 评论0 字号：大大 中中 小小 /PREP7
ET,1,SOLID65,0,,,,1,3, !材料1：混凝土
KEYOPT,1,1,1 !不包含大位移
KEYOPT,1,3,0
KEYOPT,1,5,1
KEYOPT,1,6,3
KEYOPT,1,7,1 !裂后应力不释放
KEYOPT,1,8,0
MP,EX,1,2.9397E4 !砼 弹模
MP,NUXY,1,0.2 !砼 泊松比
MP,DENS,1,2.5E-6 !砼 密度
TB,CONCR,1,,,, !定义混凝土五参数破坏准则
TBDATA,1, 0.5, 0.8, 2.51,32.7, , , !可以关闭压碎 将32.7改为 -1
TBDATA,7, , , 0.7
TB,MKIN,1 !定义混凝土等效单轴压曲线
fc=32.7 !峰值应力
Strnmax=0.002 !峰值应变
NPOIN=4 !描述曲线上升段的点数,不包括原点(0,0)
*DIM,XE, ARRAY,NPOIN !strain / 峰值应变
*DIM,Strn,ARRAY,NPOIN !strain
*DIM,Strs,ARRAY,NPOIN !stress
XE(1)=0.3, 0.5, 0.8, 1.0
*VOPER,Strn(1),XE(1),MULT, Strnmax
TBMODIF,1,1,0 !曲线原点
TBMODIF,2,1,0
*DO,I,1,NPOIN
Strs(I)=fc* (2.2*XE(I) - 1.4*XE(I)**2 + 0.2*XE(I)**3) !《规范》采用的曲线
TBMODIF,1,I+1,Strn(I)
TBMODIF,2,I+1,Strs(I)
*ENDDO
TBMODIF,1,NPOIN+2,0.004 !曲线下降段
TBMODIF,2,NPOIN+2,fc*0.85
TBPLOT,MKIN,1
R,1,
et,2,mesh200 !辅助平面网格划分
KEYOPT,2,1,6 !4node quad element
ET,3,SOLID45
MP,EX,2,2.0E5 !钢板 弹模
MP,NUXY,2,0.2 !钢板 泊松比
!参数定义
RR=75 !圆柱半径mm
HH=300 !圆柱高mm
THICK=10 !钢垫板厚度mm
!建模
K,1,0,0,0
K,2,RR,0,0
K,3,0,RR,0
L,1,2
L,1,3
CIRCLE,1,RR, , ,90, ,
NUMMRG,ALL, , , ,LOW
NUMCMP,ALL
ALLSEL,ALL
AL,ALL
lsel,s,,,1,2
LESIZE,all, , ,10, , , , ,1 !分10份
lsel,s,,,3
LESIZE,all, , ,20, , , , ,1 !分20份
type,2
allsel,all
amesh,all
!由面拉伸成圆柱体
TYPE, 1
MAT,1
EXTOPT,ESIZE,20,0, !20份
EXTOPT,ACLEAR,1
allsel,all
VEXT,all, , ,0,0,HH,,,, !拉伸长度HH
!需要拉伸作垫板的面(A1,A2)
allsel,all
TYPE, 3
MAT,2
EXTOPT,ESIZE,1,0, ! 1份
EXTOPT,ACLEAR,1
asel,s,,,1
VEXT,all, , ,0,0,-THICK,,,, !下垫板厚THICK
EXTOPT,ESIZE,1,0, ! 1份
EXTOPT,ACLEAR,1
asel,s,,,2
VEXT,all, , ,0,0,THICK,,,, !上垫板厚THICK
!施加对称面约束
allsel,all
asel,s,loc,x,0.0
DA,all,SYMM
allsel,all
asel,s,loc,y,0.0
DA,all,SYMM
!施加底面钢板约束 (z=-THICK)
allsel,all
asel,s,loc,z,-THICK
aplot
da,all,all,0
!将面约束转移到有限元模型上
allsel,all
DTRAN
!求解过程
allsel,all
/solu
!在顶面施加面力(A1)
ASEL,S,LOC,Z,HH+THICK
SFA,ALL,1,PRES,100 !均布荷载=100N
SFTRAN !将面荷载转化到有限元模型上
!非线性参数设置
antype,static
非线性参数设置
!cnvtol,f,,0.05,2,0.01 !定义力收敛条件,L-2范数
cnvtol,u,,0.1,2,0.01 !定义位移收敛条件,L-2范数
outres,all,all !输出每一子步的结果
autots,on !打开自动时间步控制
lnsrch,on !打开线性搜索
neqit,25 !每一子步中方程的迭代次数限值
!pred,on !打开预测器
!NROPT,FULL,,ON !选择完全牛顿拉普森选项 MODI: 修正的NR法;
nlgeom,off !关闭几何非线性
NSUBST,20,100,0 !20 个子步
!EQSLV,SPAR
time,1
allsel,all
!acel,,9.8e-3
solve
