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頻率響應(yīng)函數(shù) (Frequency Response Function (FRF) )
FRF即頻率響應(yīng)函數(shù),為穩(wěn)態(tài)振動(dòng)條件下結(jié)構(gòu)響應(yīng)與激勵(lì)之間隨頻率的轉(zhuǎn)換函數(shù)。它是結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的屬性,反映結(jié)構(gòu)本身的特性。根據(jù)激勵(lì)和響應(yīng)類型的不同,F(xiàn)RF可稱為加速性(或慣性)、有效質(zhì)量、流動(dòng)性、動(dòng)力剛度等。在LS-DYNA中,F(xiàn)RF通過模態(tài)疊加的方法計(jì)算。其結(jié)果可以表達(dá)為幅值、相位(或?qū)嵅?、虛部)隨頻率變化的曲線。用戶可通過多種方式輸入阻尼,如常阻尼、模態(tài)阻尼曲線和瑞利阻尼。在LS-DYNA中,F(xiàn)RF的計(jì)算可采用一點(diǎn)輸入、多點(diǎn)輸出的方式進(jìn)行,并可通過對(duì)參與模態(tài)的選擇,分析模態(tài)貢獻(xiàn)。
FRF對(duì)于汽車NVH分析如能量傳遞路徑等有重要作用。
穩(wěn)態(tài)振動(dòng) (Steady State Dynamics (SSD))
作為強(qiáng)迫振動(dòng)的一種,SSD定義為周期性荷載下的穩(wěn)態(tài)振動(dòng),故其響應(yīng)與施振頻率有關(guān)。荷載包括集中節(jié)點(diǎn)力、均布?jí)毫?、地面加速度、?qiáng)迫運(yùn)動(dòng)等。用戶可通過多種方式輸入阻尼。計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在2進(jìn)制圖形文件d3ssd中。SSD計(jì)算可得到結(jié)構(gòu)在不同頻率激勵(lì)下的動(dòng)力響應(yīng)分布,包括幅值和相位差。
隨機(jī)振動(dòng)與疲勞 (Random Vibration and Fatigue)
隨機(jī)振動(dòng)分析提供結(jié)構(gòu)在隨機(jī)荷載激勵(lì)下的響應(yīng)功率譜密度函數(shù)(PSD)和均方根(RMS)。LS-DYNA可考慮多種隨機(jī)荷載,包括地面加速度、集中力、均布?jí)?img width="496" height="287" title="" align="right" alt="" src="/Content/pixel.gif" class='intro-info-img' data-url="/u/b1101b1e-707e-4983-9f64-894861bc37ab/image/636827268552753906.png" />力及各種流場(chǎng)等(如plane wave, random progressive wave, reverberant wave, turbulent boundary layer),也可以考慮各荷載之間的相關(guān)性(correlation)。荷載可以采用PSD的方式輸入,也可以采用時(shí)間歷程的方式輸入。LS-DYNA的隨機(jī)振動(dòng)分析可以考慮由機(jī)械荷載或溫度變化引起的預(yù)應(yīng)力效應(yīng)。
隨機(jī)疲勞分析是在隨機(jī)振動(dòng)分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)材料的SN疲勞曲線及振動(dòng)時(shí)間,計(jì)算結(jié)構(gòu)的累積疲勞損傷系數(shù)及預(yù)期壽命,進(jìn)而判斷結(jié)構(gòu)在給定荷載條件下的安全性。LS-DYNA中隨機(jī)疲勞分析可采用三應(yīng)力法、Dirlik方法、Narrow Band方法、Wirsching方法、Chaudhury & Dover方法、Tunna方法、Hancock方法等不同方法進(jìn)行。各種方法基于不同的理論和假設(shè)計(jì)算各應(yīng)力水平的概率密度函數(shù)(Probability Density Function或PDF)。
隨機(jī)振動(dòng)和隨機(jī)疲勞分析在汽車、電子、土木、機(jī)械、航空航天和海洋工程等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用。
反應(yīng)譜分析 (Response Spectrum Analysis)
反應(yīng)譜分析用于計(jì)算結(jié)構(gòu)在地震或其他激勵(lì)條件下可能出現(xiàn)的最大反應(yīng)。反應(yīng)譜理論考慮了結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性(自振周期、振型和阻尼)與地震動(dòng)特性之間的動(dòng)力關(guān)系,通過反應(yīng)譜來計(jì)算由于結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性所產(chǎn)生的共振效應(yīng)。由于反應(yīng)譜分析把地震慣性力作為靜力對(duì)待,它是一種準(zhǔn)靜力方法。LS-DYNA提供了一系列的模態(tài)綜合方法,如SRSS方法、CQC方法、NRC Grouping方法、Double Sum方法等,以考慮不同條件下的模態(tài)藕合。反應(yīng)譜輸入可采用單點(diǎn)激勵(lì),也可以采用多點(diǎn)激勵(lì)。
反應(yīng)譜分析在大型結(jié)構(gòu)如橋梁、高層建筑、核反應(yīng)堆等的抗震設(shè)計(jì)和安全評(píng)估方面有重要應(yīng)用。
聲學(xué) 邊界元方法 (Boundary Element Method for Acoustics)
LS-DYNA提供了一系列的邊界元方法及簡(jiǎn)化的邊界積分方法供用戶進(jìn)行聲學(xué)計(jì)算。這些方法包括:節(jié)點(diǎn)邊界元法、基于變分原理的非直接邊界元法、Rayleigh方法、Kirchhoff方法和基于Burton-Miller公式的Dual邊界元法。 在邊界元方法中,LS-DYNA采用了基于子域劃分的快速 計(jì)算方法,并提供了聲學(xué)面板貢獻(xiàn)分析、聲學(xué)轉(zhuǎn)換矢量(Acoustic Transfer Vector)等分析功能。LS-DYNA的聲學(xué)邊界元方法可很方便地與結(jié)構(gòu)的時(shí)域有限元分析、頻域有限元分析相結(jié)合,計(jì)算結(jié)構(gòu)的振動(dòng)噪聲。此方法也可以使用用戶提供的振動(dòng)數(shù)據(jù)如節(jié)點(diǎn)速度作為聲學(xué)計(jì)算的邊界條件。對(duì)于結(jié)構(gòu)表面與流體表面單元不一致的情況,此方法可通過插值將結(jié)構(gòu)表面的振動(dòng)邊界條件映射到流體表面。通過采用特殊的半空間基本解,LS-DYNA的聲學(xué)邊界元方法可以自動(dòng)考慮聲波在半無限固體表面的反射效應(yīng)。
在汽車NVH領(lǐng)域,邊界元方法可用于計(jì)算汽車由于振動(dòng)產(chǎn)生的輻射噪聲。
聲學(xué)有限 元方法 (Finite Element Method for Acoustics)
頻域聲學(xué)有限元方法,是基于聲學(xué)Helmholtz微分公式和Galerkin方法的有限元計(jì)算方法。該方法特別適用于內(nèi)部聲學(xué)問題。用戶可選擇使用立方體單元(Hexahedron)、四面體單元(Tetrahedron)或者五面體單元(Pentahedron)及其組合來模擬各種復(fù)雜流體域如汽車車腔。LS-DYNA的聲學(xué)有限元方法可很方便地與結(jié)構(gòu)的時(shí)域有限元分析、頻域有限元分析相結(jié)合,計(jì)算結(jié)構(gòu)的振動(dòng)噪聲。此方法也可以采用用戶直接輸入的速度邊界條件。