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在振动分析中!到底要不要考虑重力载荷?

11月前浏览521

问题来源    

    学员群有人提出问题:在瞬态仿真分析中施加重力载荷,重力载荷为阶跃载荷,但实际重力载荷是预应力载荷,并且后续也一直存在。不知道该怎么办。    

    问题的答案在于瞬态分析的时间积分设置。当时间积分为开启(默认),则属于瞬态分析,如果把时间积分改为关闭,则类似静力学分析。

    在瞬态分析中,可以直接插入速度初始条件,但没有位移初始条件。所以关闭时间积分常用于为瞬态分析构造位移初始条件。

阶跃载荷

    假设重力为阶跃载荷(很显然这和现实不符):

    悬臂梁动态响应如下:

    波动周期为0.0137秒,基本对应悬臂梁的一阶固有频率72.99Hz。

预应力载荷(后续保持)

    在瞬态分析中定义多载荷步,第一个载荷步的时间积分改为关闭:

    第一个载荷步有重力载荷,后续保持重力载荷:

    悬臂梁动态响应如下:

   

    在0.0137秒后,位移响应无任何波动,即没有表现出动态。

预应力载荷(后续不保持)

    在瞬态分析中定义多载荷步,第一个载荷步的时间积分改为关闭:

   

    假设第一个载荷步有重力载荷,后续无重力载荷(很显然这和现实不符):

    悬臂梁动态响应如下:

    波动周期为0.0137秒,基本对应悬臂梁的一阶固有频率72.99Hz。应该指出,此种场景下的重力载荷实际作用为振动构造了初始位移条件。

十年经验的观点

    我在结构振动分析有十年以上的经验,做过振动测试,也做过振动信号算法开发,现在主要做振动仿真。
   
    对于一般的工程结构或工业产品来说,振动分析一般不需要考虑重力载荷导致的预应力,也不需要考虑振动过程中重力的影响。原因有二:    
    1)重力导致的预应力一般对结构模态影响极小,在工程层面完全可以忽略不计;
   

    2)从上文分析结论可以看到,因为重力载荷一直存在,所以不能导致结构产生动态响应;

    这里我再说点心里话。以前学员问这种问题,我一般都会反问,真的需要考虑重力吗?学员听了就不高兴,认为我不直接回答他,还质疑他。没人喜欢被质疑。
   

    后来我让步了,即使学员问了我认为无足轻重的问题,我还是会解答的,并且也不探讨这是否属于无足轻重的问题。这就叫情商,这就是人情世故。


来源:博集华仿
静力学振动
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-11-08
最近编辑:11月前
博集华仿
硕士 致力于推广工程仿真技术
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