关于动力学仿真，你了解多少？

本文摘要（由AI生成）：

结构动力学研究结构对动载荷的响应，避免灾害，改善结构性能。它与结构静力学不同，需考虑振动产生的惯性力和阻尼力。ANSYS Mechanical提供多种分析类型，如模态分析确定结构振动特性，谐响应分析计算结构对正弦载荷的稳态响应，谱分析计算模型对随机载荷的动力响应，随机振动分析基于概率统计的谱分析技术。这些技术为结构动力学研究和应用提供了重要支持。

在现实生活中，绝大多数物体受到的载荷并非一成不变的静载荷，而是随着时间、频率等不断发生变化的动载荷，结构动力学作为结构力学的一个分支，着重研究结构对于动载荷的响应（如位移、应力等的时间历程），以便确定结构的承载能力和动力学特性，或为改善结构的性能提供依据。

从大桥因共振断裂坍塌、建筑物在地震中晃动到飞机因不稳定的气流而产生颠簸，结构动力学问题在我们的生活中无处不在，研究结构对于动载荷的响应不仅能避免灾难性破坏的发生，更能减小结构的振动，减少噪声，为我们的生活带来更多的舒适和便利。

柔体动力学动画演示

结构动力学同结构静力学的主要区别在于它要考虑结构因振动而产生的惯性力和阻尼力，而同刚体动力学之间的主要区别在于要考虑结构因变形而产生的弹性力。在外加动载荷作用下，结构会发生振动，它的任一部分或者任意取出的一个微体将在外载荷、弹性力、惯性力和阻尼力的共同作用下处于平衡状态。通过位移及其导数来表示这种关系就得到运动方程。运动方程的建立、求解和分析是结构动力学理论研究的基本内容。

发动机柔体动力学

ANSYS Mechanical 针对结构动力学问题提供了多种分析类型，使用户能够确定结构对于动载荷的相应，包括模态分析、谐响应分析、响应谱分析、随机振动分析等。

• 模态分析用于确定结构的振动特性，即固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。

轿车模态分析演示视频

• 谐响应分析是用于确定线性结构在承受随时间按正弦规律变化的载荷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，并进一步观察峰值频率对应的应力。

• 谱分析是一种将模态分析的结果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。谱分析替代时间－历程分析，主要用于确定结构对随机载荷或随时间变化载荷(如地震、风载、海洋波浪、喷气发动机推力、火箭发动机振动等等)的动力响应情况。

• 随机振动分析是一种基于概率和统计上的谱分析技术。由于时间历程的不确定性，不能选择瞬态分析，因此，将统计样本时间历程转变为功率谱密度函数（PSD）——一种载荷时间历程的统计响应。随机振动分析与实际产品的随机振动试验相对应。