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响应谱分析（Response Spectrum）是一种频域分析，从频域的角度计算结构的最大响应，其输入载荷为不稳定振动载荷的位移频谱、速度频谱、加速度频谱（最常用），如地震、飞行噪音、飞行过程、导弹发射等。响应谱分析计算结构各阶振型在给定的载荷频谱下的最大响应，需要首先进行模态分析计算结构的固有频率和振型。本文以某型号太空望远镜为例，详细讲解Ansys Workbench冲击响应谱分析流程，步骤如下所述。某型号太空望远镜1 构建几何模型在Solidworks环境下，构建太空望远镜几何模型，如下图所示。点击菜单栏中的“工具“，选择Ansys Workbench，将几何模型传输至Ansys Workbench的Germetry中。某型号卫星望远镜几何模型创建与传输2 创建分析流程进入Workbench界面后，设置Units为mm，依次拖拉Modal和Response Spectrum，创建冲击响应谱分析流程，如下图所示。点击File，选择Save，保存分析项目。Ansys Workbench冲击响应谱分析流程图3 生成几何模型右击Geomrtry，选择Edit Geometry in DesignModeler....，进入DM界面。菜单栏点击Units，设置单位为Millmeter(mm)。右击Attacxh1，选择Generate生成几何模型。某型号卫星望远镜几何模型生成4 添加材料属性关闭DM界面，返回Workbench流程界面。双击Engineering Data，右击空白处选择Engineering Data Sources，点击General Materials，添加所需材料，如下图所示。添加材料属性5 设置单元特性1) 双击Modal中的Model，进入Mechanical界面。展开Generoty，逐个单击几何模型，并在下方列表的Assignment中选择对应材料，其余保持默认设置，如下图所示。设置单元材料2) 展开Connections，点击Contacts，设置Tolerance Type为Value（0.1），右击Contacts，选择Create Automatic Connections，生成若干绑定接触对，如下图所示。设置接触关系3) 采用自动网格划分，并进行局部网格控制。右击Mesh，生成网格并进行质量检查。具体参见文章：Ansys Workbench网格划分全攻略和Ansys Workbench网格质量评价。有限元网格划分6 约束模态分析1) 首先进行模态分析，以确定频率范围、模态数量和振型信息。此外，为使约束点输入激励与试验条件保持一致，并防止与上一级振动结构产生动力耦合作用，采用大质量法进行冲击响应谱分析。参加前期文章：Ansys Workbench动力学分析中的大质量法。2) 点击Geometry，添加Point Masst，选择太空望远镜安装界面，点击Apply，输入质量Mass和坐标。右击Point Mass，选择Promote to Remote Point，模型树中出现Remote Points，展开后下方出现Point Mass-Remote Point，如下图所示。添加大质量点3) 右击Modal，添加远端约束Remote Displacement，下方列表中设置Scoping Method为Remote Point，Remote Points选择上述创建的远程点Point Mass-Remote Point，约束全部自由度为0，如下图所示。添加远程点约束4) 展开Modal，点击Analysis Settings，在Max Modes to Find中修改模态数量（本文取前20阶模态，实际工程按需选择），获取大于随机振动试验条件最大频率1.5倍的固有频率，保证所截取的模态有效质量分数≥90％，其余保持默认设置，如下图所示。修改模态数量5) 右击模型树Modal中的Solution，选择Solve求解。计算完成后，依次添加各阶总体变形(total)，右击Solution，选择Equivalent All Results。单击Total Deformation，查看固有频率和振型。其中，某型号太空望远镜第一阶模态振型如下图所示。第1阶模态振型7 冲击响应分析1) 展开Response Spectrum ，单击Analysis Settings，设置Number Of Modes To Use为All（具体按工程需要酌情考虑选取）、Spectrum Type为Single Points，Modes Combination Type为SRSS，Calculate Acceleration为Yes。分析设置2) 点击模型树中的Response Spectrum，展开Environment中的RS Base Excitation，添加加速度谱激励RS Acceleration，设置基础激励Boundary Condition为All Supports，设置Load Data和Direction，如下图所示。设置冲击响应谱激励3) 右击Solution，依次添加位移Directional、加速度Directional Acceleration、等效应力Equivalent Stress等，并在下方面板中设置Geometry为All Bodies（或单个结构件），Orientation与激励方向保持一致，其余保持默认。位移响应云图应力响应云图加速度响应云图4) 右击Solution，选择Equivalent All Results求解。计算完成后，分别查看望远镜或组部件的位移响应云图、应力响应云图和加速度响应云图，分别如上图所示。来源：纵横CAE