WELSIM中的线性动力学（Linear Dynamics）分析

瞬态动力学分析用来研究时域载荷作用下的结构动力学响应问题。WELSIM提供的瞬态动力学分析方法包括：隐式动力学分析、显式动力学分析以及模态分析。下面我们来看一下如何使用WELSIM中的结构瞬态模块来求解线性动力学（Linear Dynamics）问题。

工况描述如下，悬臂梁一端固定，另一端承受大小方向不变的载荷冲击，需要了解弹性体是如何变形和运动的。

结构的尺寸，材料属性，和受力等参数如下：

长度 L = 10 mm

横截面积边长 a = 1 mm

杨氏模量 E = 4000 kgf/mm2

泊松比 v=0.3

质量密度 rho=1e-9 kg fs2/mm3

重力加速度 g= 9800 mm/s2

外力 F0 = 1 kgf

下面我们在WELSIM中来进行线性动力学分析。

首先设置材料属性。添加一个材料节点，并命名为myMaterial，设定杨氏模量为4000，泊松比为0.3，质量密度为1e-9。

设置分析类型，在FEM项目节点属性中，设置分析类型为瞬态（Transient），并使用默认的隐式（Implicit）时间求解。

模型建立。由于悬臂梁结构简单，可在WELSIM中使用Box几何体生成，设置大小为1x1x10。并赋予myMaterial材料属性。

在网格设置中，将最大单元尺寸设为0.3，选用高阶单元，共生成了4035个节点，2238个Tet10单元。

在Study节点设置分析结束时间，为t1=5e-3。

在StudySettings节点中，设置时间步长为1e-5。

边界条件。设置悬臂梁固定端的约束。

悬臂梁另一端点施加X负方向集中力1 kgf。且初始状态设为Equal to Step 1。

点击求解按钮。计算完成后，添加结果节点。

结果显示，在0.002秒时的X方向变形。右下角曲线窗口显示最大位移的波动曲线。

结果显示，在0.004秒时的X方向变形。

结果显示，在0.004秒时的von-Mises应力。

可以看到悬臂梁在固定载荷冲击下，由于弹性属性，会产生上下的往复震动。振幅和频率都能通过计算快速得到。本例中使用的是隐式时间求解器。WELSIM同时也提供了显示时间求解器。

本例保存在安装目录的examples/v18/linear_dynamics_cantilever_beam.wsdb中。