结构动力学，三层钢架的自振频率问题

batista

我试着想计算一个结构动力学书上的例题，三层钢架，求自振频率和振型，
但是计算结果和书上的结果相差很大，不知道是什么问题，请高手指教！
命令流如下：
/PREP7  
ET,1,BEAM3  
R,1,0.3    ,    0.3*1.10823**3/12,1.10823, , , ,
R,2,0.3*2  ,  2*0.3*1.10823**3/12,1.10823, , , ,
R,3,0.3*2.5,2.5*0.3*1.10823**3/12,1.10823, , , ,
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,EX,1,,3e10   
MPDATA,PRXY,1,,0.167
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,DENS,1,,0
ET,2,MASS21
KEYOPT,2,3,4
R,4,180000,180000, , , , ,
R,5,180000*1.5,180000*1.5, , , , ,
K,1,0,0,0,  
K,2,0,5,0,  
K,3,0,10,0,
K,4,0,15,0,
LSTR,       1,       2  
LSTR,       2,       3  
LSTR,       3,       4  
LESIZE,ALL, , ,10, ,1, , ,1,
REAL,       1   
LMESH,       3  
REAL,       2   
LMESH,       2  
REAL,       3   
LMESH,       1  
TYPE,   2   
REAL,       4   
e,2
TYPE,   2   
REAL,       5   
e,1
e,12
FINISH  
/SOL
ANTYPE,2
MXPAND, 3
MODOPT, REDUC, , , , 10  
D,22,ALL
M, 1, UX  
M, 2, UX
M, 12, UX
solve

[ 本帖最后由 batista 于 2008-8-21 16:33 编辑 ]

16443

把书上的计算方法也说一下，才好比较。
还要注意计算结果的单位：角频率和圆频率。

batista

书上就是先求特征值，然后频率振型！
我知道ANSYS算出来的频率，与书上求得的频率应该存在2Pi倍数的关系！

batista

书中原题如下，还请高手指点：
试求某三层钢架的自振频率和振型，已知各层楼面的质量（包括柱子的质量）自上到下分别为
m1=180000kg，m2=270000kg，m3=270000kg；
各层的侧移劲度分别为
k1=98000kN/m，k2=196000kN/m，k3=245000kN/m
（横梁变形略去不计）。

由书中的圆频率结果除以两倍的圆周率得工程频率为：
f1=2.140，f2=4.798，f3=7.426

batista

今天发现我的命令流里面截面尺寸选的不对，
为了使刚度与书中例题一致，重新调整了截面，
将1.10823替换为1.75921，
但是计算结果与书中例题仍然相距甚远，
按照刚度不变的原则，调整截面尺寸，发现，
Ansys计算结果之间是一致的。

请高手帮忙分析下，为什么和书中例题结果就是对不上呢！

batista

插个图！请高手指点！

batista

今天的发现：
1、不管是否赋予梁单元重度，泊松比对结构的频率结果没有影响；
2、约束所有节点的X向自由度，就可以不采用自由度缩减法，结果几乎没有影响。

chourhy

你的模型有问题，
已知各层的侧移劲度分别为
k1=98000kN/m，k2=196000kN/m，k3=245000kN/m
（横梁变形略去不计）。
但是你并没有把各层的刚度考虑进去，或者用BEAM3模拟的有问题，这个你完全可以用弹簧单元模拟各层间质量单元的劲度

sxman

SET   TIME/FREQ    LOAD STEP   SUBSTEP  CUMULATIVE
     1    0.67801E-01         1         1         1
     2     0.15161             1         2         2
     3    0.23487             1         3         3

这是我算出的频率，经过相似例题验证，完全正确，我采用14和21单元模拟模型，忽略重力影响。你所建立的模型应该和书上不符，书本一般都是把质量集中到3个点，然后建立模型，意味着竖向刚度引起的响应不予考虑。如果你坚持用beam3单元，建议你试一下，把k值转化为e值，模拟侧向刚度。
   补充一下，我采用的验证实例来自《结构动力学》-机械工业出版社，殴进萍主审，例4.3.

[ 本帖最后由 sxman 于 2008-9-14 21:57 编辑 ]

batista

十分谢谢chourhy和sxman！

我试着模拟了刚架的横梁，但是结果还是不对！

我不是坚持使用beam3，只是别的单元不熟悉，呵呵！

[ 本帖最后由 batista 于 2008-9-15 15:59 编辑 ]

batista

sxman，如何采用14和21单元模拟模型呢？
可否共享下命令流？
十分感谢啊！

batista

我的帖子快沉了，希望sxman同学快些出现！
最近一点进展都没有，我试着用14和21单元模拟模型，
设置弹簧的K为刚架的侧移刚度，
但是不确定该如何建模，算出来的东西，也很奇怪。