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FDA

频率响应函数 (Frequency Response Function (FRF) )

FRF即频率响应函数,为稳态振动条件下结构响应与激励之间随频率的转换函数。它是结构动力响应的属性,反映结构本身的特性。根据激励和响应类型的不同,FRF可称为加速性(或惯性)、有效质量、流动性、动力刚度等。在LS-DYNA中,FRF通过模态叠加的方法计算。其结果可以表达为幅值、相位(或实部、虚部)随频率变化的曲线。用户可通过多种方式输入阻尼,如常阻尼、模态阻尼曲线和瑞利阻尼。在LS-DYNA中,FRF的计算可采用一点输入、多点输出的方式进行,并可通过对参与模态的选择,分析模态贡献。

FRF对于汽车NVH分析如能量传递路径等有重要作用。


稳态振动  (Steady State Dynamics (SSD))

作为强迫振动的一种,SSD定义为周期性荷载下的稳态振动,故其响应与施振频率有关。荷载包括集中节点力、均布压力、地面加速度、强迫运动等。用户可通过多种方式输入阻尼。计算结果存储在2进制图形文件d3ssd中。SSD计算可得到结构在不同频率激励下的动力响应分布,包括幅值和相位差。



随机振动与疲劳 (Random Vibration and Fatigue)

随机振动分析提供结构在随机荷载激励下的响应功率谱密度函数(PSD)和均方根(RMS)。LS-DYNA可考虑多种随机荷载,包括地面加速度、集中力、均布压力及各种流场等(如plane wave, random progressive wave, reverberant wave, turbulent boundary layer),也可以考虑各荷载之间的相关性(correlation)。荷载可以采用PSD的方式输入,也可以采用时间历程的方式输入。LS-DYNA的随机振动分析可以考虑由机械荷载或温度变化引起的预应力效应。

随机疲劳分析是在随机振动分析的基础上,根据材料的SN疲劳曲线及振动时间,计算结构的累积疲劳损伤系数及预期寿命,进而判断结构在给定荷载条件下的安全性。LS-DYNA中随机疲劳分析可采用三应力法、Dirlik方法、Narrow Band方法、Wirsching方法、Chaudhury & Dover方法、Tunna方法、Hancock方法等不同方法进行。各种方法基于不同的理论和假设计算各应力水平的概率密度函数(Probability Density Function或PDF)。


随机振动和随机疲劳分析在汽车、电子、土木、机械、航空航天和海洋工程等行业有广泛的应用。

 

反应谱分析 (Response Spectrum Analysis)

反应谱分析用于计算结构在地震或其他激励条件下可能出现的最大反应。反应谱理论考虑了结构动力特性(自振周期、振型和阻尼)与地震动特性之间的动力关系,通过反应谱来计算由于结构动力特性所产生的共振效应。由于反应谱分析把地震惯性力作为静力对待,它是一种准静力方法。LS-DYNA提供了一系列的模态综合方法,如SRSS方法、CQC方法、NRC Grouping方法、Double Sum方法等,以考虑不同条件下的模态藕合。反应谱输入可采用单点激励,也可以采用多点激励。

反应谱分析在大型结构如桥梁、高层建筑、核反应堆等的抗震设计和安全评估方面有重要应用。


声学 边界元方法 (Boundary Element Method for Acoustics)

LS-DYNA提供了一系列的边界元方法及简化的边界积分方法供用户进行声学计算。这些方法包括:节点边界元法、基于变分原理的非直接边界元法、Rayleigh方法、Kirchhoff方法和基于Burton-Miller公式的Dual边界元法。 在边界元方法中,LS-DYNA采用了基于子域划分的快速 计算方法,并提供了声学面板贡献分析、声学转换矢量(Acoustic Transfer Vector)等分析功能。LS-DYNA的声学边界元方法可很方便地与结构的时域有限元分析、频域有限元分析相结合,计算结构的振动噪声。此方法也可以使用用户提供的振动数据如节点速度作为声学计算的边界条件。对于结构表面与流体表面单元不一致的情况,此方法可通过插值将结构表面的振动边界条件映射到流体表面。通过采用特殊的半空间基本解,LS-DYNA的声学边界元方法可以自动考虑声波在半无限固体表面的反射效应。

在汽车NVH领域,边界元方法可用于计算汽车由于振动产生的辐射噪声。



声学有限 元方法 (Finite Element Method for Acoustics)

频域声学有限元方法,是基于声学Helmholtz微分公式和Galerkin方法的有限元计算方法。该方法特别适用于内部声学问题。用户可选择使用立方体单元(Hexahedron)、四面体单元(Tetrahedron)或者五面体单元(Pentahedron)及其组合来模拟各种复杂流体域如汽车车腔。LS-DYNA的声学有限元方法可很方便地与结构的时域有限元分析、频域有限元分析相结合,计算结构的振动噪声。此方法也可以采用用户直接输入的速度边界条件。



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