实验六质量-弹簧系统的谐响应分析
（感受共振）
一、实验目的
1、学会分析实际工程问题的方法
2、掌握谐响应分析分析方法
3、学会对问题的抽象处理
二、实验器材
能够安装ANSYS软件，CPU2.0GHz以上，内存1G以上，硬盘5G空间的计算机
三、实验说明
（一）谐响应分析
任何持续的周期载荷将在结构系统中产生持续的周期响应（谐响应）。谐响应分析使设计人员能预测结构的持续动力特性，从而使设计人员能够验证其设计能否成功克服共振、疲劳及其他受迫振动引起的有害结果。
谐响应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（通常是位移）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。
（二）实验问题的描述
确定如图4所示的系统中的质量块m1上施加简谐力(F1)时两个质量块（m1和m2）的振幅响应和相位角响应。
该问题的材料属性如下：m1=m2==0.5 lb-sec2/in; k1=k2=kc=200lb/in。
载荷大小如下：F1=200 lb。
弹簧的长度是任意的，只是用来定义弹簧的方向，两个质量块的自由度都是沿着弹簧方向。如图6-1.
图6-1
四、实验内容和步骤
（一）前处理
1.定义工作名：Utility Menu > File > Change Title,在弹出Change Title的对
话框，输入Harmonic Response of the Structure,然后单击OK按钮。
2.定义单元类型：Main Menu > Preprocessor > Element Type>Add/Edit/Delete,
弹出“Element Types”对话框，单击Add按钮，弹出“Library of Element
Types ”对话框，在左边的滚动条中选择Structural及其下的 Combination，
在右边的滚动条中选择 Spring-damper14 ，单击Apply按钮。如图6-2所示
图 6 – 2
3.在左面滚动栏中选择“Structural”及其下的“Mass”，在右面的滚动栏中选中
“ 3D mass 21”, 如图6-3所示,单击Ok按钮
图6– 3
4.单击“Element Types”对话框的Close按钮，关闭对话框，如图6-4所示.
图6– 4
5.定义实常数：Main Menu > Preprocessor > Real
Constants >Add/Edit/Delete,弹出Real Constant对话框，单击 Add 按钮，弹出Element Type for Real Constants对话框，如图6-5所示.
图6– 5
6.在“Element Types for Real Constants”对话框中单击选取“Type 1 COMBIN14”,
单击OK按钮，如图6-6所示
图6- 6
7.又在“Element Types”对话框中单击Add按钮,弹出“Element Types for Real
Constants”对话框，在该对话框中选取“Type 2 MASS 21”,单击OK按钮, 如图6-7所示
图6 – 7
8.单击“Real Constants”对话框中的Close按钮，关闭该对话框
9.创建节点：Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Nodes>In
Active CS,弹出如图6-8所示所示的对话框。在输入栏中分别输入0、0、0，Apply按钮。
图6- 1
10.继续在“Create Nodes in Actives Coordinate System”对话框中，在“NODE Node
number”后面的输入栏中输入4，在“X，Y，Z Location in active CS”后面的输入栏中分别1，0，0，单击OK按钮。如图6-9.
图6-9
11.打开节点编号显示控制：如图6-10所示.
图6– 10
12.插入新节点:Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create >Nodes >Fill
between Nds,弹出一个拾取框如图6-11所示，单击OK按钮，弹出一个如图6-12的对话框，单击OK 按钮。
图6- 11
图6– 12
13.选择菜单路径：Utility Menu > PlotCtrls > Window Controls > Window Options,
弹出如图6-13所示的对话框。最后结果如图6-14所示。
图6– 13
图 6 – 14
14.创建梁单元：Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Elements > Auto
Numbered > Thru Nodes,弹出Elements from Nodes的拾取框。
15.用鼠标在屏幕上拾取编号为1和2的节点，单击Apply按钮，屏幕上在节点1和
节点2 之间出现一条直线
16.用鼠标在屏幕上拾取编号为2和3的节点，单击Apply按钮，屏幕上在节点2和
节点3 之间出现一条直线
17.用鼠标在屏幕上拾取编号为3和4的节点，屏幕上在节点3和节点4 之间出现一
条直线，单击OK按钮关闭拾取菜单，如图6-15所示
图6– 15
