Ansys 案例研究 | 粘弹性阻尼器的谐响应减振分析 原创

概述：

本案例展示了阻尼器的谐响应分析仿真。通过对比有无粘弹性材料的两种仿真工况，突出了粘弹性材料在阻尼减振中的作用。通过选择合适的材料参数，粘弹性阻尼器能够在高频载荷范围内有效抑制变形幅值。

目标：

1、理解谐响应分析的工作流程

2、熟悉在 Ansys Mechanical 中通过命令片段定义粘弹性材料模型

步骤：

1、打开 Ansys Workbench，创建一个 “谐响应” 分析项目。设置单位系统为 (Kg, mm, s)。

2、定义材料属性。除默认的结构钢材料外，新建一种材料作为粘弹性材料的占位符。粘弹性材料的复模量将在 Mechanical 中通过命令片段进行定义。

3、导入几何体（见图 1）。

图 1 阻尼器几何模型示意图

4、模型设置：在顶面添加一个 30kg 的点质量。创建一个远程点，刚性约束顶面的运动。使用 “多区域” 网格划分方法对各部件划分网格。

5、分析设置与边界条件：固定阻尼器底面，对远程点施加 20000N 的水平力。假设工作载荷频率在 1000Hz 至 1250Hz 之间，将响应频率设置为 500Hz 至 1500Hz，并添加 0.02 的阻尼系数。

6、运行仿真并查看结果：请求顶面的 X 向位移频响曲线。从图 2 可见，当载荷频率在 1000Hz 至 1250Hz 区间时，变形范围为 4×10⁻³mm 至 8×10⁻³mm。

图 2 顶面的 X 向位移频响曲线

7、采用粘弹性阻尼器重复上述分析。复制谐响应分析系统。在新的分析中，为阻尼器部件添加一个命令片段，粘贴定义Prony 级数复剪切模量的命令（见图 3）。运行仿真并绘制 X 向位移频响曲线（见图 4）。可以观察到，在工作载荷频率下，位移幅值已降至 4×10⁻³mm 以下。

图 3 通过实验测得的复剪切模量定义 Prony 级数的命令流

图4 粘弹性阻尼器顶面的 X 向位移频响曲线

总结：

本仿真演示了如何在谐响应分析中使用粘弹性材料，以及粘弹性阻尼器如何降低高频下的变形幅值。

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