关于ansys子结构的问题探讨

子结构模态综台理论已日趋成熟，从6o年
代开始，不断有学者提出各种子结构的方法，多
年的实践证明，该方法已成为解决复杂结构动力
分析的有效方法，它不仅能够大幅度降低动力方
程的数目，且能保证结构分析的精度。但是，该
方法在ANSYS中的应用尚了解不多，很少有人
去开发使用CAE软件包。
本文着力将子结构方法与,&NSNS软件相
接合，使子结构方法计算成为可能。众所周知，
子结构综合的方法很多，归结起来，主要是固定
界面模态综合法与自由界面模态综合法两大类
从原理上讲，方法本身并不复杂 但真正使用在
实际结构有一定难度，其关键的一步是对界面的处理。而ANSNS软件就是兼顾了这方面的因
素，同样一个结构，边界可处理为固定，也可处理
为自由，界面的处理完全可人为控制，这样大大
地提高了程序的通用性，使用简便。
本文通过对一悬臂矩形板实例的计算与分
析，表明了该计算软件的可操作性和可行性，初
步掌握了该方法的应用背景和使用技巧。
1 子结构综合法一般求解思路
关于子结构模态综合方法的理论书很多，可
参阅文献[1][2]，这里仅介绍子结构综合法求解
思路，一般计算步骤可归纳为：
(1)根据结构的特点，把一复杂的结构划分
为若干个子结构，并对每一个子结构进行有限元
分析．得到每一予结构的刚度矩阵[ ]，质量矩阵[ ]。
(2)计算并选择各子结构的分支模态，形成
各子结构的分支模态矩阵[ ]，进行第一次坐标
变换一由各子结构的物理坐标变换到模态坐标
{tf{=[妒]{ }。并形成对于各子结构、对子模
态坐标{ l的[n ]和[ ]。
(3)在{ql=[ K] 中选择不独立的广义坐
标{嘞l，则{ql中其余的坐标就是独立的广义坐
标{qll={Pl。
(4)根据子结构问相互连接协调条件形成
对于广义坐标{q}的约束方程[c]{ql=l0}，并由
约束方程解出{嘞}，完成独立的广义坐标变换：
{q}={Pl。
(5)用独立坐标变换矩阵对[K]=
[ 品]与 m =[ 0 ：进行合成变换，
得到系统对独立广义坐标 q}= ；Pl的刚度矩阵
[K]= [K]和质量矩阵[M]： s] [m]
。
(6)求解由[K]、[M]便可形成对于结构无
阻尼自由振动特征值问题的方程
([K]一 [M]){Al= {0l
由此便可解得结构的近似固有频率与在模态坐
标下的主模态。
(7)再现子结构情况，即由模态坐标返回到
子结构物理坐标。