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《ANSYS模態(tài)分析實(shí)例和詳細(xì)過程.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、均勻直桿的子空間法模態(tài)分析1.模態(tài)分析的定義及其應(yīng)用模態(tài)分析用于確定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)或機(jī)器部件的振動(dòng)特性(固有頻率和振型)，即結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，它們是承受動(dòng)態(tài)載荷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)。同時(shí)，也可以作為其它動(dòng)力學(xué)分析問題的起點(diǎn)，例如瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析、諧響應(yīng)分析和譜分析，其中模態(tài)分析也是進(jìn)行譜分析或模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析或瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析所必需的前期分析過程。ANSYS的模態(tài)分析可以對(duì)有預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析和循環(huán)對(duì)稱結(jié)構(gòu)模態(tài)分析。前者有旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片等的模態(tài)分析，后者則允許在建立一部分循環(huán)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的模型來完成對(duì)整個(gè)
2、結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析。ANSYS提供的模態(tài)提取方法有:子空間法(subspace)、分塊法(blocklancets),縮減法(reduced/householder)、動(dòng)態(tài)提取法(powerdynamics)、非對(duì)稱法(unsymmetric),阻尼法(damped),QR阻尼法(QRdamped)等，大多數(shù)分析都可使用子空間法、分塊法、縮減法。ANSYS的模態(tài)分析是線形分析，任何非線性特性，例如塑性、接觸單元等，即使被定義了也將被忽略。2.模態(tài)分析操作過程一個(gè)典型的模態(tài)分析過程主要包括建模、模態(tài)求解、擴(kuò)展模
3、態(tài)以及觀察結(jié)果四個(gè)步驟。(1).建模模態(tài)分析的建模過程與其他分析類型的建模過程是類似的，主要包括定義單元類型、單元實(shí)常數(shù)、材料性質(zhì)、建立幾何模型以及劃分有限元網(wǎng)格等基本步驟。(2).施加載荷和求解包括指定分析類型、指定分析選項(xiàng)、施加約束、設(shè)置載荷選項(xiàng)，并進(jìn)行固有頻率的求解等。指定分析類型，MainMenu-Solution-AnalysisType-NewAnalysis,選擇Modal。指定分析選項(xiàng)，MainMenu-Solution-AnalysisType-AnalysisOptions，選擇MOD
4、OPT(模態(tài)提取方法〕，設(shè)置模態(tài)提取數(shù)量MXPAND.定義主自由度，僅縮減法使用。施加約束，MainMenu-Solution-DefineLoads-Apply-Structural-Displacement。求解，MainMenu-Solution-Solve-CurrentLS。(3).擴(kuò)展模態(tài)如果要在POSTI中觀察結(jié)果，必須先擴(kuò)展模態(tài)，即將振型寫入結(jié)果文件。過程包括重新進(jìn)入求解器、激話擴(kuò)展處理及其選項(xiàng)、指定載荷步選項(xiàng)、擴(kuò)展處理等。激活擴(kuò)展處理及其選項(xiàng)，MainMenu-Solution-Load
5、StepOpts-Expansionpass-SingleExpand-Expandmodes。指定載荷步選項(xiàng)。擴(kuò)展處理，MainMenu-solution-Solve-CurrentLS。注意:擴(kuò)展模態(tài)可以如前述辦法單獨(dú)進(jìn)行，也可以在施加載荷和求解階段同時(shí)進(jìn)行。本例即采用了后面的方法(4).查看結(jié)果模態(tài)分析的結(jié)果包括結(jié)構(gòu)的頻率、振型、相對(duì)應(yīng)力和力等實(shí)例1均勻直桿的模態(tài)分析3.問題描述及解析解圖8-1所示為一根長度為L的等截面直桿，一端固定，一端自由。己知桿材料的彈性模量E=2×N/護(hù)，密度p=7800k
6、g/，桿長L=0.1m.要求計(jì)算直桿縱向振動(dòng)的固有頻率。根據(jù)振動(dòng)學(xué)理論，假設(shè)直桿均勻伸縮，如圖8-1所示等截面直桿縱向振動(dòng)第i階固有頻率為=rad/s(i=1,2…)將角頻率轉(zhuǎn)化為周頻率f，并將已知參數(shù)代入，可得====12659（2i-1）Hz(8-1)按式(8-1)計(jì)算出直桿的前5階頻率，列表如表8-1所示。階次12345頻率（Hz）126593797863296886151139334.分析步驟4.1改變工作名拾取菜單UtilityMenu-File-ChangeJobname彈出如圖8-2所示的對(duì)
7、話框，在"[/FILNAM]"文本框中輸入EXAMPLE8,單擊“OK"按鈕。4.2創(chuàng)建單元類型拾取菜單MainM--Preprocessor-ElementType-Add/Edit/Delete,彈出對(duì)話框，單擊"Add"按鈕:彈出對(duì)話框，在左側(cè)列表中選擇"StructuralSolid"，在右側(cè)列表中選擇"Brick20node186",單擊"OK"按鈕:單擊對(duì)話框的“Close"按鈕。4.3定義材料屬性拾取菜單MainMenu-Preprocessor--MaterialProps-Materia
8、lModels.彈出對(duì)話框，在右側(cè)列表中依次雙擊"Structural","Linear","Elastic","Isotropic"，彈出對(duì)話框，在"EX"文本框中輸入2e11(彈性模量).在"PRXY"文本框中輸入0.3(泊松比).單擊"OK"按鈕:再雙擊右側(cè)列表中"Structural"下"Density",彈出對(duì)話框，在"DENS"文本框中輸入7800(密度)，單擊"OK"按鈕。然后對(duì)話框。4.4創(chuàng)建塊拾取菜單Main
