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    ansys workbench模态分析教程,详细阐述如何使用ansys workbench 进行模态分析
  • ANSYS模态分析

    2009-04-24 15:52:49
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  • ANSYS——模态分析的理论基础

    千次阅读 2020-05-27 22:17:18
    ANSYS模态分析理论基础

    目录

     

    一、模态分析理论基础

    线性与非线性

    振动与固有频率

    振动方程与振动模态

    共振

    模态分析定义


    一、模态分析理论基础

    此部分转载自:https://wenku.baidu.com/view/1eb487c0eef9aef8941ea76e58fafab068dc4418.html

    线性与非线性

    振动与固有频率

    振动方程与振动模态

    共振

    模态分析定义

    模态分析实例:https://blog.csdn.net/qq_45769063/article/details/106389171

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  • ANSYS入门——模态分析步骤与实例详解

    万次阅读 多人点赞 2020-05-27 22:15:58
    本文主要是针对初学ANSYS者,讲述了模态分析的理论、求解步骤以及一个实例

    目录

    一、ANSYS求解模态分析步骤

     建模

     施加载荷和求解

    扩展模态(这是区别于其他分析的一个关键)

    查看结果

    二、模态分析实例(均匀直杆的子空间法模态分析)

    1.问题描述

    2.有限元分析

    1)进入ansys经典界面

    2)设置单元类型:Solid Brick 20 node 186

    3)设置材料属性

    4)建模

    5)划分网格单元

    6)加载:模态分析只有零约束

    7)分析的相关设置

    8)扩展模态阶数设置

    9)求解

    10)查看分析结果

    11)动画观察某一阶数的振动模态

    12)查看某一阶数的振型云图

    疑问?


    模态分析的理论基础可见:

    https://blog.csdn.net/qq_45769063/article/details/106391925

    一、ANSYS求解模态分析步骤

           模态分析用于分析结构的振动特性,即确定结构的固有频率和振型,它也是谐响应分析、瞬态动力学分析以及谱分析等其他动力学分析的基础。

    Ansys提供的模态提取方法有:子空间法(subspace)、分块法(block lanczos)、缩减法(reduced/huoseholder) 、动态提取法( power dynamics ) 、非对称法(unsymmetric)、阻尼法(damped)、QR尼法(QR damped)等,大多数分析都可使用子空间法、分块法、缩减法来完成。

    模态分析包括建模、施加载荷和求解、扩展模态和查看结果等几个步骤。

     建模

    模态分析的建模过程与其他分析相似,包括定义单元类型、定义单元实常数、定义材料特性、建立几何模型和划分网格等。需要注意的是Ansys的模态分析是线形分析(即模态分析的材料特性设置在线性那里进行设置Linear-Elastic-Isotropic),任何非线性特性,例如塑性、接触单元等,即使被定义了也将被忽略。在材料特性中必须定义材料的弹性模量和密度

     

     施加载荷和求解

    包括指定分析类型、指定分析选项、施加约束、设置载荷选项,并进行固有频率的求解等。

    指定分析类型:Main Menu->Solution->Analysis Type->New Analysis,选择Modal。

    指定分析选项:Main Menu->Solution->Analysis Type->Analysis Option,选择MODOPT(模态提取方法),设置模态提取数量MXPAND。

    若使用缩减法,需定义主自由度

    施加约束:Main Menu->Solution->Define Loads->Apply->Structural->Displacement.在模态分析中载荷施加只有零约束,即全约束,其他任何形式的载荷施加都会被忽略

    求解:Main Menu->Solution->Solve->Current LS.

     

    扩展模态(这是区别于其他分析的一个关键)

    如果要在POST1中观察结果,必须先扩展模态,即将振型写入结果文件。过程包括重新进入求解器、激活扩展处理及其选项、指定载荷步选项、扩展处理等。

    激活扩展处理及其选项:Main Menu->Solution->Load Step Opts->Expansionpass->Single Expand->Expand modes.

    扩展处理:Main Menu->Solution->Solve->Current LS.

    扩展模态可以如前述办法单独进行,也可以在施加载荷和求解阶段同时进行。

    查看结果

    模态分析的结果包括结构的频率、振型、相对应力和力等。

    二、模态分析实例(均匀直杆的子空间法模态分析)

    1.问题描述

    2.有限元分析

    1)进入ansys经典界面

    2)设置单元类型:Solid Brick 20 node 186

    3)设置材料属性

    4)建模

    5)划分网格单元

            拾取菜单Main Menu-Preprocessor-Meshing-MeshTool。弹出对话框,单击''Size. Controls'',区域中"Lines"后"Set",按钮,弹出拾取窗口,任意拾取块x轴和y轴方向的边各一条(短边),单击OK"按钮,弹出对话框, 在"NDIV"文本框中输入3,单击"Apply"按钮:再次弹出拾取窗口,拾取块z轴方向的边(长边),单击"OK"按钮。在"NDIV"文木框中输入15,单击"OK"按钮。

           在Mesh区域,选择单元形状为"Hex"(六面体),选择划分单元的方法为"Mapped"(映射)单击Mesh按钮,弹出拾取窗口,单击"OK"按钮。

    6)加载:模态分析只有零约束

            拾取菜单Main Menu--Solution-Define Loads-Apply-Structural-Displacement-On Areas弹出拾取窗口,拾取z=0的平面,单击"OK"按钮.弹出对话框,在列表中选择"UZ",单击"Apply"按钮;再次弹出拾取窗口,拾取y=0的平面,单击"OK"按钮,弹出对话框,在列表中选择"UY",单击"Apply"按钮再次弹出拾取窗口,拾取x=0的平面,单击"OK"按钮,弹出对话框,在列表中选择"UX",单击"OK"按钮。所加约束与图8-1不同.主要是为了与推导式(8-1)所作的轴向振动假设一致。约束施加的正确与否,对结构模态分析的影响十分显著,因此对于该问题应十分注意,保证对模型施加的约束与实际情况尽量符合

    (对于约束怎么约束这个暂时不懂)???

    7)分析的相关设置

    拾取菜单Main Menu-Solution-Analysis Type-New Analysis。弹出对话框,选择"Type of Analysis"为"Modal",单击"OK"按钮。

    拾取菜单Main Menu-Solution-Analysis Type-Analysis Options。弹出对话框,在"No. of modes to extract"文本框中输入5,单击“OK"按钮:弹出"Block Lanczos Method",单击"OK"按钮。

    8)扩展模态阶数设置

    拾取菜单Main Menu-Solution-Load Step Opts-Expansionpass-Single Expand-Expand modes。弹出对话框,在"NMODE"文本框中输入5,单击"OK"按钮。

    9)求解

    拾取菜单Main Menu-Solution-Solve-Current LS

    10)查看分析结果

    拾取菜单Main Me-General Postproc-Results Summary。弹出窗口,列表中显示了模型的前5阶频率,与表8-1相对照,可以看出结果虽然存在一定的误差,但与解析解是基本符合的。查看完毕后,关闭该窗口

    从结果文件读结果,拾取菜单Main Menu-General Postproc-Read Results-First Set.

    改变视点,为便于更好地观察模型的模态。拾取菜单Utility Menu-PlotCtrls-Pan Zoom Rotate.在弹出的对话框中,单击“Left”按钮.

    11)动画观察某一阶数的振动模态

    拾取菜单Utility Menu-PlotCtrls-Animate-Mode Shape。弹出对话框,单击“OK”按钮。观察完毕,单击“Animation Controller”对话框的"close"按钮。

               拾取菜单Main Menu-General Postproc-Read Results-Next Set.依次将其余各阶模态的结果读入,然后重复步骤15

    观察完模型的各阶模态后,请读者自行分析频率结果产生误差的原因,并改进以上分析过程。

    12)查看某一阶数的振型云图

    先在READ result那读取想看的阶数,再plot results进行云图绘制

    疑问?

    1.模态分析的激励是从哪里来的?

    2.模态分析时约束该怎么设置?即怎么根据实例来进行位移的约束施加?

    答案见:https://blog.csdn.net/qq_45769063/article/details/106398686

    展开全文
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    模态叠加法谐响应分析

    Hypermesh中ET types:对于SOLID185单元,需设置单元选项K2=2,即采用增强应变公式方法。这种方法可消除剪切锁定和体积锁定,虽然计算量较大,但可提高计算精度。

    对于SOLID186单元,设置单元选项K2=1,即采用完全积分方法。这种方法可消除沙漏模式,但应谨慎用于不可压缩材料(泊松比约为0.5)的模拟,否则可能导致体积锁定。Hypermesh中Materials:一般单位采用mm,N,MPa,ton,s。Material type:MP;Number of temp:1;在Material Prop:EX杨氏模量,NUXY泊松比,DENS密度,在C0栏中输入数值。

    三维单元每个节点具有三个自由度,即三个平动自由度。因此约束的时候只需约束dof1,dof2和dof3.

    Ansys:向ansys中导入.cdb文件以后,在菜单栏中Plot——Elements即可显示三维模型的单元。

    谐响应分析师确定一个结构在已知频率的正弦(简谐)载荷作用下的响应特性的技术。

    输入:已知大小和频率的谐载荷(力、压力和强迫位移)或同一频率的多种载荷、力和位移可以是同相或不同相的。表面载荷和体载荷的相位角度可以指定为零。

    输出:每一个自由度上的谐位移,通常和施加的载荷不同相,也可以是其他多种导出量例如应力和应变等。

    模态叠加法(Modal Superpos’n):从前面的模态分析中得到各模态,再对乘以系数的各模态求和,是三种方法中最快的,但是首先必须进行模态分析。

    模态分析:1.Main Menu>Preference>Structural,在Discipline options中点选h-Method。

    2.Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis点选Modal

    3.Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options一般选用Block lanczos方法。在No.of modals to extract输入要提取的阶数。在NMODE No.of modes to expand中输入要扩展的模态。扩展就是指将振型结果写入结果文件,如果在后处理器中查看振型必须先扩展模态。一般地,无需设置求解频率范围,ANSYS默认将振型相对于质量矩阵归一化。

    4.Main Menu>Solution>Solve>Current LS

    5.Main Menu>Finish

    谐响应分析:1.Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis点选Harmonic。

    2.Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options选择Mode Superpos’n,在Mode Sup Harmonic Analysis中Maximum mode number输入模态分析的阶数。

    3.Main Menu>Solution>Load Step Opts>Time/Frequenc>Freq and Substps,输入强制激振频率范围和子步数,载荷加载方式分为斜坡和阶跃。一般选用Stepped(Ramped载荷的幅值随各子步逐渐增长)

    4.Main Menu>Solution>Load Step Opts>Time/Frequenc>Damping,ALPHAD和BETAD指定的是与和频率相关的阻尼系数,而DMPRAT指定的是对所有频率为恒定值的阻尼系数,一般为2%至2.5%。

    5.施加简谐激励载荷,Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural

    6.Main Menu>Solution>Current LS

    7.查看结果,Main Menu>TimeHistPostpro即可打开Time History Variables,选择File>Open Results…选择.rfrg结果。单击+号选择要观察的节点。关闭Time History Variables时一定要File>close。导出数据时点击List Data,然后File>Save as…

    将数据导入excel,点击F5,删除符合一定条件的行和列。然后将数据导入matlab中对数据进行处理。

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    本文续自《ANSYS入门——模态分析步骤与实例详解》:https://blog.csdn.net/qq_45769063/article/details/106389171

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    1.模态分析的激励是从哪里来的?

    2.模态分析时约束该怎么设置?即怎么根据实例来进行位移的约束施加?

    3.模态与振型的关系?


    1.模态分析的激励是从哪里来的?

    答:模态分析是不需要激励的。模态分析的本质就是研究系统的自由振动特性,而自由振动就是系统在没有外界激励的情况下所做的振动,与外界激励是无关的。一个系统具有多个固有频率(实际上含有无穷个,但是起作用的主要是前面几个固有频率),每一个固有频率对应着一种模态也称为振型。而在ANSYS的求解结果中所呈现的则是系统在自由振动的时候的形态。

    为了更加直观的认识其模态分析,下面通过理论的一个例子来进行说明。

    注:以上振型图反应的是系统在不同固有频率下振动时各部分的振动状态,是某一特点时刻的(通过归一化实现),而在ANSYS中呈现的是在这一固有频率下的动态振动变化,是连续的振动状态。自由振动的振动一般符合正弦或者余弦波形,即:

    x = Asin(ax + b)这种形式

    2.模态分析时约束该怎么设置?即怎么根据实例来进行位移的约束施加?

    答:根据自己的模型进行约束的施加,具体我也不怎么懂,就像开始链接的那个例子中悬臂梁的模态分析为社么约束的是三个面的位移?大佬请留步留言,谢谢!!!

    3.模态与振型的关系?

    答:模态是指系统的固有频率和模态振型,是包含振型的,因此在ANSYS中模态分析的结果可以导出指定阶数的固有频率和在窗口观察振型的变化状态。

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