感知結(jié)構(gòu)概念-連續(xù)梁的振型及其固有頻率-ANSYS模態(tài)分析

2017-02-28  by:CAE仿真在線  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

導(dǎo)讀:模態(tài)分析用于確定結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性,即結(jié)構(gòu)的自振頻率和振型等。動(dòng)力學(xué)問題盡量用國(guó)際單位制:m、N、Pa。


感知結(jié)構(gòu)概念-連續(xù)梁的振型及其固有頻率-ANSYS模態(tài)分析ansys圖片1



一、模型演示

本實(shí)驗(yàn)演示了一個(gè)連續(xù)梁的前兩階振型。

取一個(gè)長(zhǎng)塑料條握住其一端。慢慢地左右搖動(dòng),就會(huì)產(chǎn)生圖a所示的第1階振型。

以同樣的方式快速搖動(dòng),就會(huì)產(chǎn)生圖b所示的第2階振型。


感知結(jié)構(gòu)概念-連續(xù)梁的振型及其固有頻率-ANSYS模態(tài)分析ansys分析圖片2

(a) 1階振型

感知結(jié)構(gòu)概念-連續(xù)梁的振型及其固有頻率-ANSYS模態(tài)分析ansys分析圖片3

(b) 2階振型

模型演示圖片來(lái)源:英國(guó)曼徹斯特大學(xué)季天健教授。


二、定義和概念

自由振動(dòng):處于靜止、穩(wěn)定、平衡位置的結(jié)構(gòu)受到初位移或初速度擾動(dòng)后產(chǎn)生的不受任何外部因素干擾的振動(dòng)。

振動(dòng)周期:無(wú)阻尼系統(tǒng)完成一個(gè)自由振動(dòng)循環(huán)所需的時(shí)間。

固有頻率:無(wú)阻尼系統(tǒng)在一秒內(nèi)完成振動(dòng)循環(huán)的次數(shù),它是振動(dòng)周期的倒數(shù)。

模態(tài)分析:用于確定結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性,即結(jié)構(gòu)的自振頻率和振型等。

ANSYS可進(jìn)行一般結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析、有應(yīng)力模態(tài)分析、大變形有應(yīng)力模態(tài)分析、循環(huán)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析、有應(yīng)力循環(huán)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析、無(wú)阻尼和有阻尼結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析等。


三、問題描述

鋼板尺子長(zhǎng)度50cm,寬度39mm,厚度1.2mm。彈性模量E= 200 GPa,泊松比u =0.3,密度7800 kg/m3分別受以下4種約束作用:(1)兩端鉸支,(2)一端固支一端自由,(3)一端固支一端鉸支,(4)兩端固支。計(jì)算在各種約束情況下的振型及其固有頻率。固支也稱為固定。

對(duì)于這4種約束作用,對(duì)應(yīng)的解析解、邊界條件和ANSYS解見下圖所示,單位Hz。

感知結(jié)構(gòu)概念-連續(xù)梁的振型及其固有頻率-ANSYS模態(tài)分析ansys分析圖片4

四、GUI步驟

1.進(jìn)入ANSYS

程序→ ANSYS → ANSYS Product Launcher → 改變working directory到指定文件夾jobname輸入:file→ Run

2.定義單元屬性

(1)定義單元類型:

指定BEAM188單元:MainMenu >Preprocessor >Element Type >Add/Edit/Delete →Add →在左列表框中選擇Beam,在右列表框中選擇2 node 188 →OK。

感知結(jié)構(gòu)概念-連續(xù)梁的振型及其固有頻率-ANSYS模態(tài)分析ansys分析圖片5

設(shè)置單元選項(xiàng):Options→Element behavior K3:CubicForm(三次形函數(shù)) →OK。默認(rèn)情況下Element behavior是一次形函數(shù),為了提高計(jì)算精度和減少單元個(gè)數(shù),改成三次形函數(shù)

感知結(jié)構(gòu)概念-連續(xù)梁的振型及其固有頻率-ANSYS模態(tài)分析ansys培訓(xùn)課程圖片6

感知結(jié)構(gòu)概念-連續(xù)梁的振型及其固有頻率-ANSYS模態(tài)分析ansys培訓(xùn)課程圖片7

(2)定義截面:MainMenu >Preprocessor >Sections >Beam >Common Sections →ID:1,在Sub-Type下拉框選擇指定的矩形截面圖形,B:1.2e-3,H:39e-3,NB:0,NH:0→Meshview →OK。NbNh是橫截面的份數(shù),截面默認(rèn)分2份。

(3)設(shè)置材料屬性

①?gòu)椥阅A亢筒此杀?MainMenu > Preprocessor > Material Props > Material Models → Structural→Linear →Elastic → Isotropic → EX:2e11,PRXY:0.3→ OK

②密度:MainMenu > Preprocessor > Material Props > Material Models → Structural →Density →DENS:7800→ OK。

感知結(jié)構(gòu)概念-連續(xù)梁的振型及其固有頻率-ANSYS模態(tài)分析ansys培訓(xùn)課程圖片8

3.建立幾何模型

(1)生成關(guān)鍵點(diǎn):Main Menu>Preprocessor >Modeling >Create >Keypoints >In Active CS →依次輸入關(guān)鍵點(diǎn)的編號(hào)和坐標(biāo):1 (0,0,0),2 (0,500e-3,0)→OK。

(2)創(chuàng)建直線:Main Menu >Preprocessor>Modeling >Create >Lines >Lines >Straight Line →拾取關(guān)鍵點(diǎn)K1和K2→OK

4.劃分網(wǎng)格

(1)設(shè)置線的單元屬性:MainMenu >Preprocessor >Meshing >Mesh Tool →Element Attributes下方選擇Lines Set→ 拾取線1→OK →選擇MAT:1,TYPE:1,SECT:1→OK。單元類型編號(hào)、截面編號(hào)和材料編號(hào)只有一種,可默認(rèn),不需要指定,此步驟可省略。

(2)設(shè)置單元尺寸:MainMenu >Preprocessor >Meshing >Mesh Tool →Size Controls下方選擇Global Set →SIZE:10e-3→OK10mm劃分一個(gè)單元。

(3)劃分梁?jiǎn)卧?MainMenu >Preprocessor >Meshing >Mesh Tool →Mesh:Lines→ Mesh → Pick All。

5.施加邊界條件

(1)施加約束:MainMenu >Solution >Define Loads >Apply >Structural >Displacement >On Keypoints →拾取關(guān)鍵點(diǎn)K1 → OK → Lab2:ALL→ OK。以一端固定一端自由為例。

(2)求解前保存模型:UtilityMenu > Files > Save as → 輸入file1.db→ OK。

6.模態(tài)分析求解

(1)指定分析類型為模態(tài)分析:MainMenu >Solution >Analysis Type >New Analysis → Modal → OK重要步驟!

感知結(jié)構(gòu)概念-連續(xù)梁的振型及其固有頻率-ANSYS模態(tài)分析ansys培訓(xùn)的效果圖片9

(2)設(shè)置模態(tài)分析選項(xiàng):MainMenu >Solution >Analysis Type >Analysis Options → Mode extraction method:Block Lanczos(模態(tài)提取方法,默認(rèn));No. of modes to extract(模態(tài)提取階次):6;NMODE No. of modes to expand(模態(tài)擴(kuò)展階次):6→OK。重要步驟!想看前幾階就輸入前幾階。

感知結(jié)構(gòu)概念-連續(xù)梁的振型及其固有頻率-ANSYS模態(tài)分析ansys培訓(xùn)的效果圖片10

(3)求解:Main Menu > Solution> Solve > Current LS → File > Close → Solve Current Load Step → OK →Solution is done → Close。

7.后處理

(1)列表查看各階固有頻率:MainMenu >Genenral Postproc >Results Summary → 記錄各階固有頻率,對(duì)應(yīng)的是TIME/FREQ。

感知結(jié)構(gòu)概念-連續(xù)梁的振型及其固有頻率-ANSYS模態(tài)分析ansys培訓(xùn)的效果圖片11

(2)查看振型:

①查看第1階振型:

讀取第1階:MainMenu >General Postproc >Read Results >First Set

查看振型:MainMenu >General Postproc >Plot Results >Deformed Shape → Def + undeformed→ OK

感知結(jié)構(gòu)概念-連續(xù)梁的振型及其固有頻率-ANSYS模態(tài)分析ansys結(jié)果圖片12

②查看第2階振型:

讀取第2階:MainMenu >General Postproc >Read Results >Next Set。

查看振型:MainMenu >General Postproc >Plot Results >Deformed Shape → Def + undeformed→ OK。也可以看第3~第6階振型及其固有頻率。

感知結(jié)構(gòu)概念-連續(xù)梁的振型及其固有頻率-ANSYS模態(tài)分析ansys結(jié)果圖片13

五、APDL步驟

/PREP7

ET,1,BEAM188 !單元類型

KEYOPT,1,3,3 !形函數(shù)

SECTYPE, 1, BEAM, RECT, , 0 !截面屬性m

SECOFFSET, CENT

SECDATA,1.2e-3,39e-3,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0

MP,EX,1,2e11 !材料屬性Pa

MP,PRXY,1,0.3

MP,DENS,1,7800 !密度kg/m^3

K,1,0,0,0, !創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)m

K,2,0,500e-3,0

L,1,2 !創(chuàng)建直線

LESIZE,1,10e-3, , , , , , ,1 !單元尺寸m

LMESH,1 !分網(wǎng)

DK,1,all !約束

FINISH

/SOLU

ANTYPE,2 !模態(tài)分析

MODOPT,LANB,6 !指定模態(tài)分析方法

MXPAND,6, , ,0 !提取模態(tài)

MODOPT,LANB,6,0,0, ,OFF !擴(kuò)展模態(tài)

SOLVE !求解

FINISH

/POST1

/GFORMAT,F,12,3, !數(shù)據(jù)格式

/dev,font,1,Courier*New,400,0,-16,0,0,,, !字體

SET,FIRST !讀取第1

PLDISP,1 !振型

SET,NEXT !讀取第2

PLDISP,1


開放分享:優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才

相關(guān)標(biāo)簽搜索:感知結(jié)構(gòu)概念-連續(xù)梁的振型及其固有頻率-ANSYS模態(tài)分析 Ansys有限元培訓(xùn) Ansys workbench培訓(xùn) ansys視頻教程 ansys workbench教程 ansys APDL經(jīng)典教程 ansys資料下載 ansys技術(shù)咨詢 ansys基礎(chǔ)知識(shí) ansys代做 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 Abaqus培訓(xùn) 

編輯
在線報(bào)名:
  • 客服在線請(qǐng)直接聯(lián)系我們的客服,您也可以通過下面的方式進(jìn)行在線報(bào)名,我們會(huì)及時(shí)給您回復(fù)電話,謝謝!
驗(yàn)證碼

全國(guó)服務(wù)熱線

1358-032-9919

廣州公司:
廣州市環(huán)市中路306號(hào)金鷹大廈3800
電話:13580329919
          135-8032-9919
培訓(xùn)QQ咨詢:點(diǎn)擊咨詢 點(diǎn)擊咨詢
項(xiàng)目QQ咨詢:點(diǎn)擊咨詢
email:kf@1cae.com