ansys模态结构分析教程解析.pptx
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1、静力平衡方程静力平衡方程动力平衡方程动力平衡方程式中,M结构的总质量矩阵;C为阻尼矩阵;K结构的总刚度矩阵;u结构的位移向量;R(t)强迫力列阵。第1页/共46页 Modal(模态)(模态)Harmonic(谐响应)(谐响应)Transient(瞬态)(瞬态)Spectrum(谱分析(谱分析)第2页/共46页单自由度系统振动时间位置固有频率固有频率单自由度系统有一个固有频率和一个振动形式第3页/共46页两自由度系统第一阶模态第二阶模态一个节点无节点多自由度系统振动两自由度系统有两个固有频率和两个振动形式第4页/共46页连续系统振动有多少个自由度有多少个自由度?有多少个有多少个频率和振动形式频率
2、和振动形式?第一阶模态无节点第二阶模态一个节点第三阶模态两个节点第5页/共46页第一阶模态第二阶模态第三阶模态第四阶模态模态形状节点位置无节点一个节点两个节点三个节点第6页/共46页第二阶模态第三阶模态第四阶模态第五阶模态自由梁的模态形状第7页/共46页一、什么是模态分析?不承受载荷忽略阻尼,质量和刚度定常特征值问题(模态分析)特征值固有频率特征向量振型第8页/共46页二、模态分析目的1)求系统的固有频率和振型2)模态分析是所有动力学分析类型的最基础的内容。第9页/共46页在工作中,汽车尾气排气管装配体的固有频在工作中,汽车尾气排气管装配体的固有频率与发动机的固有频率相同时,就可能会被率与发动
3、机的固有频率相同时,就可能会被震散。那么,怎样才能避免这种结果呢震散。那么,怎样才能避免这种结果呢?第10页/共46页三、单元质量矩阵一致质量矩阵满阵,考虑质量分布。集中质量矩阵对角阵,按重心不变原则,不考虑质量分布第11页/共46页集中质量矩阵和一致质量矩阵集中质量矩阵和一致质量矩阵一致质量矩阵是满阵,考虑质量分布。一致质量矩阵是满阵,考虑质量分布。集中质量矩阵对角阵,按重心不变原则,不考虑质集中质量矩阵对角阵,按重心不变原则,不考虑质量分布量分布m/2m/2集中质量矩阵集中质量矩阵一致质量矩阵一致质量矩阵第12页/共46页模态分析中的四个主要步骤:模态分析中的四个主要步骤:建模建模施加边界
4、条件施加边界条件求解设置求解设置后处理后处理四、ANSYS模态分析注意问题模态分析是线性分析,所有非线性选项忽略。模态分析不采用对称性(除循环对称外)第13页/共46页1、建模1)几何建模和单元选择一般同静力学步骤2)材料设置:必须输入密度;注意单位2、施加边界条件1)模态分析唯一的边界条件是零约束位移2)不输入约束,将输出刚体模态。思考:一空间问题(无约束)将输出多少阶零模态第14页/共46页3、求解设置1)指定分析类型:模态分析Preprocessor Solution Analysis Type New Analysis,第15页/共46页2)指定求解方法3)提取模态和扩展模态的数目提取
5、模提取模态方法态方法提取模态数目提取模态数目扩展模态数目扩展模态数目计算单元应力计算单元应力是否使用集中是否使用集中质量矩阵质量矩阵是否考虑预应力是否考虑预应力第16页/共46页设定频率范围设定频率范围归一化处理归一化处理第17页/共46页4 4、后处理、后处理MainMenuGeneral PostprocResults Summary1 1)频率列表)频率列表第18页/共46页2 2)观察振型)观察振型首先采用“First Set”、“Next Set”或“By Load Step”然后绘制模态变形图:shape:General Postproc Plot Results Deformed
6、 Shape注意图例中给出了振型序号(SUB=)和频率(FREQ=)。振型可以制作动画:Utility Menu PlotCtrls Animate Mode Shape.第19页/共46页3 3)自由度解和单元应力没有意义)自由度解和单元应力没有意义但如果振型是相对于单位矩阵归一的,则可以在给定的振型中比较不同点的应力,从而发现可能存在的应力集中。第20页/共46页练习练习1 1:机翼模态分析:机翼模态分析练习练习2 2:上机指南练习:上机指南练习5 5第21页/共46页练习练习1 1:机翼模态分析:机翼模态分析网格拖拉:面单元网格拖拉:面单元体单元体单元拖拉第22页/共46页MainMen
7、uPreprocessor-Modeling-OperateExtrudeElemExtOpts1 1、设置拖拉选项、设置拖拉选项拖拉后的单元号,材料号,实常数号及单元坐标系拖拉单元份数拖拉单元份数是否清除面网格是否清除面网格第23页/共46页MainMenuPreprocessor-Modeling-OperateExtrude-Areas-By XYZ Offset 2 2、执行拖拉操作、执行拖拉操作DX,DY,DZ每个单元拖拉距离每个单元拖拉距离RX,RY,RZ缩放缩放第24页/共46页拖拉说明拖拉说明面单元:选择 MESH200 四边形单元.MESH200 是一种 仅划分网格(不求解)
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