ANSYS模態(tài)分析

1、模態(tài)分析過(guò)程模態(tài)分析過(guò)程由四個(gè)主要步驟組成：1.建模； 2. 加載及求解；3. 擴(kuò)展模態(tài)； 4.觀察結(jié)果 。 下面分別展開(kāi)進(jìn)行詳細(xì)討論§1.6 建模 主要完成下列工作：首先指定工作名和分析標(biāo)題，然后在前處理器（PREP7）中定義單元類(lèi)型、 單元實(shí)常數(shù)、材料性質(zhì)以及幾何模型。ANSYS 的建模和網(wǎng)格指南中對(duì)這些工作有更詳細(xì)的說(shuō)明。注意以下兩點(diǎn)：?在模態(tài)分析中 只有線性行為是有效的。 如果指定了非線 性單元， 它們將被當(dāng) 作是線 性的。 例如，如果分析中 包含了接觸 單元， 則系統(tǒng) 取其初始狀 態(tài)的 剛度值并且不再改變此剛度值 。?材料性質(zhì) 可以是線性的，各向同 性的或正交各向異 性的，

2、恒定的 或 和溫度相關(guān) 的。在模態(tài)分析 中 必須 指定 楊氏 模 量 EX（ 或某種形 式的剛度）和密度 DENS （或某種形式 的質(zhì)量）。而非線 性特性將被 忽略。§1.7 加載及求解 主要完成下列工作：首先定義分析類(lèi)型、指定分析 設(shè)置 、定義載 荷和邊界條件 和指定加載過(guò)程 設(shè)置 ，然后進(jìn)行 固有頻率 的有 限元求 解。在得到初始 解后，再對(duì)模態(tài)進(jìn)行擴(kuò)展，以 供查看。擴(kuò)展模態(tài) 將在 下一節(jié)“擴(kuò)展模態(tài) ”中進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。§1.7.1 進(jìn)入 ANSYS 求解器命令 ： /SOLUGUI ： Main Menu>Solution§1.7.2 指定分析類(lèi)型和分析

3、選項(xiàng)ANSYS 提供的用于模態(tài)分析的 選項(xiàng)如 下表所示 ，表中的每一個(gè)選 項(xiàng)都將 在隨 后詳細(xì)解 釋 。分析類(lèi)型和分析 選項(xiàng)選項(xiàng)命令 GUI 選 擇途 徑New Analysis ANTYPE MainMenu>Solution>-AnalysisType-NewAnalysisAnalysisType:ModalANTYPEMainMenu>Solution>-AnalysisType-NewAnalysis>ModalModeExtractionMethodMODOPTMainMenu>Solution>AnalysisOptionsNumbero

4、fModestoExtractMODOPTMainMenu>Solution>AnalysisOptionsNo. Of Modesto Expand MXPANDMainMenu>Solution>AnalysisOptionsMassMatrixFormulationLUMPMMain Menu>Solution>AnalysisOptionsPrestressEffectsCalculationPSTRESMainMenu>Solution>AnalysisOptions注意： 選擇 模態(tài)分析時(shí)，求解 菜單將顯示與模態(tài)分析 相關(guān) 的菜單項(xiàng)

5、。求解 菜 單有兩 種可能 的 狀 態(tài)“ 簡(jiǎn)潔 式( abridged )” 或者展開(kāi) 式（ unabridged)” ，它總是與上一個(gè) ANSYS 任務(wù)是的狀態(tài)相同 。簡(jiǎn)潔 式菜單僅僅 包括模態(tài)分析有 用的或建議的求解 設(shè) 置。當(dāng)顯示的是簡(jiǎn) 潔式求解菜單，如果想訪問(wèn) 其他求解設(shè)置 ( 即， 要用到的有效求解設(shè)置 ，但該 分析類(lèi)型 又不 會(huì)遇 到） ，就從求界菜 單中選擇展開(kāi)式菜單項(xiàng)展開(kāi)求解 設(shè)置項(xiàng)。詳情參見(jiàn) ANSYS 基本分 析 指南 使用展開(kāi) 式求解 菜單。注意：在單點(diǎn) 響應(yīng)譜分析（ SPOPT,SPRS ）和動(dòng)力學(xué) 設(shè)計(jì)分析方 法（ SPOPT,DDAM ）中 ， 模態(tài) 擴(kuò) 展 可以

6、放 在譜分 析 之后按 MXPAND 命令設(shè)置 的重要性 因子 SIGNIF 值有選擇地 進(jìn)行。如果準(zhǔn) 備在譜分析 之后進(jìn)行模態(tài)擴(kuò)展， 請(qǐng)?jiān)谀B(tài)分析 選項(xiàng)（ MODOPT ）對(duì) 話框中的設(shè)置模態(tài)擴(kuò)展的 選項(xiàng)（ MXPAND ）處選 NO 。§1.7.2.1 選項(xiàng)New Analysis ： 選 擇新 分析。注意：在模態(tài)分析中 Restart （重啟動(dòng) ）是無(wú)效的。 如果需要施 加不同的邊界條件 ，則須做一次新的分析 或采用 <<ANSYS 基本 分析過(guò)程指南 >> 的第 3 章中描述 的 Partial Solution （部分求 解）方法 。§1.

7、7.2.2 選項(xiàng)分析類(lèi)型： Modal 指定分析類(lèi)型 為 模態(tài)分析。§1.7.2.3 選項(xiàng)Modal Extraction Method 指定 提取 模態(tài)的 方法 ，選 擇 7 種 提取 方法 中的 一種 。對(duì) 于大多 數(shù)應(yīng)用，選用 分塊 Lanczos 法、子空 間法、PowerDynamics法或縮減法。非對(duì)稱法、阻尼法和QR阻尼法適于特殊應(yīng)用。一旦選用某種模態(tài)提取方法，ANS YS程序自動(dòng)選擇對(duì)應(yīng)的求解器。注意：非對(duì)稱法、阻尼法和 QR 阻尼法 在 ANSYS/Professional 產(chǎn)品中無(wú)效。§1.7.2.4 選項(xiàng)Number of Modes to Extra

8、ct 除縮減法 以外其他模態(tài) 提 取方法該選項(xiàng)都是必須設(shè)置 的。對(duì)于非對(duì)稱法和阻尼法 ，應(yīng)該應(yīng)當(dāng)提 取比必要的階數(shù)更多的模態(tài)以 降低丟失 模態(tài)的 可能性，但需要花費(fèi)更 長(zhǎng)的求解 時(shí)間 。§1.7.2.5 選項(xiàng)Number of Modes to Expand 該選項(xiàng)只 在采用 縮減法 、 非對(duì)稱法和阻尼法時(shí) 要求設(shè)置。如果想得到單元求解結(jié)果， 則不 論采 用何種模態(tài) 提取 方法 都需要打開(kāi)“ Calcucate elem results ”項(xiàng) 。 在用 單點(diǎn) 響 應(yīng)譜 分析 （ SPOPT,SPRS ）和 動(dòng) 力 學(xué)設(shè)計(jì) 分 析方 法 （ SPOPT,DDAM ）中 ，模態(tài)擴(kuò)展 可

9、能 要 放 在 譜 分析 之 后 按 命 令 MXPAND 設(shè)置的重要性因子 SIGNIF 數(shù)值有選擇地進(jìn)行。 如果要在 譜分析后 才進(jìn)行模態(tài)擴(kuò)展， 則在模態(tài)分析 選項(xiàng)（ MODOPT ）對(duì) 話框 的模態(tài)擴(kuò)展（ EXPAND ）選項(xiàng)處選 NO 。§1.7.2.6 選項(xiàng)Mass Matrix Formulation 該 選項(xiàng)用于 指定質(zhì) 量矩陣 計(jì) 算方 式：缺省 的質(zhì)量矩陣（和單元類(lèi)型有 關(guān)，也稱為一 致質(zhì)量矩陣）和集 中質(zhì)量陣。我們建議在大多數(shù)應(yīng)用中采用缺省 一致質(zhì)量矩陣 。但對(duì)有 些包含“ 薄膜”結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，如細(xì)長(zhǎng)梁 或非 常薄的殼，采用集中質(zhì) 量 矩陣近似經(jīng) ?？僧a(chǎn)生較好 的結(jié)

10、果。另外，用集中質(zhì) 量陣時(shí)求解 時(shí)間 短， 需要的內(nèi)存少 。§1.7.2.7 選項(xiàng)Prestress Effects Calculation 該 選項(xiàng)用于 確 定 是 否考慮預(yù) 應(yīng)力對(duì)結(jié) 構(gòu)振型的 影響。缺省 分析過(guò)程 不包 括預(yù)應(yīng)力 效應(yīng)，即結(jié)構(gòu)是 處于無(wú)應(yīng)力 狀態(tài)。在分析中 希望包含預(yù)應(yīng)力的影響，則必須 首先進(jìn)行 靜力學(xué)或瞬態(tài)分析生成單元文件，參見(jiàn)“有預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 ”。如果 預(yù)應(yīng)力效果選項(xiàng)是 打開(kāi)的，同時(shí)要求當(dāng)前及隨后的求解過(guò)程中質(zhì) 量矩 陣的設(shè)置應(yīng)和靜力分析中質(zhì) 量矩陣的設(shè)置必須一致。注意 一在有預(yù) 應(yīng)力 的周期對(duì)稱單元如 PLANE25 和 SHELL61 上只可以加 軸對(duì)

11、稱 載荷。§1.7.2.8 其它模態(tài)分析選項(xiàng)完成 了 模態(tài)分析 選項(xiàng) ( Modal Analysis Option )對(duì) 話框 中 的選擇后，單 擊 OK ，接著彈出 一個(gè)對(duì)應(yīng)于于指定的模態(tài) 提取方法的 選項(xiàng)對(duì)話框 ，是以下 選擇域的組 合：? 域： FREQB ， FREQE 指定感興趣 的模態(tài) 頻率范圍。 FREQB 域指定第一頻移點(diǎn)(低頻)一特征值收斂最快的點(diǎn)。在大多數(shù)情況下 不需要設(shè)置這個(gè)域，其缺省值為-1。? 域 ： PRMODE 輸出 的 縮減 模態(tài)數(shù)。 設(shè)置此選項(xiàng) 后，在 輸出文 件( Jobname.out )中 會(huì)列出所設(shè)置 數(shù) 目的縮減 振 型。 該選項(xiàng)只 對(duì)

12、縮減法 有效。?域：Nrmkey 關(guān)于振型歸一化的設(shè)置。有兩種選擇：相對(duì)于質(zhì) 量矩陣和單位化。如果在模態(tài)分析后進(jìn)行 譜分析或模態(tài)疊加法分析， 則應(yīng)該選擇相對(duì)于質(zhì)量陣進(jìn)行歸一化處理。為了在隨后得到各 階模態(tài) 的最大響應(yīng) （模態(tài) 響應(yīng)），須用模態(tài)系數(shù)去乘振 型。實(shí) 現(xiàn)的方法是用 *GET命令（在譜分析完成后）查到模態(tài)系數(shù)并在SET命令中將模態(tài) 系數(shù)用做比 例因子 。?域：RIGID設(shè)置提取 對(duì)已知有剛體運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行子空間迭代分 析時(shí)的零頻振型。 只適用于 Subspace 和 PowerDynamics 法 。? 域： SUBOPT 指定多種子空間迭代選項(xiàng)。詳細(xì)情況參見(jiàn) <<ANSYS

13、 命 令 參 考 手 冊(cè) >> 。 只 適 用 于 Subspace 和 PowerDynamics 法 。? 域： CEkey 指定處理 約束方程的方法。可選用 的方法： Direct elimination method （ 直 接 消 去 法 ） 、 Lagrange multiplier（quick）method（ 快 速 拉 格 朗 日 乘 子 法 ）、 Lagrangemultiplier（accurate）method（精確拉格朗日乘 子法）。該選項(xiàng)只 適用于分塊 Lanczos 法。（參見(jiàn)“循環(huán)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析 ”部分的表 8“CE 處理 法”。）§1.

14、7.3 定義主自由度在模態(tài)分析中，有 時(shí)需要指定主 自由度，并且只 適用于縮減法 。 主自由度（M自由度（DOF ）指能描述結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性的“重要的” 自由度。主自由度（DOF）選取的規(guī)則是選擇至少是感興趣的模態(tài)階 數(shù)的一倍數(shù)目的主自由度（DOF ）。建議用命令根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué) 特牲的了解定義盡可能多的M自由度（DOF），并用命令讓程序按照 剛度/質(zhì)量比選取一 些附加的主 自由度。 用命令可 以列出已定義的 M 自由度（DOF ）,用命令可以刪除無(wú)關(guān)的M自由度（DOF ）。關(guān)于主 自 由度的更詳細(xì) 內(nèi)容參見(jiàn) “矩陣 縮減 ”部分。命令 ：MGUI ：MainMenu>Solution&

15、gt;MasterDOFs>-UserSelected-Define§1.7.4 在模型上加載荷在典型的模態(tài)分析中 唯一有效的“載荷”是零位移約束 。（如果在 某個(gè)自由度（DOF ）處指定了一個(gè)非零位移約束，程序?qū)⒁粤阄灰萍s 束替代在該自由度（DOF ）處的設(shè)置）?？梢允┘映灰萍s束 之外的 其它載荷，但它們將被忽略 （見(jiàn)下面的說(shuō)明） 。在未加約束的方向上， 程序?qū)⒔馑銊傮w運(yùn)動(dòng)（零頻）以及高階（非零頻） 自由體模態(tài)。下 表 給出了施加位移約束 的命令。載荷可以加在實(shí) 體模型（點(diǎn)、 線、面） 上 或加在有 限元模型（點(diǎn)和單元） 上。參見(jiàn) <<ANSYS 基本 分析過(guò)程

16、 指南 >> 第 2 章關(guān)于 實(shí)體模型加載 有限元加載的 比較的 探討。注意： 其它類(lèi)型的載 荷力，壓力，溫度，加速度等一可以在模 態(tài)分析中指定， 但在模態(tài) 提取 時(shí)將被忽略 。程序會(huì)計(jì) 算出 相應(yīng)于所 加 載荷的載荷向量 ， 并將這些向量寫(xiě)到振型文件 Jobname.MODE 中 以便在模態(tài) 疊加法諧響應(yīng)分析或瞬態(tài)分析中 使用。 模態(tài)分析中 可施 加 的 載 荷 載 荷 形 式 類(lèi) 別 命 令 GUI 途 徑 Displacement（UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ） 約 束 D Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-

17、Structural-Displacement在分析過(guò)程中， 可以施加、刪除載荷或進(jìn)行載 荷列表、載荷間運(yùn)算 。§1.7.4.1 用命令加載下表列出了在模態(tài)分析中 可以用來(lái)加載的 命令 。模態(tài)分析中的加載 命令 載 荷形式實(shí) 體 或 FE 模型 圖素施 加刪除 列表 運(yùn)算 加載 設(shè)置 Displacement 實(shí)體模 型 關(guān) 鍵點(diǎn) DK DKDELE DKLIST DTRAN 實(shí)體模型線DLDLDELEDLLISTDTRAN 實(shí) 體模型面DADADELEDALISTDTRAN FE 模型節(jié)點(diǎn)DDDELEDLISTDSCALEDSYM,DCUM1.7.4.2利用GUI 施加載荷所有的載

18、 荷操作（除了列表）均可通過(guò)一系列的下 拉菜單選取。 在求解 菜單中 選取 載 荷 操作類(lèi)型（ Apply 、 Delete 等），然后 選 載荷 類(lèi)型（ Displacement 、 Force 等）， 最后選取將 施 加載 荷的對(duì) 象 （keypoint 、line 、node 等）。比如要在 一條線 上施加位移 載荷，則 可 按 如 下 GUI 途 徑 實(shí) 現(xiàn) ： GUI ： Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Structural-Displacement>On Lines§1.7.4.3 載荷列表可按如下 GUI途徑列表

19、顯示施加的載荷：GUI: UtilityMenu>List>Loads>load type§1.7.5 指定載荷步選項(xiàng)模態(tài)分析中 唯一可用 的載荷步選項(xiàng)是 阻尼選項(xiàng)，如下表所示 。載 荷步選項(xiàng)選項(xiàng) 命令 GUI 途徑 阻尼（動(dòng)力學(xué) ）選項(xiàng) Alpha （質(zhì)量 ）阻 尼 ALPHAD Main Menu>Solution>-LoadStepOpts-Time/Frequenc>DampingBeta剛度）阻尼BETADMainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Time/Frequenc>Damping 恒 定阻

20、尼比DMPRATMainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Time/Frequenc> Damping 材料阻尼比MP,DAMPMainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Other>Change Mat Props>-Temp Dependent-Polynomial阻尼 只在有 阻尼 的模態(tài) 提取 法 中使用 ，在其它模態(tài)提取法中阻尼將被忽略 。如果模態(tài)分析 存在阻尼并指定阻尼 模態(tài)提取 方法，那么 計(jì)算出 的特征值將是 復(fù)數(shù)解。詳細(xì)內(nèi)容參見(jiàn)“模態(tài)提取法”介紹，同時(shí)請(qǐng)參 閱“瞬態(tài)動(dòng)力學(xué) 分 析”中關(guān)于 阻尼

21、的介紹 。注意： 如果在模態(tài)分析后 將進(jìn)行單點(diǎn) 響應(yīng) 譜分析，則在這樣的無(wú)阻尼 模態(tài)分析中 可以指定 阻尼。雖然阻尼并不 影響特征值 解，但它將被用于 計(jì)算 每個(gè)模態(tài)的有 效阻尼比 ，此阻尼比 將用于 計(jì)算譜產(chǎn)生的響應(yīng)。參見(jiàn)“譜分析 ”中的討論。§1.7.6 參與系數(shù)表輸出參與系數(shù)表列表顯示提取的每個(gè)模態(tài)的 參與系數(shù)、模態(tài) 系數(shù)和質(zhì) 量分布百分?jǐn)?shù)。在總體直角坐標(biāo)系三個(gè)軸向和轉(zhuǎn)動(dòng)方向上，均假 定施 加單位位移 譜激勵(lì) ，就計(jì) 算出參與 系數(shù)和模態(tài) 系數(shù)。同時(shí)，列表顯示 縮減 質(zhì)量分布。當(dāng)使用實(shí)特征值模取方法（如子空間法 、分塊 Lanczos 法或 QR 阻尼法 ）進(jìn)行模態(tài)分析 時(shí)，將

22、計(jì)算 轉(zhuǎn)動(dòng)參與 系 數(shù)。注意 你 可以執(zhí)行*GET命令獲取一個(gè)參與系數(shù)或模態(tài)系數(shù)。參與系數(shù)或模態(tài)系數(shù)適用于在最后應(yīng)用的坐標(biāo)系（3 D 分析繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)）方向上 定義的 激勵(lì)（假定為單位位移 譜）。為了獲取其他方向上的參與系數(shù) 或 模態(tài) 系數(shù)，在指定 方向上 （SED ）定義 激勵(lì) 譜， 執(zhí) 行 譜分析，然 后執(zhí)行*GET命令獲取一個(gè)參與系數(shù)或模態(tài)系數(shù)。§1.7.7 求解將數(shù)據(jù)庫(kù)備份到文件中。這 樣便可在重新進(jìn)入 ANSYS 后用命令 RESUME 來(lái)恢復(fù)以前建的模型。開(kāi) 始求解計(jì)算：命令： SOLVEGUI ： Main Menu>Solution>-Solve-Cur

23、rent LS§1.7.7.1 輸出求解輸出內(nèi)容主要是固有頻率，固有頻率被寫(xiě)到輸出文件 Jobname.OUT 及振型 文件 Jobname.MODE 中。輸出內(nèi) 容中也可以 包含縮減的振型和參與系數(shù)表，這取決于對(duì)分析 選項(xiàng)和輸出控制的設(shè) 置。由于振型現(xiàn)在還沒(méi) 有被寫(xiě)到數(shù)據(jù)庫(kù) 或結(jié)果 文件中，因此還不能對(duì) 結(jié)果進(jìn)行后處理。 要進(jìn)行后處理， 則還需對(duì)模態(tài)進(jìn)行擴(kuò)展 （后面 將進(jìn) 行解釋）。§1.7.7.2 子空間（ Subspace ）模態(tài)提取法的輸出 如果采用子空間模態(tài)提取法，那么在輸出內(nèi) 容中可能會(huì)看到這樣 的警告 ：“ STURM number = n should be

24、 m ”，n 和 m 是整數(shù)，表示某階模態(tài)被漏掉了，或者第m階和第n階模態(tài)的頻率 相同而 要求輸出的只有第 m 階模態(tài)。 你可以用下面的兩個(gè) 方法來(lái)檢 查被漏掉的模態(tài)：使用更多的迭代向量和改變特征值提取法的漂移點(diǎn) 數(shù)值。下面簡(jiǎn)要闡述這兩種方法（詳細(xì)內(nèi)容參見(jiàn)ANSYS理論參考 手冊(cè) >> ）。? 方法 1 ：使用更多的迭代 向量 為了使用更多的迭代向量 ，可以執(zhí)行命令 SUBOPT,NPAD °GUI方式則按下列步驟進(jìn)行：1.選擇菜單路徑Main Menu>Solution>Analysis Options ， 彈出 Modal Analysis 對(duì) 話框；2.

25、選擇 SUBSPACE 提取法，指定提取的模態(tài)數(shù) 目，然后單 擊 OK 按鈕，彈出 Subspace Modal Analysis 對(duì)話框;3.改變 NPAD 域的數(shù) 值，然后單 擊 OK 按鈕。? 方法 2 ：改變特 征值提取 法的漂移點(diǎn)數(shù)值 為了改變特 征值提取 法的漂移 點(diǎn)數(shù) 值，可以執(zhí)行命令 MODOPT,FREQB 。GUI 方 式 則 按 下 列 步 驟 進(jìn) 行 ：1. 選 擇 菜 單 路徑 MainMenu>Solution>AnalysisOptions ，彈出 Modal Analysis 對(duì)話框；2.選擇 SUBSPACE 提取法，指定提取的模態(tài)數(shù) 目，然后單

26、擊 OK 按鈕，彈出 Subspace Modal Analysis 對(duì)話框 ;3.改變 FREQB 域的數(shù)值，然后單擊0K按鈕。如果采用的是阻尼模態(tài)提取法，求得 的特征值和特征向量都是 復(fù)數(shù)。特征值的虛部代表固有頻率，實(shí)部是 系統(tǒng)穩(wěn)定性的 量度。如果采用的是 QR 阻尼模態(tài)提取法，求得的特征 值是復(fù)數(shù)。 但是，求得的實(shí)特征向量用于 模態(tài)疊加法。§1.7.8 退出求解器現(xiàn)在必須 退出求解器。命令： FINISHGUI ： 關(guān)閉 Solution 菜單§1.8 擴(kuò)展模態(tài) 從嚴(yán)格意 義上講，“擴(kuò)展”這個(gè)詞意味著將縮減解擴(kuò)展 到完整的自由度集上。 “縮減解”常用主自由度表達(dá)。而在

27、模態(tài)分析中， 我們用“ 擴(kuò)展”這 個(gè)詞指將振型寫(xiě)入結(jié)果文件。也就是說(shuō)，“擴(kuò)展模態(tài) ”不僅適用于縮 減模態(tài) 提取 方法 得到 的縮減 振型，而且 也適用于其它 模態(tài) 提取 方法 得 到的完整振型。因此，如果想在后處理器中察 看振型，必須先擴(kuò)展 之 （也就是將 振型寫(xiě)入 結(jié)果 文件）。譜分析中同樣要求進(jìn)行模態(tài)擴(kuò)展。在單點(diǎn)響應(yīng)譜分析（SPOPT,SPRS）和 動(dòng)力學(xué) 設(shè)計(jì)分析方法（SPOPTQDAM ）中，模 態(tài)擴(kuò)展 可以放在譜分析 之后按命令 MXPAND 中設(shè)置 的閥值 SIGNIF 有選擇地進(jìn)行。如要將模態(tài)擴(kuò)展放在譜分析之后進(jìn)行，請(qǐng)?jiān)凇?Mode analysis options （模態(tài)分析

28、選項(xiàng) ） ”（MODOPT ）對(duì) 話框 中的“ mode expansion （模態(tài)擴(kuò)展） ”欄（ MXPAND ） 選 NO 。模態(tài) 疊加法不需要擴(kuò)展模態(tài)。§1.8.1 注意要點(diǎn)? 模 態(tài) 擴(kuò) 展 要 求 振 型 文 件 Jobname.MODE 、 文 件 Jobname.EMAT 、Jobname.ESAV 、及 Jobname.TRI （ 如果采用縮 減法 ） 必須 存 在。?數(shù)據(jù)庫(kù)中必須包含 和解算模態(tài)時(shí)所用模型相同的分析模型。§1.8.2 擴(kuò)展模態(tài)1. 重新進(jìn)入 ANSYS 求解器。命令 ：/SOLUGUI ： Main Menu>Solution 注意

29、在擴(kuò)展處 理前必須 （ 用命令 FINISH ）明 確地離開(kāi)求解器 并重新 進(jìn)入求解器。2. 激活 擴(kuò)展處理及 相關(guān)選項(xiàng) 。ANSYS 提 供的擴(kuò)展處理 選項(xiàng) 有：擴(kuò) 展處理 選項(xiàng)選項(xiàng)命令 GUI 途徑 Expansion Pass On/Off EXPASS Main Menu>Solution>-Analysis Type-ExpansionPassNo.ofModes to Expand MXPAND Main Menu>Solution>-Load Step Opts-ExpansionPass >ExpandModesFreq.RangeforExpan

30、sionMXPANDMainMenu>Solution>-LoadStepOpts? ExpansionPass>ExpandModesStressCalc.On/OffMXPANDMainMenu>Solution>-LoadStepOpts? ExpansionPass>Expand Modes ? 選項(xiàng) ：ExpansionPass On/Off 選擇 ON （打開(kāi)）。選項(xiàng)：Number ofModes to Expand MXPAND,NMODE 指定要擴(kuò)展的模態(tài)數(shù)。記?。褐挥薪?jīng)過(guò)擴(kuò)展的模態(tài) 可在后處理器中進(jìn)行觀察。 缺省 為不 進(jìn)行模態(tài)擴(kuò)展。? 選

31、項(xiàng) ：Frequency Range for Expansion MXPAND,FREQB,FREQE 這是另一種控制要擴(kuò)展的模態(tài)數(shù)的 方法。如果指定 了一個(gè)頻率范圍， 那么 只 有該 頻 率范 圍 內(nèi) 的模 態(tài) 會(huì)被 擴(kuò) 展 。? 選 項(xiàng)： Stress Calculations On/Off MXPAND ，Elcalc 如果準(zhǔn)備 在模態(tài)分析 后進(jìn)行譜分析并對(duì)產(chǎn)生譜的應(yīng)力和力感興趣則打開(kāi)（ON ）此選項(xiàng)。模態(tài)分析中的 “應(yīng)力”并不 代表結(jié)構(gòu)中的實(shí)際應(yīng)力，而只是給出一個(gè) 各階模態(tài)之間相對(duì)的應(yīng)力分布的概念。缺省為不 計(jì)算應(yīng)力3. 指定載荷步選項(xiàng)模態(tài)擴(kuò)展處理中 唯一有效的選項(xiàng)是 輸出 控制 ：?

32、 Printed Output 此選項(xiàng)用 來(lái)設(shè)置在輸出文件 Jobname.OUT 中包含所 有的結(jié)果數(shù) 據(jù)(擴(kuò)展 得到 的振型， 應(yīng)力 ，力)。命令 ： OUTPRGUI ： MainMenu>Solution>-Load StepOpts-Output Ctrls>SoluPrintout ? Databaseand resultsfile output 此選項(xiàng)用 來(lái)控制 結(jié)果 文 件 Jobname.RST 中 包含 的數(shù) 據(jù)。OUTRES中的FREQ域只可為ALL或NONE ;即要么輸出所有 模態(tài)要 么不輸出任何模態(tài)的數(shù) 據(jù)。比如，不可能輸出每隔一階的模態(tài) 信息 。命

33、令 ：OUTRESGUI ：Main Menu>Solution>-LoadStepOpts-Output Ctrls>DB/Results File4. 開(kāi)始擴(kuò)展處理擴(kuò)展處理的輸出包括已擴(kuò)展的 振型，而且還可以要求包含各 階模態(tài)的 相對(duì)應(yīng)力分 布。 命令 ：SOLVEGUI ：Main Menu>Solution>GurrentLS5. 如須擴(kuò)展另外的模態(tài) (如不同頻率范圍的模態(tài)) 請(qǐng)重復(fù)步驟 2、 3和4每一次擴(kuò)展處理在結(jié)果 文件中存儲(chǔ)為單獨(dú)的載荷步。 譜分析要求 所有 的 擴(kuò)展模態(tài)保存在一個(gè)載荷步中 。 在單點(diǎn)響應(yīng)譜分析(SPOPT,SPRS)和 動(dòng)力學(xué) 設(shè)

34、計(jì)分析方法(SPOPTQDAM )中，模 態(tài)擴(kuò)展 可以放在譜分析之后按命令 MXPAND 中設(shè)置的重要性因子SIGNIF值進(jìn)行。如要將模態(tài)擴(kuò)展放在譜分析之后進(jìn)行，請(qǐng)?jiān)凇癕odeMODOPT ）對(duì) 話框 中的analysis options （模態(tài)分析 選項(xiàng) ）“ modeexpansion （模態(tài)擴(kuò)展）”欄（MXPAND ）選 NO。6. 離開(kāi) SOLUTION現(xiàn)在可以在后處理器中觀察結(jié)果 了。 命令 ：FINISHGUI ：關(guān)閉 Solution 菜單注意 一擴(kuò)展處理在這 里是做為一個(gè)單獨(dú)的階段。但如 果在模態(tài)求解 階段即包含了 MXPAND 命令，程 序就將不 僅解出特 征值和特征向量，而

35、且 擴(kuò)展指定的 振型。§1.9 觀察結(jié)果模態(tài)分析的結(jié)果（ 即模態(tài)擴(kuò)展處理的結(jié)果） 被寫(xiě)入 到結(jié)構(gòu)分析結(jié) 果文件 Jobname.RST 中。分析結(jié)果 包括：?固有頻率?擴(kuò)展振型?相 對(duì)應(yīng)力和力分布（如要求輸出了）。 可以在 POST1/POST1 即普 通后處理器中觀察模態(tài)分析的結(jié)果。 模態(tài)分析的 一些常 用后處理 操作 將在下面予以描述。關(guān)于后處理功能的完整描述參見(jiàn) <<ANSYS 基本 過(guò)程指南 >> 的 第 4 章 。§1.9.1 注意要點(diǎn)?如要在 POST1 中觀察結(jié)果， 則數(shù)據(jù)庫(kù)中必須包含 和求解 時(shí)相同 的模型。?結(jié)果 文件 Jobnam

36、e.RST 必須 存在。§1.9.2 觀察結(jié)果數(shù)據(jù)的過(guò)程：1.讀入合適子步的結(jié)果數(shù)據(jù) 。每階模態(tài)在結(jié)果 文件中被存為一個(gè)單獨(dú)的子步。 比如擴(kuò)展了 6階模態(tài)，結(jié)果 文件中將有由 6 個(gè)子步組成的 一個(gè)載荷步。 命令 ：SET,SBSTEPGUI ： MainMenu>GeneralPostproc>-ReadResults-substep2.執(zhí)行任何想做 的 POST1 操作。常用 的模態(tài)分析 POST1 操作 如下：§1.9.3 選項(xiàng)：列 表顯示所有頻率 用于列出所有已擴(kuò)展模態(tài)對(duì) 應(yīng) 的 頻率 。下面 是一 個(gè) 該 命令 輸出 結(jié)果的 例 子 ： *INDEX

37、OF DATA SETS ON RESULTS FILE*SETTIME/FREQLOAD STEPSUBSTEPCUMULATIVE122.973111240.476122378.082133 4188.34144 命 令 ： SET,LISTGUI ： Main Menu>General Postproc>List Results>Results Summary§1.9.4 選 項(xiàng) ： 圖 形 顯 示 變 形 命 令 ： PLDISPGUI ： Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape 用 PLDISP 命令 的 KUND 域可設(shè)置將 未變形形狀 疊加在 顯示結(jié)果中。§1.9.5 選項(xiàng)：列 表顯示主自由度 命令 ：MLIST,ALLGUI ：MainMenu>Solution>MasterDOFs>List ALL 注意 一如要用圖形方式顯示主自由度，請(qǐng)選擇繪制出模型中的 節(jié)點(diǎn)（ GUI 途徑 Utility Menu>Plot>Nodes 或命令 NLIST ）。§1.9.6 選 項(xiàng) ： 線 單 元 結(jié) 果 命 令 ： ETABLEGUI ： Main Menu>General Postproc>E