Ansys作業(yè)——動(dòng)力學(xué)分析

1、一、 問(wèn)題描述用下面參數(shù)完成整體建模，完成以下分析：（1）模態(tài)分析；（2）自定義邊界條件，完成諧響應(yīng)分析某型壓氣機(jī)盤(pán)如圖所示，其截面圖如所示。盤(pán)上6個(gè)均壓孔均布。將葉片的引起的離心效果均勻施加于輪盤(pán)的邊緣。點(diǎn)編號(hào)1 2 3 4 5 6 7 8 X 226226 157 126 138 Z 258.7 258.7 276.7 點(diǎn)編號(hào)9 10 11 12 13 14 15 16 17 X 102.5 237.5 135 229.2 162.5 Z 263 248.7 273.8 254.8 264.1 二、實(shí)驗(yàn)步驟1、建立實(shí)體模型圖1輪盤(pán)實(shí)體模型2.定周期對(duì)稱邊分析選項(xiàng)采用ANSYS的CYCLIC

2、宏生成周期對(duì)稱邊界需要定義高低角度組件，即周期對(duì)稱結(jié)構(gòu)的對(duì)稱邊界。ANSYS要求模型的高低角度組件上的網(wǎng)格要對(duì)應(yīng)，即其中一個(gè)組件連同其網(wǎng)格向另一個(gè)組件轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)扇區(qū)角度，應(yīng)該和另一個(gè)組件的網(wǎng)格應(yīng)該完全重合。選用Solid45單元類型來(lái)建立有限元模型圖2盤(pán)結(jié)構(gòu)的1/6有限元模型圖3 Multi-plots顯示的盤(pán)軸結(jié)構(gòu)有限元模型3、定義位移約束位移約束施加于鼓桶上，為在鼓桶的上表面施加徑向約束，在鼓桶的側(cè)面施加軸向約束，為避免剛體位移，兩個(gè)位置的周向約束均被固定。圖4在鼓桶上施加的徑向和軸向位移約束4、定義分析選項(xiàng)選取菜單路徑Main Menu | Solution | Analysis Type

3、 | New Analysis，彈出分析類型設(shè)定對(duì)話框圖5定義分析類型對(duì)話框選取菜單路徑Main Menu | Solution | Analysis Type | Analysis Options，彈出模態(tài)分析選項(xiàng)設(shè)定對(duì)話框圖6設(shè)定模態(tài)分析選項(xiàng)彈出設(shè)定頻率范圍對(duì)話框。要求設(shè)定感興趣的頻率范圍，一般可以設(shè)為足夠大以便能夠包括所設(shè)定的所有模態(tài)階數(shù)即可。圖7頻率設(shè)定對(duì)話框圖8節(jié)徑設(shè)置對(duì)話框5、求解6、擴(kuò)展結(jié)果周期對(duì)稱結(jié)構(gòu)在進(jìn)行模態(tài)分析后，可以通過(guò)后處理操作將一個(gè)扇區(qū)的結(jié)果擴(kuò)展到整個(gè)結(jié)構(gòu)，可以得到整個(gè)結(jié)構(gòu)的模態(tài)圖。當(dāng)然也可以指定擴(kuò)展的角度或者扇區(qū)數(shù)而不必要一定是擴(kuò)展到360度。選取菜單路徑Main

4、Menu | General Postproc | Cyclic Analysis | Cyc Expansion，彈出周期對(duì)稱分析結(jié)果擴(kuò)展對(duì)話框。圖9周期對(duì)稱結(jié)果擴(kuò)展對(duì)話框7、讀入結(jié)果在ANSYS程序中，模態(tài)分析的結(jié)果文件中存在多個(gè)結(jié)果集，需要分別讀入后才能對(duì)其進(jìn)行顯示和查看。圖10結(jié)果概要顯示列表8、查看模態(tài)查看模態(tài)云圖可以通過(guò)等值線顯示變形圖的方式，也可以通過(guò)動(dòng)畫(huà)的方式。動(dòng)畫(huà)方式比較直觀，而等值線方式則可以得到比較準(zhǔn)確的變形數(shù)據(jù)。圖形窗口顯示結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展后的第一階模態(tài)圖圖11 一階模態(tài)圖圖形窗口顯示結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展后的零節(jié)徑第二階模態(tài)圖圖12二階模態(tài)圖圖形窗口顯示結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展后的零節(jié)徑第三階模態(tài)圖

5、圖13三階模態(tài)圖9、該問(wèn)題的命令流!設(shè)定分析文件名和分析標(biāo)題/TITLE,Modal analysis of compressor structure with hole!進(jìn)入前處理器/PREP7ET,1,SOLID45 !指定8節(jié)點(diǎn)六面體單元SOLID45MP,EX,1MPMP!根據(jù)坐標(biāo)創(chuàng)建輪盤(pán)截面關(guān)鍵點(diǎn)K,1,226K,2,226K,3,157KKKK,7,126K,8,138K,263KKKK,13,135KKKK/PNUM,KP,1 !打開(kāi)關(guān)鍵點(diǎn)編號(hào)顯示/PNUM,LINE,1 !打開(kāi)線編號(hào)顯示/NUMBER,2 !只顯示編號(hào)，消除彩色顯示/VIEW, 1 ,-1/AUTO, 1 !改

6、變視角為Bottom!創(chuàng)建輪盤(pán)截面輪廓線LSTR,1,2LSTR,2,3LSTR,1,6LSTR,6,4LSTR,4,5LSTR,5,16LSTR,16,15LSTR,15,14LSTR,14,11LSTR,11,12LSTR,12,17LSTR,8,7LSTR,7,9LSTR,9,10LSTR,10,13LPLOT !顯示線LTAN,11,8 !創(chuàng)建切線LTAN,2,13AL,ALL !創(chuàng)建輪盤(pán)截面/PNUM,LINE,0 !關(guān)閉線編號(hào)顯示/PNUM,KP,0 !關(guān)閉關(guān)鍵點(diǎn)編號(hào)顯示!對(duì)盤(pán)截面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)生成基本扇區(qū)K,18,K,19,300 !創(chuàng)建軸線上的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)VROTAT,ALL,18,1

7、9,60 !指定截面繞關(guān)鍵點(diǎn)18，19形成的軸線旋轉(zhuǎn)60度生成體/VIEW, 1 ,1,1,1/AUTO, 1 !改變視角為isoSAVE!創(chuàng)建均壓孔wprot,30 !將工作平面繞Z軸旋轉(zhuǎn)30度CYL4,200,0,10,300 !在工作平面(200,0)位置創(chuàng)建半徑為10，高度為300的柱VSBV,1,2 !從已經(jīng)創(chuàng)建的基本扇區(qū)中減去柱體，形成均壓孔SAVE!對(duì)基本扇區(qū)進(jìn)行分割/VIEW, 1 ,-1/AUTO, 1 !改變視角為BACKWPCSYS,-1,0 !將工作平面與總體笛卡兒坐標(biāo)系對(duì)齊LSTR,18,19 !連接關(guān)鍵點(diǎn)創(chuàng)建軸線FLST,2,2,8FITEM,2,0,0,0FITE

8、M,2,220,0,0CIRCLE,P51X,60 !創(chuàng)建半徑為220的圓弧線FLST,2,2,8FITEM,2,0,0,0FITEM,2,180,0,0CIRCLE,P51X,60 !創(chuàng)建半徑為180的圓弧線LSLA,U !去除關(guān)聯(lián)于面的線/PNUM,LINE,1 !打開(kāi)線編號(hào)顯示ADRAG,53,52 !將半徑為220的圓弧線沿軸線拉伸成部分柱面ADRAG,54,52 !將半徑為180的圓弧線沿軸線拉伸成部分柱面/PNUM,LINE,0ALLSEL !選擇所有ASLV,U !去除所有關(guān)聯(lián)于體的面VSBA,ALL,ALL !用當(dāng)前選擇集中的兩個(gè)柱面分割扇區(qū)體ALLSELwprot,90 !將

9、工作平面繞工作平面X軸旋轉(zhuǎn)90度wprot,21 !將工作平面繞工作平面Y軸旋轉(zhuǎn)21度VSBW,ALL !將所有體用當(dāng)前工作平面分割wprot,9 !將工作平面繞工作平面Y軸旋轉(zhuǎn)9度VSBW,ALL !將所有體用當(dāng)前工作平面分割wprot,9 !將工作平面繞工作平面Y軸旋轉(zhuǎn)9度VSBW,ALL !將所有體用當(dāng)前工作平面分割LDELE,52,1 !刪除軸線CSYS,1 !將激活坐標(biāo)系轉(zhuǎn)到總體柱坐標(biāo)系VSEL,S,LOC,X,180,220 !選擇徑向位置與均壓孔相同的體CM,HOLEVOL,VOLU !用這些體創(chuàng)建名為HOLEVOL的組件，便于后面引用ALLSELVPLOT !顯示體SAVE!定

10、義周期對(duì)稱分析選項(xiàng)ASEL,S,LOC,Y,0 !選擇低角度組件CM,CYCLICM01L,node !定義低角度組件ASEL,S,LOC,Y,60 !選擇高角度組件CM,CYCLICM01h,node !定義高角度組件ALLSELCYCLIC,6,60,1,'CYCLIC' !指定周期對(duì)稱分析選項(xiàng)!對(duì)盤(pán)扇區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格劃分ESIZE,3 !全局單元尺寸!連接多于面和線CMSEL,S,HOLEVOL !擇組件HOLEVOLVSEL,R,LOC,Y,21,30 !選擇均壓孔一側(cè)的體ASLV,S !所有關(guān)聯(lián)于體的面WPCSYS,-1,0 !作平面與總體笛卡兒坐標(biāo)系對(duì)齊wprot,30w

11、poff,200 !作平面原點(diǎn)移至均壓孔圓心位置CSWPLA,11,1 !在工作平面原點(diǎn)創(chuàng)建柱坐標(biāo)系，并激活A(yù)SEL !去除均壓孔上表面ASEL !去除均壓孔下表面ASEL,U,LOC,X,10 !去除均壓孔側(cè)表面CSYS,1 !活坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換至總體柱坐標(biāo)系A(chǔ)SEL,U,LOC,Y,30 !去除剖分均壓孔的面!ACCAT,ALL !孔一側(cè)體的三個(gè)側(cè)面連接LSLA,S !聯(lián)于選擇的面的線LSEL !選擇均壓孔上表面邊界線!LCCAT,ALL !線連接在一起LSLA,SLSEL !選擇均壓孔下表面邊界線!LCCAT,ALL !線連接在一起!生成網(wǎng)格TYPE,1MSHAPE,0,3D !對(duì)體用六面體單

12、元?jiǎng)澐志W(wǎng)格VSEL,S,LOC,Y,0,21 !選擇均壓孔一側(cè)的體VSWEEP,ALL !掃掠形式生成網(wǎng)格VSEL,S,LOC,Y,21,30 !選擇均壓孔的一半包括輪盤(pán)部分VSEL,U,LOC,X,180,220 !從選擇集中去除均壓孔部分VSWEEP,ALL !對(duì)這部分掃掠生成網(wǎng)格CMSEL,S,HOLEVOL !選擇組件VSEL,R,LOC,Y,21,30 !選擇均壓孔VSWEEP,ALL !對(duì)其掃掠生成網(wǎng)格VSEL,S,LOC,Y,0,30 !選擇扇區(qū)的一半ASEL,S,ACCA !選擇連接面ADELE,ALL !刪除之LSEL,S,LCCA !選擇連接線LDELE,ALL !刪除之CSYS,4 !激活坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到當(dāng)前工作平面，位于均壓孔圓心VSYMM,Y,ALL,0,0 !將選擇集中的體通過(guò)XZ平面鏡像生成均壓孔的另一半ALLSEL !選擇所有NUMMRG,ALL !用默認(rèn)公差消除重復(fù)元素NUMCMP,ALL !壓縮所有元素的編號(hào)CSYS,1NROTAT,ALLSAVE!加載并求解/SOLUANTYPE, MODAL !定義分析類型為模態(tài)分析MXPAND,3 !指定擴(kuò)展三階模態(tài)形狀MODOPT,LANB,3,0,5000 !在0-5000Hz的頻率范圍內(nèi)用蘭佐斯方法提取三階模態(tài)CYCOPT,NODDIA,0,3,1 !指定對(duì)0-3階節(jié)徑求解，實(shí)際上是結(jié)構(gòu)的所有