ansys模態(tài)分析及詳細(xì)過程Word版

整理為word格式整理為word格式整理為word格式壓電變換器的自振頻率分析及詳細(xì)過程1.模態(tài)分析的定義及其應(yīng)用模態(tài)分析用于確定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)或機(jī)器部件的振動(dòng)特性(固有頻率和振型)，即結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，它們是承受動(dòng)態(tài)載荷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)。同時(shí)，也可以作為其它動(dòng)力學(xué)分析問題的起點(diǎn)，例如瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析、諧響應(yīng)分析和譜分析，其中模態(tài)分析也是進(jìn)行譜分析或模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析或瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析所必需的前期分析過程。ANSYS的模態(tài)分析可以對(duì)有預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析和循環(huán)對(duì)稱結(jié)構(gòu)模態(tài)分析。前者有旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片等的模態(tài)分析，后者則允許在建立一部分循環(huán)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的模型來完成對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析。ANSYS提供的模態(tài)提取方法有:子空間法(subspace)、分塊法(blocklancets),縮減法(reduced/householder)、動(dòng)態(tài)提取法(powerdynamics)、非對(duì)稱法(unsymmetric),阻尼法(damped),QR阻尼法(QRdamped)等，大多數(shù)分析都可使用子空間法、分塊法、縮減法。ANSYS的模態(tài)分析是線形分析，任何非線性特性，例如塑性、接觸單元等，即使被定義了也將被忽略。2.模態(tài)分析操作過程一個(gè)典型的模態(tài)分析過程主要包括建模、模態(tài)求解、擴(kuò)展模態(tài)以及觀察結(jié)果四個(gè)步驟。(1).建模模態(tài)分析的建模過程與其他分析類型的建模過程是類似的，主要包括定義單元類型、單元實(shí)常數(shù)、材料性質(zhì)、建立幾何模型以及劃分有限元網(wǎng)格等基本步驟。(2).施加載荷和求解包括指定分析類型、指定分析選項(xiàng)、施加約束、設(shè)置載荷選項(xiàng)，并進(jìn)行固有頻率的求解等。指定分析類型，MainMenu-Solution-AnalysisType-NewAnalysis,選擇Modal。指定分析選項(xiàng)，MainMenu-Solution-AnalysisType-AnalysisOptions，選擇MODOPT(模態(tài)提取方法〕，設(shè)置模態(tài)提取數(shù)量MXPAND.定義主自由度，僅縮減法使用。施加約束，MainMenu-Solution-DefineLoads-Apply-Structural-Displacement。求解，MainMenu-Solution-Solve-CurrentLS。(3).擴(kuò)展模態(tài)如果要在POSTI中觀察結(jié)果，必須先擴(kuò)展模態(tài)，即將振型寫入結(jié)果文件。過程包括重新進(jìn)入求解器、激話擴(kuò)展處理及其選項(xiàng)、指定載荷步選項(xiàng)、擴(kuò)展處理等。激活擴(kuò)展處理及其選項(xiàng)，MainMenu-Solution-LoadStepOpts-Expansionpass-SingleExpand-Expandmodes。指定載荷步選項(xiàng)。擴(kuò)展處理，MainMenu-solution-Solve-CurrentLS。注意:擴(kuò)展模態(tài)可以如前述辦法單獨(dú)進(jìn)行，也可以在施加載荷和求解階段同時(shí)進(jìn)行。本例即采用了后面的方法(4).查看結(jié)果模態(tài)分析的結(jié)果包括結(jié)構(gòu)的頻率、振型、相對(duì)應(yīng)力和力等整理為word格式整理為word格式整理為word格式所有圖片大小可以自己調(diào)節(jié)實(shí)例在開始菜單中啟動(dòng)MechanicalAPDLProductlauncher，如圖1所示其中WorkingDirectory代表你的工作路徑，也就是所有ansys的生成文件都存在這個(gè)文件加下。而jobName就代表你所做實(shí)例的名字，實(shí)例中我們將目錄設(shè)為F盤，工作名設(shè)為model2.最后點(diǎn)擊run運(yùn)行進(jìn)入ansys界面。如圖2所示。整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖2定義單元類型拾取菜單MainM--Preprocessor-ElementType-Add/Edit/Delete,如圖3所示。然后單擊，圖3然后單擊add按鈕。如圖4所示，單擊ok,選擇solid5單元，這樣就完成了對(duì)單元的選擇。然后再單擊圖3中的close按鈕。整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖4定義材料屬性拾取菜單MainMenu-Preprocessor--MaterialProps-MaterialModels.彈出對(duì)話框，如圖5所示。定義相對(duì)介電常數(shù)。在右側(cè)列表中依次雙擊"electromagnetic","relativepermittivity","orthotropic".輸入相關(guān)參數(shù)。圖5在右側(cè)再點(diǎn)擊Density,如圖6所示。定義材料的密度。密度為7500，單擊ok。圖6在右側(cè)在依次點(diǎn)擊“Piezoelectrics”“Piezoelectricmatrix”定義壓電應(yīng)力矩陣，如圖7所示。輸入相關(guān)參數(shù)。單擊ok。整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖7在右側(cè)列表中依次雙擊"Structural","Linear","Elastic","Anisotropic"如圖8所示，定義各向異性彈性矩陣設(shè)置，輸入?yún)?shù)，單擊ok。圖8點(diǎn)擊Material-Exit完成對(duì)材料的定義。4.建模選取菜單Parameters-ScalarParameters在selection中輸入L=10E-3然后點(diǎn)擊accept，再輸入h=20e-3整理為word格式整理為word格式整理為word格式,點(diǎn)擊accept，按照相同的步驟輸入，w=10e-3,a3=1000.如圖9所示。圖9點(diǎn)擊close。拾取菜單MainMenu-Preprocessor–Modeling-Create-Keypoints-InActiveCS彈出對(duì)話框，如圖10所示，輸入1,創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)1，坐標(biāo)為0,0,0.點(diǎn)擊apply。圖10再輸入如圖11所示圖11點(diǎn)擊apply。輸入圖12所示。整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖12圖13建立四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。復(fù)制關(guān)鍵點(diǎn)選取modeling-copy-keypoints彈出選框，如圖14所示。點(diǎn)擊pickall彈出圖15所示的選框，輸入?yún)?shù)，單擊ok。復(fù)制一份，向z軸偏移距離為H。圖14圖15改變視角選取plotctrls-panzoomrotate-iso然后點(diǎn)擊close是原始坐標(biāo)系不顯示選取plotctrls-windowscontrols-windowsoptions如圖16所示選取noshown點(diǎn)擊ok。整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖16創(chuàng)建直線MainMenu-Preprocessor–Modeling-Create-line-line-straightline選取點(diǎn)1和5，點(diǎn)擊ok。劃分直線網(wǎng)格，分為4份。MainMenu–Preprocessor-meshing-sizecntrls-manualsize-line-alllines,如圖17所示，點(diǎn)擊ok。圖17通過關(guān)鍵點(diǎn)創(chuàng)建面，MainMenu-Preprocessor–Modeling-Create-areas-arbitrary-throughkps彈出選框，選取點(diǎn)1,2,3,4。通過面拉伸體，MainMenu-Preprocessor–Modeling-operate-extrude-areas-alonglines彈出選框，選取剛才那個(gè)形成的面，單擊ok，然后再選取前面我們建立的線，點(diǎn)擊ok，形成的體如圖18所示。整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖185.網(wǎng)格劃分顯示線號(hào)plotctrls-numberinglinenumbers前打鉤。點(diǎn)擊ok。圖19所示圖19顯示線plot-lines選取meshing-meshtool如圖20所示。選取line后邊的set彈出選框，選取線11.和13，單擊ok，彈出如21所示，輸入2，單擊ok。劃分為兩部分。整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖20圖21選取hex，mapped,點(diǎn)擊meshtool中的mesh彈出選框，選取體，單擊ok。如圖22所示。圖226.施加約束選取節(jié)點(diǎn)select-entities彈出如圖23所示的對(duì)話框,點(diǎn)擊ok。整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖23拾取菜單MainMenu--Solution-DefineLoads-Apply-Structural-Displacement-symmetryb.c-onnodes彈出圖24選框，單擊ok。圖24同理約束y軸，將圖24中改為y軸，單擊ok。7.分析類型拾取菜單MainMenu-Solution-AnalysisType-NewAnalysis。彈出對(duì)話框，選擇"TypeofAnalysis"為"Modal",單擊"OK"按鈕。8.指定分析選項(xiàng)拾取菜單MainMenu-Solution-AnalysisType-AnalysisOptions。彈出對(duì)話框，在"No.ofmodestoextract"文本框中輸入10.擴(kuò)展模態(tài)數(shù)為10如圖25所示，單擊ok。整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖25頻率范圍50000到150000,圖26所示,單擊ok。圖26約束z=0和z=h的面的節(jié)點(diǎn)電壓為0.選取節(jié)點(diǎn)select-entities彈出如圖27所示的對(duì)話框,點(diǎn)擊ok。圖27圖29整理為word格式整理為word格式整理為word格式拾取菜單MainMenu--Solution-DefineLoads-Apply-electric-boundary-voltage-onnode如圖28所示，單擊ok。圖28同理定義z=h，電壓為0.如圖29.所示施加約束時(shí)，先選取該面上的節(jié)點(diǎn)，然后直接施加就是該面的約束。在每一步施加約束時(shí)，我們都先選擇該面上的節(jié)點(diǎn)后再施加。圖23,27,29都是選擇相應(yīng)面上的節(jié)點(diǎn)。然后是假載荷，不然施加的是全部節(jié)點(diǎn)。9.求解拾取菜單MainMenu-Solution-Solve-CurrentLS。單擊“SolveCurrentLoadStep”對(duì)話框的“OK”按鈕。出現(xiàn)“Solutionisdone!”提示時(shí)，求解結(jié)束，即可查看結(jié)果了。10列表固有頻率拾取菜單MainMe-GeneralPostproc-ResultsSummary。彈出窗口，列表中顯示了模型的前10率，可以看出結(jié)果雖然存在一定的誤差，但與解析解是基本符合的。查看完畢后，關(guān)閉該窗口。11.拾取菜單MainMenu-GeneralPostproc-ReadResults-FirstSet12.用動(dòng)畫觀察模型的一階模態(tài)拾取菜單UtilityMenu-PlotCtrls-Animate-ModeShape。彈出對(duì)話框，單擊“OK”按鈕。觀察完畢，單擊“AnimationController”對(duì)話框的"close"按鈕13.觀察其余各階模態(tài)拾取菜單MainMenu-GeneralPostproc-ReadResults-NextSet.依次將其余各階模態(tài)的結(jié)果