《【2017年整理】Ansys13例弦的横向振动转子的固有频率分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】Ansys13例弦的横向振动转子的固有频率分析（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 13 例 有预应力模态分析实例弦的横向振动本例介绍了利用 ANSYS 进行有预应力模态分析的方法、步骤和过程，并使用解析解对有限元分析结果进行了验证。有预应力模态分析分为两大步骤：首先进行结构静应力分析，并把静应力作为预应力施加在模型上；其次进行模态分析。13.1 概述有预应力模态分析用于计算有预应力结构的固有频率和振型，例如，对高速旋转的锯片的分析。除了首先要进行静力学分析把预应力施加到结构上外，有预应力模态分析的过程与普通的模态分析基本一致。(1)建模并进行静力学分析。当进行静力学分析时，预应力效果选项必须打开(PSTRES，ON)，关于集中质量的设置( LUMPM)必须与随后进行的有
2、预应力模态分析一致。静力学分析过程与普通的静力学分析完全一致。(2)重新进入 Solution，进行模态分析。同样,预应力效果选项也必须打开(PSTRES，ON)。另外，静力学分析中所生成的文件 JobnameEMAT 和JobnameESAV 必须都存在。(3)扩展模态后在后处理器中查看它们。13.2 问题描述及解析解图 13-1 所示为一被张紧的琴弦，已知琴弦的横截面面积 A=10-6m2，长度L=1m，琴弦材料密度 =7800 kg/m3，张紧力 T=2000 N，计算其固有频率。根据振动学理论，琴弦的固有频率计算过程如下：琴弦单位长度的质量=A=780010-6=7.810-3kg/m
3、波速= T= 20007.810-3=506.4m/s琴弦的第 i 阶固有频率i=ia2L=i506.421 =253.2iHz (i=1,2,按式(13-1)计算出琴弦的前 10 阶频率，如表 13-1 所示。阶次1 2 3 4 5 6 7 8 9 10频率Hz253.2 506.4 759.6 1012.8 1266. 1519.2 1772.4 2025.6 2278.8 2532.013.3 分析步骤13.3.1 改变任务名拾取菜单 Utility MenuFileChange Jobname，弹出如图 13-2 所示的对话框，在“/FILNAM”文本框中输入 EXAMPLE13，单击
4、 “OK”按钮。图 13-2 改变任务名对话框13.3.2 选择单元类型拾取菜单 Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete，弹出如图 13-3 所示的对话框，单击“Add ”按钮，弹出如图 13-4 所示的对话框，在左侧列表中选“Structural Link”，在右侧列表中选“3D finit sta 180”，单击“OK”按钮，最后单击如图 13-3 所示对话框中的“Close”按钮。13.3.3 定文材料模型拾取菜单 Main MenuPreprocessoMaterial PropsMaterial Models，弹出如图 13-
5、5 所示的对话框，在右侧列表中依次拾取 “Structural”、 “Linear”、“Elastic”、 “Isotropic”，弹 出如图 13-6 所示的对话框，在“EX ”文本框中输入 2e11（弹性模量） ，在 “PRXY”文本框中输入 0.3（泊松比） ，单击“OK ”按钮；再拾取右侧列表中“Structural”下的“Density”项，弹出如图 13-7 所示的对话框，在“DENS”文本框中输入 7800 (密度)，单击“OK ，按钮，然后关闭如图 13-5 所示的对话框。图 13-3 单元类型对话框图 13-4 单元类型库对话框图 13-5 材料模型对话框图 13-6 材料特
6、性对话框图 13-7 定义密度对话框1 3.3.4 定文实常数拾取菜单 Main MenuPreprocessorReal ConstantsAdd/Edit/Delete，弹出如图 13-8 所示的对话框，单击“Add ， ”按钮，弹出如图 13-9 所示的对话框，在列表中选择“Type 1 LINK180”，单击“OK”按钮，弹出如图 13-10 所示的对话框，在“AREA”文本框中输入 le-6，单击“OK”按钮，返回图 13-8 所示的对话框，单击“Close ”按钮。图 13-8 定义实常数对话框图 13-9 选择单元类型对话框图 13-10 设置实常数对话框当单元特性对实体特性表达
7、不充分时，需要用实常数进行补充说明。13.3.5 创建关键点拾取菜单 Main MenuPreprocessor ModelingCreateKeypoints In Active CS，弹出如图 13-11 所示的对话框，在 “NPT”文本框中输入 1，在“X，Y，Z”文本框中分别输入 0,0,0，单击“Apply”按钮；再在“NPT”文本框中输入 2，在“X, Y，Z”文本框中分别输入 1， 0，0 ，单击“OK ”按钮。图 13-11 创建关键点对话框3.3.6 创建直线拾取菜单 Main MenuPreprocessor ModelingCreate LinesLines Straig
8、ht Line,弹出拾取窗口，拾取上一步所创建的关键点 1 和 2，单击”OK“按钮。13.3.7 划分单元拾取菜单 Main MenuPreprocessor Meshing MeshTool，弹出如图 13 -12 所示的对话框，单击“Size Controls”区域中“ Lines”后面的“Set”按钮，弹出拾取窗口，拾取上一步所创建的直线 1，单击“OK”按钮，弹出如图 13-13所示的对话框，在“NDIV”文本框中输入 50，单击“OK”按钮；再单击如图13-12 所示对话框中“Mesh”区域的“Mesh”按钮，弹出拾取窗口，拾取直线1，单击“OK”按钮。图 13-12 划分单元工具
9、对话框图 13-13 单元尺寸对话框从下一步开始进行静力分析，把预应力加到结构上，用预应力来模拟张紧力。1 3.3.8 显示关键点号拾取菜单 Utility Menu PlotCtrlsNumbering，如图 13-14 所示的对话框，将关键点号打开，单击“OK ”按钮。图 13-14 图号控制对话框13.3.9 显示直线拾取菜单 UtilityMenuPlotLines.13.3.10 施加约束拾取菜单 Main MenvSolutionDefine LoadsApplyStructural DisplacementOn Keypoints，弹出拾取窗口，拾取关键点 1，单击“OK”按钮，
10、弹出如图 13-15 所示的对话：1，框，在“Lab2”列表中选择“A11 DOF”，单击“Apply ”按钮；再次弹出拾取窗口，拾取关键点2，单击“OK”按钮，再次弹出如图 13-15 所示的对话框，在“Lab2”列表中选择“UY ”、 “UZ”，单击“ OK”按钮。图 13-15 施加约束对话框13.3.11 施加载荷拾取菜单 Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuraI Force/MonentOn Keypoints，弹出拾取窗口，拾取关键点 2，单击“OK”按钮，弹出如图 13-16 所示的对话框，选择“Lab”为“FX”，在“ VALUE
11、”文本框中输入 2000，单击“ OK”按钮。图 13-16 施加载荷对话框1 3.3.12 打开预应力效果在如图 13-17 所示的 ANSYS 命令行中输入“pstres，on” ，然后回车。图 13-17ANSYS 命令行该命令的菜单路径为 Main MenuSolution Analysis TypeAnalysis Options，如果该菜单项未显示在界面上，可以拾取菜单 Main MenuSolution Unabridged Menu，以显示 MainMenuSolution 下的所有菜单项。13.3.13 求解拾取菜单 Main MenuSolutionSolveCurrent
12、 LS，单击“Solve Current Load Step 对话框中的OK ”按钮。当出现“Solution is done!”提示时，静应力分析结束。从下一步开始进行模态分析。13.3.14 指定分析类型拾取菜单 Main MenuSolution Analysis Type New Analysis，弹出如图13-18 所示的对话框，选择“Type of Analysis”为“ Modal”，单击“OK”按钮。图 13-18 制定分析类型对话框13.3.15 指定分析选项拾取菜单 Min MenuSolutionAnalysis TypeAnalysis Options，弹出如图13-1
13、9 所示的对话框，在“Noof modes to extract”文本框中输入 20，选择“PSTRES”为 “Yes”，单击“OK ”按钮，弹出“Block Lanczos Method”对话框，单击“OK”按钮。图 13-19 模态分析选项对话框13.3.16 指定要扩展的模态数拾取菜单 Main Menu SolutionLoad Step OptsExpansionpassSingle ExpandExpand modes，弹出如图 13-20 所示的对话框，在“NMODE”文本框中输入 20，单击”OK “按钮。1 3.3.17 施加约束拾取菜单 Main MenuSolutionD
14、efine LoadsApplyStructural DisplacementOnKeypoints ，弹出拾取窗口，拾取关键点 2，单击“OK”按钮，弹出如图 13-15 所示的对话框，在“Lab2”列表中选择“A11 DOF”，单击“OK ”按钮。13.3.18 求解拾取菜单 Main MeSolutionSolveCurrent LS，单击“Solve Current Load Step”对话框中的“OK”按钮。当出现“Solution is done!”提示时，求解结束，即可查看结果。13.3.19 列表固有频率拾取菜单 Main MenuGeneral PostprocResults
15、 Summary，弹出如图 13-21所示的窗口，列表中显示了模型的前 20 阶频率，与表 13-1 相对照，可以看出结果虽然存在一定的误差，但与解析解是基本符合的。查看完毕后，关闭窗口。图 13-20 扩展模型对话框图 13-21 结果摘要以下过程用动画观察模型的各阶振型。13.3.20 从结果文件读结果取菜单 Main MenuGeneral PostprocRead ResultsFirst Set。13.3.21 用动画观察模型的一阶模态拾取菜单 Utility MenuPlotCtrlsAnimateMode Shape，弹出如图 13-22所示的对话框，单击“OK ”按钮。观察完毕，单击“Animation Controller”对话框中的“Close ”按钮。图 13-22 模态动画对话框13.3.22 观察其余各阶模态拾取菜单 Main MenuGeneral PostprocRead ResultsNext Set，依次将其余各阶模态的结果读入，然后重复步骤 13.3.21。第 14 例循环对称结构模态分析实例转子的固有频率分析本例介绍了利用 ANSYS 对循环对称结构进行模态分析的方法、步骤和过程。14.1 概述对于像直齿轮、涡轮、叶轮等具有循环对称性的结构，可以通过仅分析结构的一个扇区来计算整个结构的固有频率和振型，这样可以
