《机翼模型的模态分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机翼模型的模态分析（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、教程6：机翼模型的模态分析问题阐述这是一个机翼的简单模态分析。该机翼模型沿着长度方向具有 不规则形状，而且其横截面是由直线和曲线构成（如图所示）。机翼 一端固定于机身上，另一端则自由悬挂。问题研究的目的是计算机 翼的固有频率和振型。所给条件机翼的尺寸见上图所示，材料是低密度的聚乙烯，其杨氏模量为38X103 psi,泊松比为 0.3,密度为 1.033X 10-3 slugs/in3。近似与假设假设机翼与机身相连的一端所有自由度完全固定。机翼材料特性为常 数并是各向同性。使用一个体模型来构造机翼横截面的 2-D 模型，创建一个合理的网格 并将横截面拉伸成3-D的体模型，系统会自动对体模型进行网
2、格划分。为了以最少的时间来创建体模型，要简化翼面2-D模型的创建操作。 为了更好地模拟翼面的形状，需要建立更多的数据点。此外，本例中所做的离散化是相当粗糙的，即单元网格太大，因此计 算结果误差也非常大。故该练习只作为一种方法练习，其计算精度不必考 虑。交互式的求解过程1建立几何模型1.1 创建给定位置的关键点1Main Menu：Preprocessor-Modeling-CreateKeypointIn Active CS。2输入关键点号 1。3分别输入0，0，0 作为关键点1的坐标值4按下 Apply 按钮完成第一个点的创建。5输入关键点号 2。6分别输入2，0，0 作为关键点2的坐标值。
3、7按下 Apply 按钮完成第二个点的创建。 8输入关键点号 3。39输入2.3，0.2，0 作为关键点3的坐标值。10按下 Apply 按钮完成第三个点的创建。11输入关键点号 4。12输入1.9，0.45，0 作为关键点4的坐标值。13按下 Apply 按钮完成第四个点的创建。14输入关键点号 5。15分别输入 1，0.25，0 作为关键点5 的坐标值16.按下OK按钮完成所有点的创建。1.2 创建关键点之间的直线和曲线1 . Main Menu： PreprocessorModeling-CreateLines-LinesStraight Line 2依次选择关键点1，2，5，1（点1
4、在原点处）。3按下选择菜单上的OK按钮。通过在点 2 和点 5 之间画一段曲线来定义机翼的弯曲部分。 ANSYS 提供了一个选项来定义曲线上第一点和最后一点处外矢 量切线的方向。使用这一选项可使机翼在底部斜度为0，而在顶 部斜度则为 0.25，见问题阐述部分的示意图。4. Main Menu： Preprocessor-Modeling-Create-Lines-SplinesWith OptionsSpline thru KPs。5. 依次选择点 2，3，4，5。6按下选择菜单上的OK按钮。7. 在弹出的对话框中XVI, YV1, ZV1后的编辑框内分别输入 -1， 0， 0。8. 在对话框
5、中XV6,YV6,ZV6后的编辑框内分别输入-1,-0.25, 0。9. 按下OK按钮完成操作。1.3 创建横截面1 . Main Menu： Preprocessor -Modeling-Create-Areas-ArbitraryBy Lines。2选择所有的线条（3 条）。3. 按下选择菜单上的OK按钮。4 Toolbar：SAVE_DB。2. 定义材料特性2.1 定义常数材料特性1. Main Menu：Preprocessor Material PropsMaterial Models。冬 DEfinE Hit erial Na del Behaviord.s i HLpllater
6、ial Na dels Definedlaterisl Nodtl ffTUiber 1DriKoti-!：AniEotrapiiFric 12 :-jl Cosi ci entBsnipiiisTharnIzp-anEio 匚门臼Ponli nearI ci.z i刮WlStructural2Mater id riodelE Mail日UeJnlxe窃otrcipi c2. 在材料定义窗口内选择：StructuralLineaElastic Isotropic。3. 在 EX 栏输入 38000（杨氏弹性模量），在 PRXY 栏输入 0.3 （泊送比）。4. 在材料定义窗口内选择： Stru
7、cturalDensity。5. 在 DENS 栏后输入 1.033e-3。6. 按下OK按钮完成操作并关闭对话框。3. 产生网格3.1 设置优先权1. Main Menu： Preferences2. 在弹出的对话框中将“St rue tura l选中。3. 按下OK按钮完成操作并关闭对话框。3.2 定义单元类型本例中要定义两种单元类型:一个2-D单元和一个3-D单元。 用2-D单元给机翼的横截面划分网格，然后拉伸该面积创建一个 3-D体积。网格将沿着几何形状被拉伸，所以体积中的3-D单元 将自动生成。1. Main Menu: PreprocessorElement TypeAdd/Edi
8、t/Delete。2. 按下 Add 按钮来打开添加单元类型对话框。3. 在左侧列表中选择Structural Solid单元家族，在右侧列表中 选择Quad 4node (PLANE42)单元，作为第一种单元类型。4. 按下 Apply 按钮。5. 与步骤3类似，在左侧列表中选择Structural Solid，在右 侧列表中选择Brick 8node (SOLID45)，作为第二种单元 类型。6. 按下选项对话框中的OK按钮完成操作并关闭对话框。7. 按下 Close 按钮，关闭单元类型对话框。8. Toolbar: SAVE_DB。3.3 对横截面进行网格划分接下来是更改网格控制以获得特
9、定的网格密度。1 Main Menu：PreprocessorMeshingMesh Tool。2 按下 MeshTool 窗口内 Global 后的 Set 按钮。3在 SIZE 后的编辑框内输入数值0.25作为单元边长4. 按下OK按钮关闭对话框。5 按下 MeshTool 窗口内的 Mesh 按钮。6. 在选择菜单上按下Pick All按钮。7. 浏览出现的消息窗口内容后，将其关闭。8. 关闭Mesh Tool对话框，单元划分结果见下图。3.4 将已划分网格的面积拉伸为已划分网格的体积在这一步里，定义 3-D 体积时，首先要把单元类型改为类型2SOLID45，然后再将面积拉伸为体积。1.
10、 Main Menu：Preprocessor-Modeling-OperateExtrudeElem Ext Opt。2将单元类型设置为2 SOLID45。 3在编辑框内输入 8(拉伸出的单元数)4. 按下OK按钮关闭对话框。5Main Menu：Preprocessor-Modeling-OperateExtrude-Areas-By XYZ Offest。6 按下选择菜单上的Pick All按钮。7. 在出现的窗口中，在DX, DY, DZ后的编辑框内输入0, 0, 10作为坐标原点沿Z方向拉伸到的最终位置。8. 按下OK按钮关闭对话框。9. 关闭出现的警告窗口。该题也可以使用SOLID
11、95 (20-node Brick)作为单元类型2。10Utility Menu：PlotCtrlsPan，Zoom，Rotate。11选择 Pan-Zoom-Rotate 窗口中的 Iso 按钮。12关闭该对话框，结果见下图。13Toolbar：SAVE_DB。4施加约束4.1 选择 2-D 单元在给机翼固定端施加约束之前，选择所有2-D 面积网格中用过的 PLANE42 单元，在分 析过程中将不使用这些单元。1Utility Menu：SelectEntities。2在最上面的下拉列表中选择 Elements。 3在第二个下拉列表中选择 By Attributes 4选中 Elem typ
12、e num 选项。5在文本框内输入数值1 作为单元类型号 6选中 Unselect 选项。7按下 Apply 按钮。4.2 对模型施加约束 约束将被加在机翼与机身连接处的所有 节点上。选择 Z=0 处的所有节点，然后应用位 移约束条件。1在最上面的下拉列表中选择 Nodes。2在第二个下拉列表中选择 By Location。3选择 Z coordinates 选项。4. 在文本框内输入数值0作为Z坐标。5. 选择From Full选项。6. 按下 Apply 按钮。7. Main Menu：Preprocessor-Loads-Define Loads-Apply-Structural-Dis
13、placementOn Nodes。8. 按下选择菜单上的Pick All按钮选择所有节点。9. 在 Apply U，Rot on Nodes 窗口的自由度列表中选择 All DOF （所有自由度）。10. OK （注意：保持 Displacement value 后的编辑框为空白，缺省状态下的值 为 0）。11. 在第二个下拉列表中选择 By Num/Pick。12. 按下 Select All 按钮。13. 按下 Cancel 按钮关闭对话框。5.求解1314. Toolbar： SAVE_DB。5.1 选择分析类型和相关选项1 . Main Menu： Solution-Analysis
14、 Type-New Analysis。2.选择Modal （模态）选项。3 按下对话框中的OK按钮。4. Main Menu： SolutionAnalysis TypeAnalysis Options。5. 在 Modal Analysis 窗口中，选择 Block Lanczos 选项。6. 在上面的文本框内输入5作为要求解的固有频率数。7. 在下面的文本框内输入5作为要求解的固有频率数。8. 按下 OK 按钮，关闭 Modal Analysis 窗口。9. 分别在编辑框内输入0和100000000作为起始频率和结束频 率并按下OK按钮。10. Toolbar： SAVE_DB。5.2 求
15、解1Main Menu：Solution-Solve-Current LS。1上步操作后，屏幕上出现一个状态窗口。浏览窗口内的信息， 然后选择 File 菜单内的 Close 项关闭该窗口。2按下 OK 按钮，开始求解。4.分别按下Yes按钮关闭两个警告信息窗口。5关闭求解结束时的信息窗口。基于前面的讨论，接受这些警告。之所以会出现这些警告，是因 为定义了 PLANE42 单元但在分析过程中却没有使用。只是用它 来给 2-D 的机翼横截面积划分网格。6.观察结果6.1 列出固有频率值1. Main Menu：Generl Postproc Results Summary。2关闭信息窗口。* INDEX
