机翼模态分析实验命令流.docx
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机翼模态分析实验命令流
《机翼模态分析实验》
实验目的
1、使学生深化对机械系统有限元仿真的认识;
2、培养学生的工程分析能力。
一、实验内容
对飞机机翼完成几何建模、单元划分、约束处理、外载处理、参数设定、计算设定以及结果分析等完整的固有频率分析过程。
图—1
二、实验步骤
1、定义标题和设置参数
(1)Menu>选择菜单UtilityFile>ChangeTitle。
(2)输入文本“Modalanalysisofamodelairplanewing”,单击
。
(3)选择菜单MainMenu>Preferences。
(4)选中“Structural”选项,单击
。
2、定义单元类型
(5)选择菜单MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete,弹出【ElementTypes】窗口如图2。
图2【ElementTypes】窗口
(6)单击
,弹出【LibraryofElementTypes】对话框如图3。
图3【LibraryofElementTypes】对话框
(7)在左侧的滚动框中选择“StructuralSolid”。
(8)在右侧的滚动框中选择“Quad4node42”。
(9)单击
。
(10)在右侧的滚动框中选择“Brick8node45”,单击
。
(11)单击
关闭窗口。
1.定义材料性质
(12)选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels,打开【DefineMaterialModelBehavior】材料属性对话框如图4。
图4【DefineMaterialModelsDefined】窗口
(13)在【MaterialModelsAvailable】窗口中选择下面的路径:
Structural>Linear>Elastic>Isotropic;打开另一对话框。
(14)在【EX】一栏中输入“3800”。
(15)在【PRYX】一栏中输入“0.3”,单击
关闭窗口。
(16)双击“Structural,Density”,打开另一窗口。
(17)在【DENS】一栏中输入“1.033E-3”,单击
关闭窗口。
(18)“MaterialModelNumberl”出现在【DefineMaterialModelsDefined】窗口中。
(19)选择菜单Material>Exit,退出【DefineMaterialModelBehavior】窗口。
2.创建关键点
(20)选择菜单MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>InActiveCS,弹出【CreateKeypointsinActiveCoordinateSystem】窗口如图5。
图5【CreateKeypointsinActiveCoordinateSystem】窗口
(21)在【keypointnumber】中输入“1”,在【LocationinactiveCS】中输入坐标“0,0,0”。
(22)单击
。
(23)重复步骤
(2)和(3),输入关键点2~5的坐标值:
(2,0,0)、(2.3,0.2,0)、(1.9,0.45,0)与(1,0.25,0)。
(24)在输入完最后一点之后,单击
。
(25)选择菜单UtilityMenu>PlotCtrls>WindowControls>WindowOptions。
(26)在“Locationoftriad”滚动菜单中选中“Notshown”,单击
。
(27)选择菜单UtilityMenu>PlotCtrls>Numbering。
(28)将“Keypointnumbers”设为“ON”,单击
。
3.在关键点之间创建线
(29)选择菜单MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>>Lines>Lines>StraightLine,弹出图6的【CreateStraightLines】拾取菜单。
(30)在绘图区域按顺序选中关键点1和2,绘出一条直线。
(31)在绘图区域按顺序选中关键点5和1,绘出另一条直线。
(32)单击
。
(33)选择菜单MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Splines>Withoptions>SplinethruKPs,弹出【B-Spline】拾取菜单窗口图7。
图6【CreateStraightLines】窗口图7【B-Spline】窗口
(34)按顺序选中关键点2,3,4,5,然后单击
,弹出另一窗口如图8所示。
图8【B-Spline】窗口
(35)在“XVl,YVl,ZVl”域中输入“-1,0,0”;在“XV6,YV6,ZV6”域中输入“-1,-0.25,0”。
(36)单击
,在绘图区域显示出机翼的曲线部分如图9。
图9机翼的曲线部分
4.创建横截面
(37)选择菜单MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>Bylines,弹出【CreateAreas】拾取菜单如图10。
(38)在绘图区域选中所有的三条直线,单击
,生成面如图11。
图10【CreateAreas】拾取菜单图11生成的面
(39)单击Toolbar上的
进行存盘。
5.定义网格密度并进行网格划分
(40)选择菜单MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Global>Size,弹出【GlobalElementSizes】窗口如图12。
(41)在“Elementedgelength”一栏中输入“0.25”,单击
。
图12【GlobalElementSizes】对话框
(42)选择菜单MainMenu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Free,打开【MeshAreas】拾取菜单如图13。
(43)单击
,如果出现警告信息,忽略并关闭信息窗口,生成模型如图5-15所示。
图13【MeshAreas】拾取菜单图14生成的有限元模型
(44)单击Toolbar上的
进行存盘。
6.将网格划分面积嵌入网格划分体积
(45)选择菜单MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Global>Size,弹出【GlobalElementSizes】窗口。
(46)删除单元的边界长度。
(47)在“Numberofelementdivisions”中输入“10”,单击
。
(48)选择菜单MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshingAttributes>DefaultAttribs,弹出MeshingAttributes窗口如图15所示。
(49)在“Elementtypenumber”一栏中选择“2Solid45”,单击
。
(50)选择菜单MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Areas>ByXYZOffset,打开【ExtrudeAreabyOffset】拾取菜单如图16。
图15【MeshingAttributes】对话框图16【ExtrudeAreabyOffset】拾取菜单
(51)单击
,出现【ExtrudeAreasbyXYZOffset】菜单窗口。
(52)在“offsetsforextrusion”中输入“0,0,10”。
(53)单击
,如果出现警告信息,忽略并关闭信息窗口。
(54)选择菜单UtilityMenu>PlotCtrls>PanZoomRotate。
(55)单击
按钮并关闭该工具条。
(56)单击Toolbar上的
进行存盘。
7.指定分析类型和分析选项
(57)选择菜单MainMenu>Solution>AnalysisType>NewAnalysis,出现如图17所示对话框。
图17【NewAnalysis】对话框
(58)选择“Modal”项并单击
。
(59)选择菜单MainMenu>Solution>AnalysisType>AnalysisOptions,打开【ModalAnalysis】对话框如图18所示。
图18【ModalAnalysis】对话框
(60)将“Subspace”设置为“ON”。
(Subspace选项没有出现在在12.0版本窗口中,可用PCGlanczos选项替代)
(61)在“No.ofmodestoextract”中输入“5”。
(62)单击
,出现【SubspaceModalAnalysis】窗口如图19。
图19【SubspaceModalAnalysis】窗口
(63)使用默认设置并单击
。
8.取消PLANE42单元类型的选定
(64)选择菜单UtilityMenu>Select>Entities,弹出【SelectEntities】对话框。
(65)选择“Elements”和“ByAttributes”。
(66)将“Elemtypenum”选项设为打开状态。
(67)在“Min,Max,Inc.areafortheelementtypenumber”中输入“l”。
(68)选中“Unselect”选项,并单击
。
9.施加约束条件
(69)选择菜单UtilityMenu>Select>Entities,弹出【SelectEntities】对话框。
(70)选择“Nodes”和“ByLocation”。
(71)将“Zcoordinates”选项设为打开状态。
(72)在“Min,Max,Inc.areafortheZcoordinatelocation”中输入“0”。
(73)选中“FromFul”选项,并单击
。
(74)选择菜单MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnNodes,弹出【ApplyU,ROTonNodes】拾取菜单。
(75)单击
,打开【ApplyU,ROTonNodes】窗口。
(76)单击“AllDOF”。
(77)单击
。
(78)执行UtilityMenu>Select>Everything。
10.将模态扩展并求解
(79)选择菜单MainMenu>Solution>LoadStepOpts>ExpansionPass>SingleExpand>ExpandModes,弹出【ExpandModes】对话框如图20。
图20【ExpandModes】对话框
(80)在“No.ofmodestoexpand”中输入“5”,单击
。
(81)选择菜单MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS,开始求解。
(82)当求解完成后,关闭窗口。
11.进行结果后处理
(83)选择菜单MainMenu>GeneralPostproc>ResultsSummary,观察弹出信息内容然后关闭。
(84)选择菜单MainMenu>GeneralPostproc>ReadResults>FirstSet。
(85)选择菜单UtilityMenu>PlotCtrls>Animate>ModeShape,打开【AnimateModeShape】对话框如图21。
图21【AnimateModeShape】对话框
(86)单击
,观察显示动画。
(87)选择菜单MainMenu>GeneralPostproc>ReadResults>NextSet。
(88)选择菜单UtilityMenu>PlotCtrls>Animate>ModeShape。
(89)单击
,观察显示动画。
(90)重复(5)~(7)观察剩余的三个模态。
12.保存文件并退出ANSYS
(91)执行UtilityMenu>File>Saveas,保存为“Plane_resu.db”文件。
(92)单击Toolbar上的
按钮。
(93)选择“Quit-NoSave!
”并单击
。
命令流
/FILNAM,MODAL
/TITLE,Modalanalysisofamodalairplanewing
/PMETH,OFF,0
KEYW,PR_STRUC,1
/UIS,MSGPOP,3
/PREP7
ET,1,PLANE42
ET,2,SOLID45
MP,EX,1,3800
MP,PRXY,1,0.3
MP,DENS,1,1.033E-3
K,1,
K,2,2
K,3,2.3,0.2
K,4,1.9,0.45
K,5,1,0.25
/TRIAD,OFF
/PNUM,KP,1
LSTR,1,2
LSTR,5,1
BSPLIN,2,3,4,5,,,-1,0,,-1,-0.25,,
AL,1,2,3
ESIZE,0.25
MSHKEY,0
MSHAPE,0,2D
AMESH,1
SAVE
ESIZE,,10
TYPE,2
VEXT,1,,,0,0,10
/SOLU
ANTYPE,MODAL
MODOPT,SUBSP,5,,,,OFF
EQSLV,SPAR
MXPAND,5,,,,0.001
LUMPM,0
PSTRES,0
ESEL,U,TYPE,,1
NSEL,S,LOC,Z,0
D,ALL,ALL
ALLSEL,ALL
SOLVE
/POST1
SET,LIST
SET,FIRST
PLDI,,
ANMODE,10,0.5,,0
FINISH
/EXIT,ALL
三、实验设备
1、硬件:
联想启天计算机,内存1G以上、显卡显存512以上、三键(带滚轮)鼠标,标准键盘;
2、软件:
ANSYS功能模块需要全部定义安装
四、总结:
该软件在建模和分析方面与其他软件的区别及优点
五、实验要求
独立完成实验内容,并在实验结束后两周上交实验报告。