有限元谐响应分析.docx

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有限元谐响应分析

谐响应分析实例

如下图所示，弹簧质量系统受力示意1图，载荷F（t）随时间变化如图2所示，起频率变化范围为0到9Hz。

弹簧的刚度系数k1=k2=k3=300N/m，质量块M1=M2=1kg，F0=300N。

求系统的位移频率响应。

图1图2

操作过程

1.定义工作文件名和工作标题

（1）定义工作文件名。

GUI：

UtilityMenu》File》ChangeJobname。

弹出下图对话框，在此出现的对话框输入“xie111”，并将“Newlonganderrorfile”复选框选为“yes”，单击【ok】按钮。

图1定义工作文件名

（2）定义工作标题。

GUI：

UtilityMenu》File》ChangeTitle命令。

在出现的对话框中输入“xie666”，单击【ok】按钮，如下图。

图2定义工作标题

2.定义单元格

GUI：

MainMenu》Preprocessor》ElementsType》Add/Edit/Delete

在弹出的对话框，单击add按钮，弹出对话框，选择左边滚动窗口中的“Combination”，从而选择右边滚动窗口中的“Spring-damper14”，“Elementtypereferencenumber”采用默认1.如图所示单击apply按钮。

在左边滚动栏中继续选择“Structural”及其下的“Mass”，在右边选择“3Dmass21”如图所示。

图3单元定义对话框

图4单元设置对话框

3.定义实常数

GUI：

MainMenu》Preprocessor》RealConstant》Add/Edit/Delete。

弹出RealConstant对话框，单击Add按钮，弹出ElementTypeforRealConstant对话框，选择“Type1COMBIN14”单击ok，弹出对话框，设置单元实常数为1，按ok按钮关闭对话框。

单击RealConstants对话框的Add按钮，弹出ElementTypeforRealConstant对话框，选择列表中的“Type2MASS21”单击ok按钮，弹出如图对话框，设置单元实常数为2。

单击ok按钮，然后关闭对话框。

图5定义单元实常数1对话框

图6定义单元实常数2对话框

4.创建有限元模型

（1）创建节点

GUI:

MainMenu》Preprocessor》Modeling》Create》Nodes》InActiveCS

弹出对话框，在NODENodenumber中输入1.在X，Y，ZLocationinactiveCS中依次输入0，0，0；单击ok按钮。

按照上述方法，依次生成节点4（1，0，0）。

图7节点4的创建

（2）插入新节点

GUI:

MainMenu》Preprocessor》Modeling》Create》Nodes》FillbetweenNds，弹出对话框，在输入栏输入“1，4”单击ok按钮弹出一个对话框，如图设置，单击ok按钮。

图8在节点1与4插入节点对话框

（3）创建单元

GUI:

MainMenu》Preprocessor》Modeling》Create》Elements》AutoNumbered》ThruNode

弹出拾取对话框，在屏幕上拾取1，2两个节点，单击Apply，同理拾取2，3节点，3，4节点，单击ok按钮。

图9直线生成

（4）设置单元格属性

GUI：

MainMenu》Preprocessor》Modeling》Create》Elements》ElemAttribute

弹出对话框，在对话框中选择“2MASS21”，在“Realconstantsetnumber”选择2，其他默认，单击ok按钮。

图10单元属性对话框设置

（5）创建质量单元

GUI:

MainMenu》Preprocessor》Modeling》Create》Elements》Autonumbered》ThruNodes。

弹出对话框，分别拾取点2，单击Apply，拾取3点，单击ok按钮，单击工具栏的SAVE-DB按钮。

5.加载求解

（1）.GUI：

MainMenu》Solution》AnalysisType》NewAnalysis

在弹出对话框中选取“Harmonic”，单击ok按钮。

（2）.GUI：

MainMenu》Solution》AnalysisType》AnalysisOptions

弹出对话框，按下图进行设置。

接着弹出对话框，单击OK按钮接受默认选项。

图11谐响应分析对话框设置

图12完全谐响应分析对话框设置

（3）.设置输出选项

GUI:

MainMenu》Solution》LoadStepOpts》OuputCtrls》SoluPrintout

弹出对话框，选中“Lastsubstep”单击ok按钮。

如下图。

图13求解输出控制对话框设置

（4）.设置时间子步选择

GUI:

MainMenu》Solution》LoadStepOpts》Time/Frequence》FreqandSubsteps。

弹出对话框，按照下图填写。

图14时间子步选项设置

（5）.施加边界条件

GUI:

MainMenu》Solution》DefineLoads》Apply》Structural》Displacement》OnNode。

弹出拾取对话框，单击pickAll选择“UY”，单击ok按钮，关闭对话框。

图15所有节点上施加X方向的约束

（6）.GUI:

MainMenu》Solution》DefineLoads》Apply》Structural》Displacement》OnNode。

弹出对话框拾取节点1，4，单击ok按钮，按下图设置。

图16在节点1，4上施加X方向的约束

（7）施加载荷

GUI:

MainMenu》Solution》DefineLoads》Apply》Structural》Displacement》OnNode。

弹出拾取对话框，在输入栏输入2，单击ok按钮，弹出图形，安下图进行设置。

图17在节点2上设置集中载荷

（8）谐响应分析求解。

GUI:

MainMenu》Solution》Solve》CurrentLS

求解结束弹出Solutionisdone，关闭对话框。

图18

6.观察时间历程几处理结果

（1）GUI:

MainMenu》Solution》AnalysisType》NewAnalysis

在弹出对话框中选取“Harmonic”，单击ok按钮。

（2）定义时域变量

GUI:

MainMenu》TimeHistPostpro》DefineVariables

在弹出的对话框中单击Add按钮，按照下图配置。

，设置2和3节点的时间历程后处理变量。

定义完毕后，单击close按钮。

图19添加时间历程后处理变量

图20定义节点2的时间历程后处理变量

图21定义节点3的时间历程后处理变量

图22定义时间历程变量对话框

图23时间历程变量图形显示设置

（3）绘制变量图

GUI:

MainMenu》TimeHistPostpro》GraphVariables

弹出对话框，按图示进行设置，单击ok按钮，显示位移-频率响应曲线。

图24位移-频率响应曲线

7.保存结果

GUI:

【UtilityMenu】/【File】/【SaveasJobname.db】。

命令流

/BATCH

/COM,ANSYSRELEASE15.0UP2013101412:

35:

0211/27/2016

/TITLE,xie666

/PREP7

!

*

ET,1,COMBIN14

!

*

ET,2,MASS21

!

*

R,1,300,0.1,,,,,

RMORE,,

!

*

!

*

R,2,1,,,,,,

!

*

/REPLOT,RESIZE

N,1,0,0,0,,,,

N,4,1,0,0,,,,

!

*

FILL,1,4,2,,,1,1,1,

!

*

FLST,2,2,1

FITEM,2,1

FITEM,2,2

E,P51X

FLST,2,2,1

FITEM,2,2

FITEM,2,3

E,P51X

FLST,2,2,1

FITEM,2,3

FITEM,2,4

E,P51X

SAVE

TYPE,2

MAT,

REAL,2

ESYS,0

SECNUM,

TSHAP,LINE

!

*

E,2

E,3

SAVE

FINISH

/SOL

!

*

ANTYPE,3

!

*

!

*

HROPT,FULL

HROUT,OFF

LUMPM,0

!

*

EQSLV,,1e-008,

PSTRES,0

!

*

!

*

OUTPR,BASIC,LAST,

HARFRQ,0,9,

NSUBST,,

KBC,1

!

*

FLST,2,4,1,ORDE,2

FITEM,2,1

FITEM,2,-4

!

*

/GO

D,P51X,,,,,,UY,,,,,

FLST,2,2,1,ORDE,2

FITEM,2,1

FITEM,2,4

!

*

/GO

D,P51X,,,,,,UX,,,,,

FLST,2,1,1,ORDE,1

FITEM,2,2

!

*

/GO

F,P51X,FX,300,

/STATUS,SOLU

SOLVE

RESUME,'xie111','dbb','.'

RESUME,'xie111','db','.'

/INPUT,'WebpageIcons','db','.'

FINISH

!

/EXIT,MODEL

/BATCH

/COM,ANSYSRELEASE15.0UP2013101413:

31:

0411/27/2016

/TITLE,xie666

/REPLOT,RESIZE

/PREP7

!

*

ET,1,COMBIN14

!

*

ET,2,MASS21

!

*

R,1,300,0.1,,,,,

RMORE,,

!

*

!

*

R,2,1,,,,,,

!

*

N,1,0,0,0,,,,

N,4,1,0,0,,,,

!

*

FILL,1,4,2,,,1,1,1,

!

*

FLST,2,2,1

FITEM,2,1

FITEM,2,2

E,P51X

FLST,2,2,1

FITEM,2,2

FITEM,2,3

E,P51X

FLST,2,2,1

FITEM,2,3

FITEM,2,4

E,P51X

TYPE,2

MAT,

REAL,2

ESYS,0

SECNUM,

TSHAP,LINE

!

*

E,2

E,3

FINISH

/SOL

!

*

ANTYPE,3

!

*

!

*

HROPT,FULL

HROUT,OFF

LUMPM,0

!

*

EQSLV,,1e-008,

PSTRES,0

!

*

!

*

OUTPR,BASIC,LAST,

HARFRQ,0,9,

NSUBST,30,

KBC,1

!

*

FLST,2,4,1,ORDE,2

FITEM,2,1

FITEM,2,-4

!

*

/GO

D,P51X,,,,,,UY,,,,,

FLST,2,2,1,ORDE,2

FITEM,2,1

FITEM,2,4

!

*

/GO

D,P51X,,,,,,UX,,,,,

FLST,2,1,1,ORDE,1

FITEM,2,2

!

*

/GO

F,P51X,FX,300,

/STATUS,SOLU

SOLVE

!

*

!

*

!

*

FINISH

/SOLUTION

ANTYPE,3

!

*

FINISH

/POST26

FILE,'xie111','rst','.'

/UI,COLL,1

NUMVAR,200

SOLU,191,NCMIT

STORE,MERGE

PLCPLX,0

PRCPLX,1

FILLDATA,191,,,,1,1

REALVAR,191,191

NUMVAR,200

PLCPLX,0

PRCPLX,1

FILLDATA,191,,,,1,1

REALVAR,191,191

!

*

!

*

!

*

NSOL,2,2,U,X,2UX

!

*

!

*

!

*

NSOL,3,3,U,X,3UX

!

*

NUMVAR,200

PLCPLX,0

PRCPLX,1

FILLDATA,191,,,,1,1

REALVAR,191,191

PLVAR,2,3,,,,,,,,,

SAVE