第10例模态分析实例均匀直杆的固有频率分析2文档格式.docx

1、指定分析选项;Main MenuSolutionAnalysis TypeAnalysis Options，选择MODOPT （模态提取方法），设置模态提取数量MXPAND。定义主自由度；仅缩减法使用。施加约束;Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralDisplacement。求解;Main MenuSolutionSolveCurrent LS。3） 扩展模态如果要在POST1中观察结果，必须先扩展模态，即将振型写入到结果文件。过程包括重新进入求解器、激活扩展处理及其选项、指定载荷步选项、扩展处理等。激活扩展处理及其选项;Main MenuSo

2、lutionLoad Step OptsExpansionpassSingle ExpandExpand modes。指定载荷步选项;扩展处理;注意：扩展模态可以如前述办法单独进行，也可以在施加载荷和求解阶段同时进行。本例即采用了后面的方法。 4） 查看结果 模态分析的结果包括结构的频率、振型、相对应力和力等。10.2 问题描述及解析解 图10-1所示为一根长度为L 的等截面直杆，一端固 定，一端自由。已知杆材料的弹性模量E =21011 N/m 2， 密度=7800 kg/m 3，杆长L =0.1 m 。要求计算直杆纵向振 动的固有频率。根据振动学理论，假设直杆均匀伸缩，图10-1所示 等截

3、面直杆纵向振动第i 阶固有频率为34 （） E L i 2 1-2i = rad/s （i =1,2,） 将角频率i 转化为周频率f i ，并将已知参数代入，可得 （）1-2126597800 1021.041-241-2211 i i i i E L i f =?= Hz （10-1） 按式（10-1）计算出直杆的前5阶频率，列表如下 表 10-1 均匀直杆的固有频率 10.3 分析步骤 10.3.1 改变工作名 拾取菜单Utility Menu File Change Jobname 。弹出图10-2所示的对话框，在“/FILNAM” 文本框中输入EXAMPLE10 ，单击“Ok ”按钮。

4、10.3.2 创建单元类型 拾取菜单Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete 。弹出的图10-3所示 图 10-1 均匀直杆的固有频率分析 图 10-2 改变工作名对话框 图 10-3 单元类型对话框 的对话框，单击“Add ”按钮；弹出的图10-4所示的对话框， 在左侧列表中选“Structural Solid ”，在右侧列表中选“Brick 20node 186”, 单击“Ok ” 按钮；单击图10-3所示的对话框的 “Close ”按钮。10.3.3 定义材料特性 拾取菜单Main Menu Preprocessor Mate

5、rial Props Material Models 。弹出的图10-5所示的对话框，在右侧列表中 依次双击“Structural ”、“Linear ”、“Elastic ”、“Isotropic ”，弹出 的图10-6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；再双击右侧列表中“Structural ”下“Density ”，弹出的图10-7 所示的对话框，在“DENS ”文本框中输入7800（密度），单击 “Ok ” 按钮。然后关闭图10-5所示的对话框。图 10-4 单元类型库对话框 图 10-5

6、 材料模型对话框 图 10-9 划分单元工具对话框 10.3.4 创建块 拾取菜单Main Menu Preprocessor Modeling Create V olumes Block By Dimension 。弹出的图10-8所示的对话 框，在“X1,X2”文本框中输入0,0.01，在“Y1,Y2”文本框中 输入0,0.01，在“Z1,Z2”文本框中输入0,0.1，单击“Ok ” 按 钮。10.3.5 改变视点 拾取菜单Utility Menu PlotCtrls Pan Zoom Rotate 。在弹 出的对话框中，依次单击“Iso ”、“Fit ”按钮。10.3.6 划分单元 拾取

7、菜单Main Menu Preprocessor Meshing MeshTool 。弹出的图10-9所示的对话框，单击“Size Controls ” 区域中“Lines ”后“Set ”按钮，弹出拾取窗口，任意拾取块 x 轴和y 轴方向的边各一条（短边），单击“Ok ” 按钮，弹出 的图10-10所示的对话框，在“NDIV ”文本框中输入3，单击 “Apply ” 按钮；再次弹出拾取窗口，拾取块z 轴方向的边（长图 10-6 材料特性对话框 图 10-7 定义密度对话框 图 10-8 创建块对话框 边），单击“Ok ” 按钮，在“NDIV ”文本框中输入15，单击“Ok ” 按钮。在“Me

8、sh ”区域，选择单元形状为“Hex ”（六面体），选择划分单元的方法为“Mapped ”（映射）。单击“Mesh ” 按钮，弹出拾取窗口，拾取块，单击“Ok ” 按钮。10.3.7 施加约束 拾取菜单Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Areas 。弹出拾取窗口，拾取z =0的平面，单击“Ok ” 按钮，弹出图10-11所示的对话框，在列表中选择“UZ ”，单击“Apply ” 按钮；再次弹出拾取窗口，拾取y =0的平面，单击“Ok ” 按钮，弹出图10-11所示的对话框，在列表中选择“UY ”，单

9、击“Apply ” 按钮；再次弹出拾 图 10-10 单元尺寸对话框 图 10-11 在面上施加约束对话框 温馨推荐您可前往XX文库小程序享受更优阅读体验 不去了立即体验取窗口，拾取x =0的平面，单击“Ok ” 按钮，弹出图10-11所示的对话框，在列表中选择“UX ”，单击“Ok ” 按钮。所加约束与图10-1不同，主要是为了与推导式（10-1）所做的轴向振动假设一致。约束施加的正确与否，对结构模态分析的影响十分显著，因此对于该问题应十分注意，保证对模型施加的约束与实际情况尽量符合。10.3.8 指定分析类型 拾取菜单Main Menu Solution Analysis Type New

10、 Analysis 。弹出图10-12所示的对话 图 10-12 指定分析类型对话框 图 10-13 模态分析选项对话框 框，选择“Type of Analysis ”为“Modal ”，单击“Ok ” 按钮。10.3.9 指定分析选项 拾取菜单Main Menu Solution Analysis Type Analysis Options 。弹出图10-13所示的对话框，在“No . of modes to extract ”文本框中输入5，单击“Ok ” 按钮；弹出“Block Lanczos Method ”对话框，单击“Ok ” 按钮。10.3.10 指定要扩展的模态数 拾取菜单Ma

11、in Menu Solution Load Step Opts Expansionpass Single Expand Expand modes 。弹出图10-14所示的对话框，在“NMODE ”文本框中输入5，单击“Ok ” 按钮。10.3.11 求解 拾取菜单Main Menu Solution Solve Current LS 。单击“Solve Current Load Step ”对话框的“Ok ”按钮。出现“Solution is done!”提示时，求解结束，即可查看结果了。10.3.12 列表固有频率 拾取菜单Main Menu General Postproc Results

12、 Summary 。弹出图10-15所示的窗口，列表中显示了模型的前5阶频率，与表10-1相对照，可以看出结果虽然存在一定的误差，但与 图 10-14 扩展模态对话框 图 10-15 结果摘要 解析解是基本符合的。查看完毕后，关闭该窗口。10.3.13 从结果文件读结果 拾取菜单Main Menu General Postproc Read Results First Set 。10.3.14 改变视点 以利于更好地观察模型的模态。在弹出的对话框中，单击“Left ”按钮。10.3.15 用动画观察模型的一阶模态 拾取菜单Utility Menu PlotCtrls Animate Mode

13、Shape 。弹出图10-16所示的对话框，单击“Ok ” 按钮。观察完毕，单击“Animation Controller ”对话框的“Close ” 按钮。10.3.16 观察其余各阶模态 拾取菜单Main Menu General Postproc Read Results Next Set 。依次将其余各阶模态的结果读入，然后重复步骤10.3.15。观察完模型的各阶模态后，请读者自行分析频率结果产生误差的原因，并改进以上分析过程。10.4 命令流：/CLEAR /FILNAME, EXAMPLE10 /PREP7 ET,1,SOLID186 MP,EX,1,2E11 图 10-16 模态

14、动画对话框 MP,PRXY,1,0.3 MP,DENS,1,7800 BLOCK,0,0.01,0,0.01,0,0.1 LESIZE,1,3 LESIZE,2,3 LESIZE,9,15 MSHAPE,0 MSHKEY,1 VMESH,1 FINISH /SOLU ANTYPE, MODAL MODOPT,LANB,5 MXPAND,5 DA,1,UZ DA,3,UY DA,5,UX SOLVE SA VE /POST1 SET,LIST SET,FIRST /VIEW,1,-1 /REPLOT PLDI ANMODE,10,0.5,0 SET,NEXT 练习题 10-1 分析图示棘爪的固有频率，棘爪材料为ZG45。图10-17 习题1示意图