有限元实验报告07339new

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1、有限元实验报告作业名称:圆管模态分析姓名:卢继鹰学号:学院:核资源工程学院5一、问题描述图1为一薄壁圆管，壁厚为0.216m，直径为6m，高度为10m。圆管的材料密度为7800kg/m^3，弹性模量为210Gpa，泊松比为0.3。圆管底部固定，试分析此薄壁圆管的模态。图1薄壁圆管模型二、问题分析1、什么是模态及本题的模态阶数选取模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。通过模态分析可以得出物体在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可以预知结构在此频段内，在外部或内部各种振源作用下实际振动反

2、应。因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。一个物体有很多固有振动频率（理论上是无穷多个），按照从小到大的顺序，第一个就叫一阶固有频率，以此类推。模态的阶数对应固有频率阶数。一般，低阶模态刚度相对比较弱，在同样量级的激励作用下，响应会相对所占的权值大一些，所以工程上低阶模态比较受关注，理论上低阶模态理论也相对成熟。且用有限元进行模态分析计算，阶数越高，误差越大。此题中分析对象比较简单，所以选取前5模态进行分析已经满足工程需要。2、网格单元的选取此薄壁圆管由于壁厚远远小于直径，均匀壁厚，材料结构简单，所以单元类型可以选用s

3、hell93—八节点结构壳单元。3、网格划分类型的选取有限元分析的精度和效率与单元的密度和几何形状有密切关系，按照相应的误差准则和网格疏密程度，应该避免网格的畸形，因此，划分网格时，应尽量采用映射网格模式划分。本题中，圆管形状规则，采取映射网格进行划分。三、解题步骤1、建立工作文件名及工作标题选择Utility→File→ChangeJobname命令，出现ChangeJobname对话框。在Enternewjobname栏输入工作文件名：Tube。选择Utility→File→ChangeTitle命令，输入工作标题：Modeanal

4、ysisoftube。完成建立。2、定义单元类型选择MainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete命令，出现ElementType对话框，点击Add，在LibraryofElementType中选取Structural,shell8node93。单击OK。退出对话框。3、定义实常数选择MainMenu→Preprocessor→RealConstants→Add/Edit/Delete命令，出现RealConstants5对话框，点击Add，出现ElementTypeforRealCo

5、nstants对话框。单击OK，出现RealConstantsforSHELL150对话框，在ShellthicknessatnodeTK（I）输入栏中输入圆管壁厚0.216，单击OK退出，再点击close完成设置。4、定义材料性能参数依次选取：MainMenu→Preprocessor→MaterialProps→MaterialMode出现DefineMaterialModelBehavior对话框，再依次选取：MaterialModelsAvailable→Structural→Linear→Elastic→Isotropic出现

6、LinearIsotropicPropetiesforMateralNumber1对话框，在EX输入栏中输入210E9。在PRXY中输入0.3。点击ok退出。再选取Structural→Density，设置材料密度，在弹出的对话框中，DENS一栏输入7800，OK，退出对话框。点击Materal→Exit完成参数设置。5、创建几何模型选择MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→InActiveCS，在NPTKeypointnumber输入栏中输入1，在X,Y,Z输入栏中输入0,0,

7、0，单击Apply；依次创建以下关键点及编号：2（3,0,0），3（3,10,0），4（0,10,0）。选择MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Lines→StraightLine，出现CreateStraightLine拾取菜单，选取点2和点3，ok，建立一条直线。选择MainMenu→Preprocessor→Modeling→Operate→Extrude→Lines→AboutAxis，出现SweepLinesaboutaxis对话框，选择直线L1，点击Apply；再选取点1，

8、和点4，单击OK，形成一个圆柱面，点击OK，退出选框。建立的模型如图2所示。图2建立模型图3网格划分6、网格划分选择MainMenu→Preprocessor→Meshing→SizeCntrls→Manu